火电厂锅炉结焦的成因及防治

（青岛松灵电力环保设备有限公司，山东 胶州 266300）

火力发电与社会供电体系密切关联，电厂的发电量决定了社会的正常用电水平。在科学技术的引导下，电厂工程建设取得了显著的成效，以火力发电为主的发电工程正有序地进行着。火电厂生产电能是借助燃料燃烧产生热能，再通过“热能-机械能-电能”等一系列转换流程，最终输送出大量的原始电能给用户使用。锅炉是热力发电系统中最为重要的设备，面对持续性的满负荷作业状态，锅炉常会出现结焦问题而影响了发电厂的作业效率。考虑到火力发电生产活动的安全可靠性，需深入分析锅炉结焦现象的成因及防治措施，本文就这一问题展开论述。

1 导致锅炉结焦的相关因素

炉膛在燃料燃烧过程中会因温度交替变化控制不当，导致未充分燃烧颗粒的粘合能力增强，从而使炉膛内出现结焦现象。具体来说，造成锅炉炉膛结焦的因素复杂多样，多数与燃料质量及设备性能相关，详细情况如下：

（1）煤质因素。火电厂可选择的燃料种类较多，煤燃料是一种既经济又高效的常用燃料。从锅炉实际运行情况判断，煤燃料品质是影响结焦的主要因素。煤粉在燃烧时，其灰份熔融特性形温度、软化温度、熔化温度等发生异常变化。飞灰的成分决定着其熔点，当煤粉中碱性氧化物含量大时，灰熔点低，容易结焦；当煤粉中氧化硅、氧化铝含量大时，灰熔点高，就不容易结焦。

（2）钢球因素。钢球是锅炉设备的一个组成部分，适用于原始煤燃料的粉碎处理，帮助锅炉炉膛更加充分地燃烧煤燃料。钢球质量不合格也会造成不同程度的结焦现象，阻碍了煤燃烧效率的提升[1]。比如，由于钢球质量与实际生产要求不一致，使得大量铁屑混入煤粉使原煤质量不达标，从而增加了煤粉中的碱性氧化物含量，碱金属氧化物是组成低熔点共熔体的重要成分。

（3）温度因素。温度是影响炉膛燃烧效率的重要因素，若操作人员无法正常的控制炉膛内温，很容易引起结焦等各种问题。一般情况下，在炉膛内温过高状态下，结焦现象发生的概率越高。这是由于燃烧器区域的温度越高，飞灰就越容易达到软化状态或熔融状态，产生结焦的可能性就越大。另外，煤粉中易挥发的物质气化也越强烈，也为锅炉发生结焦现象创造了条件。

（4）监测因素。锅炉进行热能生产环节缺乏针对性的监测系统，炉膛燃烧刚开始出现结焦现象未能及时发现并处理，造成结焦问题越来越严重，进而影响了锅炉设备的燃烧性能。如：旋转锅炉操作中因炉膛内温持续增加，常在热面管壁上先形成浅薄层结焦，持续一段时间未处理才会生成大厚度的焦炭颗粒。作业人员因缺少监控系统为指导，未能及时发现锅炉结焦问题。

2 锅炉结焦造成的诸多危害

造成锅炉结焦的成因是复杂多样的，由此产生的危害问题也十分严重，在很大程度上约束了火电厂生产电能的效率。试验发现，锅炉结焦的程度不一，如图1所示，但均会对设备会造成性能受损、寿命减短、老化加速等诸多不良影响，具体表现如下：

（1）性能受损。炉膛内结焦降低了锅炉应有的性能指标，直接影响了燃料燃烧的效率。如：结焦会引起过热汽温升高，并导致过热汽温、再热汽温减温水开大，甚至会招致汽水管爆破；结焦会使锅炉出力降低，严重时不得不中断锅炉的作业状态；结焦易成灰渣大块，严重时使渣沟受堵，不得不降负荷运行。

图1锅炉结焦的级别

（2）寿命减短。结焦若熔合成大块时，重力也随之增大且从上部落下，导致砸坏冷灰斗水冷壁。低负荷运行条件下，结焦过多易导致燃料燃烧不稳定，严重时炉膛内会出现熄火问题。此外，结焦最严重的危害在于结焦会缩短锅炉设备的使用寿命，故障率高而增加了检修次数，使火电厂运营成本明显增多。

（3）老化加速。设备老化是火电厂急需解决的问题，大部分锅炉设备均面临着老化的危害，而结焦现象则是加速老化的一大因素[2]。锅炉的大焦块掉下后，瞬间产生大量的水蒸气使炉底漏入大量冷风，造成燃烧器区域煤粉火焰着火状况的严重恶化，使炉膛负压产生剧烈波动而引起锅炉灭火。

3 防范锅炉结焦问题的综合策略

从电力生产系统分析，锅炉设备是燃料燃烧的主要设备，处理炉膛结焦问题是减小锅炉故障发生率的必备措施，从而增强锅炉燃烧的性能；从经济收益角度考虑，防范锅炉结焦可提升火电厂生产电能的效率，在提高燃烧效率的同时创造更多的实际经济收益。因此，新时期火电厂工程建设阶段，应注重锅炉结焦的防范处理，创建稳定可靠的锅炉操控环境，细分只要有以下几个方面：

（1）燃料筛选。目前，火电厂多数采用煤炭作为主要的燃烧原料，煤料质量对锅炉结焦的影响很大。火电厂选用煤燃料时应进行严格的筛选，选出更加符合锅炉燃烧标准的煤块，使其在炉膛内充分燃烧以减小结焦的可能性。如：配备自动选煤机对原始煤料反复筛选；投入高质量的煤块完成热能生产任务。

（2）温度调控。炉膛内温必须加以严格地控制，值班人员需参照实际情况调整温度，避免高低温转换不均衡造成的结焦问题。一般情况下，可安装电子测温仪实施温控作业，24 h对炉膛内温全面监控[3]。值班人员掌握结焦特性之后，根据测温仪上的数据调节温差，避免煤灰颗粒聚集过多产生的结焦。

（3）及时清焦。当锅炉处于停止作业状态下，安排清理人员对炉膛内的浅薄层结焦及时清理，保持炉膛内壁不会形成初始结焦层。此外，可把吹灰器安装在锅炉设备的适当位置，如图2所示，定时吹扫炉膛内壁的炭灰颗粒层。设置自动化控制系统，自动监测并清理炉膛内的结焦层程度，超出炉膛承受范围后要及时处理。

图2 声波吹灰器的应用

（4）分时作业。分时段作业是防范锅炉因长时间燃烧作业造成的结焦现象，同时也降低了设备正常生产环境下面临的荷载大小。如：用电高峰期，锅炉处于24 h持续燃烧产热，此时要注意结焦问题的监测与处理以避免类似问题的出现；在用电低峰期，应适当地减短锅炉燃烧的时间，定期对炉膛内壁清扫焦层。

（5）控制中心。对锅炉燃烧中心的距离进行适当控制，能够防止灰渣撞击炉膛内壁造成的结焦现象。这是因为，煤燃烧产生的灰渣撞击炉壁后易粘附在壁上，若清除不及时便会出现结焦且越积越多，因此，使锅炉燃烧中心处于有效位置，降低了火焰中心偏斜、贴边、粘附等问题的发生，改善了锅炉设备的运转效率[4]。

（6）人员培训。制定科学的人员培训计划，提高参与锅炉设备生产控制人员的专业技能，使其深刻认识到锅炉结焦的危害性，并及时采取处理方案解决问题。企业可引入虚拟现实与仿真技术，建立虚拟化锅炉操控环境，引导生产人员科学地控制锅炉燃烧过程中的状态，提前防范结焦现象的发生。

4 结束语

总之，伴随着社会用电量的大幅度增加，企业及个人用户每年用电的需求量也呈持续上升的趋势，火电厂锅炉设备的运行荷载也明显增大。锅炉是整个火电厂发电系统的核心设备，也决定着煤炭燃烧效率，锅炉炉膛发生结焦对发电是极为不利的，尽快解决火电厂锅炉结焦问题是发电厂需要重点研究处理的问题。

[1]张孝礼.大型火电厂锅炉“四管”爆漏原因分析及防治对策[J].宁夏电力，2009，15（12）：43-44.

[2]王 刚，王洪星，谭卫东.锅炉结焦的原因分析及防范措施[J].黑龙江科技信息，2010，25（6）：82-84.

[3]朱绍才，宋 畅，王月明.四角切圆锅炉燃用神华煤防结渣技术[J].热力发电，2011，20（13）：15-17.

[4]刘先荣.广州发电厂220t/h锅炉结渣原因分析及对策[J].湖北电力，2011，22（5）：10-12.