浅析锅炉掉焦的原因及预防措施

李 伟

（大唐太原第二热电厂，山西 太原 030041）

结渣是锅炉运行中较为普遍的现象，尤其是燃烧劣质煤时，情况更为明显。由于炉内热交换减弱，造成炉膛出口处烟气温度升高，直接造成主汽温度和再热蒸汽温度升高，从而使得减温水量增加。而且炉膛上部掉落熔渣时，有可能砸坏冷灰斗，使出渣口堵塞，不得不停炉打焦，从而大大影响了电厂的正常生产运行。以下将通过结焦的原因、现象和预防措施进行分析。

1 结焦的原因分析

1.1 燃烧器的设计和布置不当

燃烧器的设计和布置不当是影响锅炉结渣的重要原因之一。对于300 MW四角布置切圆燃烧方式的锅炉，因背火侧补气条件差，与补气较好的向火侧形成压差，加之上角射流的冲击，因而火焰会形成较大的偏转，严重时还可能形成火焰刷墙。如果燃烧器布置过高，火焰上移，可能引起锅炉上部和出口受热面结渣，特别是对于燃烧无烟煤的锅炉，由于火焰较长，燃烧器布置过高，更容易出现上部结渣和受热面超温损坏的现象。

1.2 燃烧中空气量不足

燃烧过程中，如果空气量不足，过量空气系数过小，加之风粉混合不好，不能充分实现炉内富氧燃烧，必将产生一氧化碳和氢等还原性气体，使灰熔点降低，引起炉膛结渣。在烟气中存在还原性气体时，大大降低了灰熔点，加剧了炉膛的结焦。

1.3 实际煤种与设计煤种偏差较大

经实验证明，灰渣的熔融特性是判断燃烧过程中是否发生结渣的一个重要依据，不同煤种灰的成分和其熔融特性也不同。经过对神一发电厂的煤样进行灰化测定，测得其灰熔点比设计值偏低，灰粒很容易达到软化状态而发生结渣。

1.4 燃料与空气混合不良

运行中操作不当，燃烧调整不合理，一、二次风混合不好，氧量表计不准确等都可能造成氧气供应不足，使炉膛内部局部处于还原性气氛，使灰中熔点较高的氧化铁还原成氧化亚铁。氧化亚铁易与其他氧化物（如氧化钙或氧化镁）生成低熔点的共晶体，使灰粒熔点大大降低。在燃烧挥发份大的煤质时，需要消耗大量的氧气，如果二次风混入较晚，使燃烧缺氧，极易造成结渣。

1.5 火焰偏斜刷墙造成结渣

锅炉在正常运行中，温度最高的区域应该是炉膛中心。由于火焰的偏斜将使火焰中心移至边侧，从而使灰粉得不到充分冷却，灰粒与水冷壁受热面接触的时候，很快黏上去形成焦粒，最终造成炉膛结渣。

1.6 煤粉细度的影响

对煤粉细度进行分析后发现，煤粉细度越大，煤粉越粗，煤粉颗粒就越容易从煤粉气流中分离出来与水冷壁发生冲撞、黏连、结渣。同时，粗颗粒燃尽时间较长，经常贴壁造成还原性气氛，从而增加了结渣的概率。

1.7 炉膛燃烧器区域热负荷偏高

在燃烧器区域燃料燃烧放出的大量热量没有足够的水冷壁受热面来吸收，因此导致燃烧器区域的局部温度过高，造成燃烧器区域的结渣。另外，燃料和烟气在炉内的停留时间过短，燃料未能完全燃烧，引起炉膛出口烟温偏高，造成炉膛出口受热面结渣。

1.8 其他原因

锅炉吹灰器故障或未进行吹灰。捞渣机停运时间过长，灰斗内灰位过高。

造成锅炉结焦的原因是多方面的，必须针对实际情况具体分析，找出原因加以解决。

2 锅炉结焦的现象及分析

①锅炉结焦使炉膛蒸发受热面吸热降低，相对烟气携带热量增加，锅炉各部烟气温度及排烟温度升高。②锅炉蒸汽温度升高，减温水流量增大。在太原第二热电厂11#炉结焦异常工况大负荷（250 MW以上）运行时，低过出口温度会上升至410℃以上（大负荷正常运行工况一般为390℃左右），一级过热器减温水调门大开，需节流给水主阀提高给水差压，来增大减温水流量。③结焦严重时，锅炉出力降低。④灰斗内有大焦块或灰渣量明显减少。

3 炉膛掉焦的现象及其分析

3.1 炉膛负压先正后负

炉膛掉焦时，焦块掉入捞渣机内，溅起的水汽或造成炉底水封短时破坏而漏入的空气，都会引起炉膛压力升高；炉膛压力升高引起引风机静叶自动开大，而当掉焦引起的扰动消除后，引风机静叶开度不能及时关小会造成炉膛压力降低，之后引风自动关小引风机静叶挡板，炉膛负压恢复正常。

3.2 汽包水位下降

掉焦过程中会影响炉膛燃烧工况，使炉膛内的燃烧动力场扰动量变大，燃烧不稳定，炉膛内温度下降，附近的水冷壁吸热量减少，这都会使水冷壁内的饱和汽产生量短时减少，引起汽包水位降低。

3.3 火检信号大幅下降

掉焦过程中会影响炉膛燃烧工况，造成火检信号大幅下降。

3.4 捞渣机内部的水大量溢出

焦块掉入捞渣机内，将捞渣机内的水压出捞渣机。

4 防止锅炉结焦、掉焦的措施

结焦的原因较为复杂，防止结焦的最根本原则是消除产生结焦的基本条件，使之不产生焦粒，从而不至于产生大的焦块。如果炉膛内的高温烟气不冲刷水冷壁，或者当气流接触管子前，熔融的灰粒已冷却呈凝固态或无黏结性，在水冷壁附近创造氧性气氛以提高灰熔点温度，结焦便不会产生。下面将具体措施逐一分析。

①加强入厂煤管理，保证入炉煤质量，加强对设计煤种的采购量和燃煤掺烧管理，提高燃煤飞灰熔点温度，防止锅炉结焦。②单元长、机长接班及班中要详细了解上煤渠道，在煤质变化时，要及时做好充分的事故预想，严密监视燃烧工况，加强监视调整，保证锅炉燃烧氧量，防止由于锅炉产生局部还原性气氛而导致锅炉结焦。③值班人员应加强燃烧调整。根据煤种特点严格控制锅炉配风情况，调整一、二次风压和风速，根据负荷调整FF顶层二次风挡板的开度，控制炉膛出口烟气温度偏差不得超限，防止锅炉燃烧中心偏斜造成锅炉结焦。司炉人员认真操作，加强运行监视与调整，使四角喷燃负荷均匀，火焰充满度好，避免火焰中心偏移，气粉贴墙；运行中保持合适的氧量，特别是当燃料或负荷发生变化时，避免锅炉因缺氧而结焦。鉴于太原第二热电厂锅炉氧量测量装置安装在竖直烟道，系统负压较大，漏风较大，测量结果与实际氧量误差大，建议在负压较小的水平烟道加装氧量测点，提高烟气含氧量的测量准确度，加装一氧化碳和飞灰含碳量微波测量在线监测装置，进行锅炉最佳的燃烧调整，减少结焦。④在煤质偏好时，应在交接班及班中检查工作中加强喷燃器喷口是否有结焦积灰现象，如果有积灰或结焦应及时清理。⑤加强锅炉炉膛的定期吹灰工作，严格按有关规定执行。吹灰时，做好相应的安全措施，防止锅炉掉大焦保护动作。⑥对捞渣机的检查要认真、细致、到位，发现捞渣机缺陷时应及时联系处理，不得因检查不及时造成捞渣机长时间停运，甚至导致放灰，灰位过高导致锅炉结焦等严重事件的发生。⑦如果发生掉焦事件，应及时投运两只或两只以上大油枪助燃，待火检信号正常、炉膛负压正常、燃烧工况稳定后，再及时撤出全部运行的油枪。⑧如果发生掉焦的同时因火检信号降低而引起磨煤机跳闸，应及时增投油枪，稳定燃烧工况，并尽快将跳闸的磨煤机恢复正常运行，锅炉运行稳定后停运各油枪。⑨掉焦事件发生后，应注意观察给水流量、炉膛负压等参数是否正常，检查水冷壁冷灰斗处有无漏汽水声，检查捞渣机无损坏现象，安排值班员查看捞渣机内掉入大焦块的情况如大小、软硬等。⑩值班员在巡检捞渣机时，应做好防止掉焦溅出汽水烫伤的事故预想和防范措施，巡检时应在警戒线以外，不得在捞渣机周围长期逗留，值班员还应及时告知现场其他工作人员不得靠近捞渣机，防止发生人身伤害。輥輯訛如果因炉膛掉焦引发锅炉MFT动作，值班员应紧急停炉，汇报值长，联系检修检查冷灰斗或捞渣机无损坏现象，并在值长的安排指挥下恢复机组运行。輥輰訛值班员应加强学习，不断提高自身对炉膛结焦情况下分析判断能力和操作调整水平。

锅炉结焦的情况应该引起高度重视，在日常工作中应避免结焦、掉焦情况的发生，确保机组的安全、经济运行。

[1]华东六省一市电机工程电力学会.锅炉设备及其系统[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]董雄鹰.集控运行现场操作问答[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]哈尔滨普华燃烧技术开发中心.大型煤粉锅炉燃烧设备性能设计方法[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.