火电厂锅炉结焦的成因及防治研究

摘要：锅炉结焦会加速锅炉的老化，影响锅炉的效率和寿命，因此，加强对锅炉结焦的原因分析，做好相关防治工作，具有十分重要的现实意义。文章对锅炉结焦的成因及防治措施进行了探讨，旨在为锅炉改造提供参考意见。

关键词：火电厂；锅炉结焦；发电量；防治措施；锅炉老化；锅炉改造 文献标识码：A

中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

火力发电是重要的发电方式之一，火电厂的运作情况直接影响着社会用电，而锅炉结焦问题严重影响着火电厂的发电量及其运行的安全与效率，因此，我们应该高度重视火电厂锅炉结焦问题。

1 原因分析

火电厂主要借助燃烧燃料来获取热能，通过热能转化为机械能，再通过机械能转化为电能，最终将电能输送给广大电力用户使用。而锅炉作为整个热力发电系统的主要设备，其运行中受热面结焦是一个主要问题，最终导致发电厂的发电效率降低。因而为了确保其高效的生产，就必须对火电厂锅炉结焦的成因进行分析，主要有以下三点：

1.1 煤质差

当前，煤是我国火电厂选用最为广泛的燃料。在锅炉运行中，煤质是决定锅炉是否结焦的主要因素，因为其在燃烧过程中，软化温度、熔化温度和灰份熔融特性的变形温度经常出现异常，而这主要是因为煤质不同，当煤中含有较多碱性氧化物时，其灰熔点较低，容易导致锅炉结焦，而若煤种的氧化铝和氧化硅的含量较大，其灰熔点较高，一般不会导致锅炉结焦。因此，当前很多发电厂在选煤时，往往由于所选煤质较差，容易导致锅炉结焦。

1.2 炉膛温度异常

在锅炉燃烧过程中，由于操作人员难以有效的控制炉膛温度，从而导致锅炉结焦。究其根源，首先是因为炉膛温度越高，飞灰就会处于软化甚至熔融状态，固体颗粒容易附着其表面，导致其结焦的概率较大；其次在燃烧过程中，若锅炉内的氧气不充足，结焦概率将增大，主要原因之一是含氧量较低时，部分燃烧区域形成还原性气氛，导致灰熔点降低而结焦，原因之二为氧气不足，意味着锅炉送风量不够，而送风对于炉膛相当于冷源，所以将导致炉膛局部温度偏高。此外，当煤灰中铁含量较大时，容易产生灰熔点较低的物质，例如氧化环境下的铁能生成Fe2O3，此时Fe2O3就会与氧化硅发生化学反应，并生成2FeO-SiO2，但是其熔点较低，导致锅炉结焦加剧。

1.3 难以及时高效地监测

锅炉运行中，有效的实时监测能更好地确保其燃烧效率，但就实际来看，往往由于缺乏在线监测系统，而只能通过人为的方式进行监测（生产中往往只能通过肉眼观察受热面对结焦情况进行监测），很多锅炉出现结焦后无法发现，导致锅炉结焦程度越来越高，最终对锅炉效率带来影响。

2 火电厂锅炉结焦带来的不利影响

火电厂的锅炉一旦结焦，就会导致其生产效率的降低，燃煤资源也得不到有效的利用，在日常工作中发现不同的锅炉在不同时段，其结焦的程度也不相同，如图1就是最为常见的锅炉积灰等级示意图：

锅炉结焦对于火电厂生产效率的提升带来的不利影响，具体表现在以下三个方面：一是锅炉的性能降低，由于结焦后的锅炉受热面被焦块覆盖，导致结焦受热面吸热减少，后方受热面吸热增加（例如一般水冷壁结焦会导致过热汽温升高），甚至导致受热面管壁超温而爆管；二是锅炉的使用寿命降低，尤其是大块焦块附着在受热面上时，不仅会增加受热面的负重，而且当焦块掉落时可能导致冷灰斗水冷壁被砸坏；三是锅炉灭火，对于湿式排渣锅炉，当较大的焦块从受热面掉落时，由于焦块温度较高，导致水封槽内瞬间产生大量水蒸汽，这大量的水蒸汽将向上喷涌，遮挡大部分火焰检测探头，导致锅炉保护动作灭火，同时随着水封槽内水被蒸发，水封槽液位下降，将会导致炉底漏入大量冷风，最终导致燃烧区内煤粉火焰的着火状况严重恶化，炉膛内负压剧烈波动，也会导致锅炉保护动作灭火。

3 关于如何防治锅炉结焦的探究

通过上述分析，我们对火电厂锅炉结焦的成因、不利影响和加强其防治的必要性有了一定的认识，在日常生产过程中要有效的防治锅炉结焦主要应做好以下六方面的工作：

3.1 及时高效地掺配燃料，确保燃煤质量

由于燃煤是火电厂的主要燃料，为了最大化地预防锅炉结焦，首先应对煤质进行严格的控制。当燃用易结焦煤种时应采取合理的掺配煤措施，即加强锅炉入炉煤掺配工作，对于低灰熔点、易结焦煤种，应尽量和高灰熔点、不易结焦煤种进行合理掺配，以避免锅炉单烧低灰熔点、易结焦煤种时造成严重结焦，并根据锅炉水冷壁结焦情况适当加入除焦剂进行辅助除焦。

3.2 严格控制锅炉温度

为了预防锅炉结焦，必须严格地控制炉膛内部的温度。通过对炉膛内温度全天候24小时监控，并结合结焦特点对炉膛内的温差进行调节，预防煤灰颗粒的聚集形成焦状，同时在燃烧调整时应定期检测各粉管的出粉量是否平均，粉量过大容易使燃烧器喷口形成还原性气氛且燃烧区域温度过高造成燃烧器喷口的结焦；在进行锅炉的热态燃烧调整时，组织合理的燃烧工况，使各个燃烧器的配风均匀，确定最佳的过量空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。

3.3 高效及时地清除锅炉结焦

若锅炉停止运行，应安排人员及时清理炉膛之内的浅薄层结焦，确保炉膛的内壁没有初始结焦层，并在锅炉中安装吹灰器，及时将炉膛内壁中的炭灰颗粒层清除。同时利用自动化控制系统，对炉膛结焦程度及时的监测和清理，确保其始终处于炉膛的承受范围之内，具体工作流程如图2所示：

3.4 合理优化锅炉的作业时间

采取分时段进行作业的方式是预防锅炉因长时间的燃烧而出现结焦的有效措施，即对锅炉的作业时间进行合理的优化。例如在用电高峰期，由于此时锅炉往往高负荷运行，容易出现结焦的情况，所以必须加强对其的监测和处理，而对于用电低峰期，则应降低其运行时间，采取定期和不定期的方式加强对锅炉内壁的清扫。

3.5 有效控制锅炉的火焰中心

对锅炉的火焰中心进行适当控制，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炉壁上，若清除不及时便会出现结焦且越积越多。而锅炉的火焰中心位置既取决于燃烧器的喷射角度（此角度由基建时的安装工艺决定，锅炉正常运行时无法调整），还取决于各燃烧器的运行情况，因此必须保证燃烧设备处于良好状态，旋流燃烧器各旋流器、煤粉均流器完好以及各风门挡板开度一致且调整灵活，直流燃烧器各摆角同步且不发生卡涩，各层、角二次风门开度偏差不大，以此降低火焰中心偏斜、贴边、粘附等问题的发生。

3.6 提高空气对流的速率

将空气对流速率提升，能有效减少锅炉内结渣，从而更好地对煤的燃烧位置和燃烧器之间的角度进行控制，此时所形成的高温点会集中在锅炉的中心位置，从而达到降低燃烧器重要结构部位的污染、结渣。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风气流直接冲刷壁面而产生结渣。

4 结语

综上所述，对火电厂锅炉结焦的成因及防治对策进行研究具有十分重要的意义，作为新时期背景下的火电厂，必须认真分析和总结火电厂锅炉结焦的成因，结合其对锅炉带来的不利影响及防治的必要性，采取有效的措施，切实加强锅炉结焦的防治，才能更好地确保企业生产任务的高效开展。

参考文献

[1] 张海泉.火电厂锅炉结焦的成因及防治[J].装备制造技术，2013，（10）.

[2] 韩亚军.循环流化床锅炉结焦的成因及预防措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，（3）.

作者简介：徐东磊（1987-），男，广东潮州人，广东大唐国际潮州发电有限责任公司助理工程师。

（责任编辑：蒋建华）