关于预防火电锅炉塌焦的分析

钱磊 严海连

摘 要：文章通过对锅炉运行结焦、落焦原因的分析，结合实际运行中可能采取的措施及运行注意事项进行深度分析，得出了一些措施可以在运行过程中防止锅炉塌焦，保证了机组的运行安全，并在此基础上给出了相应的操作思路。

关键词：锅炉运行；结焦；塌焦

1 概述

目前，随着火电机组的容量越来越大，锅炉热负荷越来越高。受燃煤市场调节的影响，企业为实现最大利润，往往掺烧更为廉价的低热煤中或进口煤种。煤种的多变对炉内结焦有着重要的影响。锅炉塌焦（也称落渣）是指燃煤灰分在炉内高温环境下软化粘附于锅炉受热面上，锅炉结焦不仅影响受热面传热系数，更甚者当大块焦块集中掉落时，对炉内燃烧产生极大的扰动，炉膛负压将大幅晃动。实际运行中因锅炉塌焦而造成炉膛熄火的情况时常发生，可以说锅炉塌焦时威胁锅炉安全运行的重要因素之一。

某厂两台1000MW超超临界锅炉，也不止一次发生炉膛塌焦。文章以该厂运行情况为例，对锅炉结焦、塌焦做一分析。

2 某电厂锅炉塌焦情况

4月16日#2机组负荷420MW，D、E、F三磨运行，4：46发生塌焦，炉膛负压-1016Pa～+1485Pa，火检D3、E2、F3、F4信号消失。投用E、F层油枪稳燃，4：55恢复正常。

4月30日#2机组负荷560MW，D、E、F三磨运行，22：43发生塌焦，炉膛负压-406Pa～+493Pa，火检信号正常。

5月02日#1机组负荷510MW，D、E、F三磨运行，3：09发生塌焦，炉膛负压-586Pa～+1028Pa，给煤机F跳闸，火检信号大面积消失。投用E、F层油枪稳燃，3：15恢复正常。

3 锅炉塌焦原因分析

锅炉塌焦是一个连续发生的过程，其脱落原因主要有：

（1）渣块累积过程中，在重力作用下渣块不断自然脱落。

（2）人为清洁受热面，利用吹灰选择性清除受热面上的渣块。

（3）由于变负荷过程中受热面受热不均，渣块与金属受热面收缩、膨胀程度不同产生应力，使渣块与受热面出现部分剥离，当渣块自身重力大于其粘附力时，渣块集中脱落。

炉灰在高温下软化，遇到受热面冷却并粘附在受热面上形成渣块。在锅炉变负荷情况下，因渣块与受热面膨胀系数不同产生应力，应力大小正比于炉膛温度的波幅及波动速率，在应力作用下渣块与受热面接触部分逐渐剥离，应力越大其剥离面积越大，相应粘附力越小，当粘附力不足以平衡其自身重力时渣块掉落。由于高负荷期间炉内温度较高，结渣程度远大于低负荷阶段，因此低负荷出现掉渣的概率大于高负荷阶段。4月16日#2炉塌焦，其原因正是长时间超低负荷运行中渣块冷却脱落所致。检修启动之后负荷率较高，特别是4月10日至14日，日均负荷达到80%以上，最低负荷也大于600MW。而4月16日当日机组负荷长时间维持400MW，该负荷为并网以来最低、维持时间最长，对炉内温度冲击最大，大量以往在降负荷过程中未掉落的渣块集中脱落。

4月30日及5月2日两次锅炉塌焦，其原因略有差异。以往为控制受热面结渣程度，加仓方式上，利用结渣特性较好的大同煤与神木煤按比例掺烧。但自4月27日起，#1/2机组全部燃用神木煤，该煤种属易结渣煤种，期间炉内结渣速度及结渣量较以往大幅提高，受热面整体污浊程度有所增加，期间再热汽温度、再热汽减温水量及炉膛出口烟温来看也证明了这一点，两次炉内塌焦的原因在于：

（1）由于神木煤灰熔点较低，以往采用混烧大同煤的方法来控制锅炉结渣程度。此次全部燃用灰熔点较低的神木煤，无论从受热面结渣的速度还是结渣量来看，都有远大于以往水平。

（2）吹灰操作在解决锅炉受热面大面积结渣与再热汽温维持较高水准之间存在一定矛盾，其对吹灰程度的把握具有相当大的难度。在煤种多变的情况下，必然相应调整吹灰频率。由于对吹灰程度的把握有一认识过程，且运行人员对吹灰依据认识程度不同，各班在吹灰量的把握上存在差异，使得运行期间机组再热汽温及锅炉结渣情况出现一定波动。

（3）由于低负荷阶段吹灰条件不满足，吹灰时间及吹灰机会大大减少，进一步加剧了受热面结渣情况。

4 预防大面积塌焦的方法

由于锅炉受热面的结渣及塌焦具有连续性和必然性，运行人员所需做的是利用加仓方式及吹灰操作，控制结渣程度范围并避免渣块集中脱落，将锅炉塌焦对炉内稳燃的影响降到最低。

图1

5月计划负荷率仅为53%，从负荷趋势上看，我厂机组近期将维持连续低负荷运行状态了，为确保运行安全，防止因塌焦引起的炉内扰动，主要有以下几点：

（1）低负荷期间，磨煤机运行方式为D、E、F三磨运行，确保低负荷时大同煤掺烧比例2：1，大同煤调整加仓到D仓，以延缓结渣速度。

（2）通過对班组的培训，进一步提高当班人员对吹灰判据（主再汽温、主再减温水量、主再汽受热面屏间偏差、水冷壁温度偏差等）的认识，预判因煤种变化可能对汽温、结渣等方面产生的影响，缩短对新煤种的适应时间。

（3）尽可能避免机组负荷长时间低于450MW，若机组长期维持低负荷运行，应向市调申请吹灰负荷。

（4）随着近期煤种的日益多变，在吹灰量的把握上需要一个不断认识调整的过程，在调整期间再热汽温可能出现一定程度的波动。

（5）加仓煤种平均挥发份尽量大于25%。

（6）低负荷期间，减少不必要操作，加减负荷速率放缓。

（7）磨煤机风量控制在100～110t/h之间，磨后温度尽量靠上限运行。

（8）若炉膛负压大幅晃动，立即投油稳燃。

（9）监视磨煤机差压，若差压大于6kPa，调整煤量分配，降低该磨入磨煤量。一旦发生堵煤或磨煤机跳闸，立即投油稳燃。

（10）吹灰时按原有吹灰措施执行，根据主再汽温、主再汽减温水及主再汽受热面屏间偏差决定吹灰区域及吹灰频率，确保再汽温稳定。

5 结束语

锅炉结焦、塌焦是一个连续发生的过程，其结焦速度的快慢与燃煤灰熔点高低及炉内燃烧强度相关。机组负荷的波动对炉膛产生的温度变化是炉内焦块掉落的主要因素，加之辅助于吹灰系统的投用，以防止锅炉大面积塌焦带来的运行风险。在燃煤煤质变化或长期维持某一负荷运行时，应注意利用吹灰手段防止锅炉大面积结焦，必要时可申请将机组负荷升降一次。