探索四角切向燃烧锅炉结焦原因及防治结焦方法

巩少龙

（河北华电石家庄裕华热电有限公司 河北省石家庄 050031）

探索四角切向燃烧锅炉结焦原因及防治结焦方法

巩少龙

（河北华电石家庄裕华热电有限公司 河北省石家庄 050031）

本文通过分析四角切向燃烧锅炉结焦的原因，找出影响四角切向燃烧锅炉结焦的因素，并采取相应的措施，防止四角切向燃烧锅炉结焦，并简单分析了防止锅炉结焦方法的效果。

四角切向燃烧；结焦原因；防治措施

1 前言

影响四角切向燃烧锅炉安全经济运行的主要原因是结焦，当受热面结焦后，传热的功能将减退，工质的吸热量也将减少，为了维持锅炉的出力，只能选择输送更多的空气和燃料，这样就降低了锅炉运行的经济性。除了影响到锅炉的经济运行外，还会使炉膛口的过热蒸汽超温和烟温升高等，结焦的地方往往是不均匀的，所以水冷壁的结焦将会影响到强制循环和自然水循环锅炉的水冷壁的受热偏差，如果结焦情况严重的，结焦的落渣还会砸坏水冷壁等，甚至会被迫停机进行处理。

2 四角切向燃烧锅炉结焦的原因

燃烧锅炉结焦是一个复杂的物理化学过程，在炉膛内的温度比较高的情况下，一部分的灰会呈现出半熔融或者是熔融的状态，在到达受热面之前，如果这部分灰没有足够的冷却，此时这部分灰具有比较高的粘结力，这样就很容易粘结到炉墙或者受热面上，从而形成一层结渣。外表面的温度高，而这层渣层的热阻又比较高，当外表面的温度达到灰的熔化状态时，就会很容易的粘结没有燃尽的焦炭或者是半熔融或熔融状态下的灰粒，从而使结焦进一步的发展。从四角切向燃烧锅炉结焦的机理分析，影响四角切向燃烧锅炉结焦的原因有四个方面：

（1）是燃烧器的结构形式布置的不合理，炉内的空气动力场效果差，炉内中气流旋转的中心距离炉膛的几何中心比较大，其实际的切圆直径比较大，最后导致没有燃尽和熔融状态下的煤灰的煤粉气流冲刷到炉膛的壁面上。

（2）炉膛设计的参数和结构设计不合理，燃烧器壁面和炉膛截面的热负荷比较高，导致锅炉运行的内部温度偏高，当灰粒冲刷炉膛的壁面时，仍然呈现熔融的状态。

（3）当燃用的煤种是易结渣的煤质时，软化的温度低于1350℃时，锅炉中的煤粉将会很容易结渣，大容量的锅炉，这种现象更加明显。

（4）在进行分级燃烧时，如果炉内的空气动力场组织的不合理的话，将会使炉膛的壁面附近呈现出还原性的气氛，灰熔点在氧化性的气氛下要比还原性气氛细高出很多，所以就很容易造成炉膛的壁面结渣。

3 四角切向燃烧锅炉结焦的影响因素

结合四角切向燃烧锅炉结焦的原因进行分析可知，影响四角切向燃烧锅炉结焦的因素主要有五个方面，即煤质、炉膛内的温度、炉膛内的空气动力场、气氛条件和燃烧器的布置方式。煤质熔化温度和成分是锅炉结焦的内在原因，灰的成分比较复杂，一般是有碱性氧化物、酸性氧化物、碱金属氧化物和钙镁氧化物组成的，不同成分其熔点也不同，研究可知，当灰中的酸性氧化物较多时，灰的熔点会越高，在燃烧时就越不会结焦，反之，当存在较多的碱性氧化物时，灰的熔点越低就会越容易结焦。炉膛内的温度越高，灰就会越容易呈现熔化或半软化的状态，这样结焦的可能性就会越大。虽然一些中等熔点的煤在一般炉膛温度下不会结焦，但是在燃烧器区域内，火焰的温度比较高，并且避免的热量比较集中，此时也会结焦，所以一般在确保燃烧经济的条件下，应尽量选择比较低的炉膛出口的温度，这样可以适应灰熔点低的特点。影响水冷壁结焦的一个重要原因是熔渣粒子周围的气氛，在相同的炉膛温度水平下，还原性气氛下的灰粒更加容易沉积在水冷壁上，以熔融的状态，从而造成结渣。在燃烧器进行布置时，其燃烧器相邻两侧的平角大小和射流几何轴线以及燃烧器的高宽比都会在一定程度上导致结渣。

4 防止四角切向燃烧锅炉结焦的方法

防止四角切向燃烧锅炉结焦的方法主要从三个方面进行讨论：

（1）选用合适的灰粉

判断燃煤是否结焦的一个重要依据是灰的熔融性质，如果选用灰的熔点高，那么烟气的温度一般不会超过灰的软化温度，最后就不会结焦，所以防止锅炉结焦的一个方法是选用合适的煤种。

（2）组织合理的空气动力场

对四角切向燃烧锅炉来说，保持炉内良好空气动力场的基本条件是采用大切角和正方形的炉膛，防止结焦的必要条件是选用合适的煤粉细度和采用均匀的四角风粉。平均值与一次风管的风量偏差越小，其越不易结焦。炉膛尺寸一定的条件下，采用合适的切圆燃烧，组织好空气动力场，选用均匀的四角风粉和合适的煤粉细度是防止锅炉结焦的有效措施。

（3）合理的布置燃烧器的位置

解决结焦煤种最好的办法是选用合适的燃烧器，采用分组布置式的燃烧器，并使每组燃烧器之间留一定的间隙，这样可以减轻射流的偏斜，在采用反吹式的水平浓淡燃烧器时，它的喷嘴具有三个通道，这三个通道的目的是在炉膛水平的截面可以形成风包粉的气氛。从而防止结焦的产生。

5 实施防止锅炉结焦方法的效果分析

火电厂的燃烧锅炉在选用合适的煤种后，选用的煤质比较均匀，从现场配煤掺烧情况来看，锅炉跌落的大焦块和捞渣卡条的情况有了明显的好转。可以为火电厂创造更大的经济效益和社会效益。在选用合适的煤粉和选用均匀的四角风粉，在保证恰当的一次风俗，调整二次风的配风方式，可以使炉膛的温度场的均匀性得到一定的改善，一定程度上可以缓解结焦的情况。在进行燃烧器改造后，燃烧器区周围的水冷壁基本可以保持清洁，可以消除大块结焦的现象。在进行燃烧器改造后，在满负荷运行的条件下，其氮氧化物的排放量可以实现远远低于国家环保规定的标准值，增加了电厂运行的经济效益和社会效益。

6 结语

对于四角切向燃烧锅炉结焦的问题，应结合负荷的变化和煤质的变化及时的调节燃烧的方式，并结合锅炉运行的工况和参数，及时寻找切实可行的防止结焦的措施，另外还有随时观察结焦的情况，发现时要及时打焦，保证锅炉机组安全经济的运行，减轻锅炉结焦的危害，从而提高锅炉的效率。

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[3]张杰，冯玉朝，张志辉.锅炉结渣原因分析及预防措施[J].锅炉技术，2008，39（5）：57～59.

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2016-4-10