660MW超临界锅炉结焦成因与治理

廖进

摘 要：锅炉结焦是火力燃煤发电厂面临的普遍问题。锅炉大面积结焦直接影响锅炉燃烧的稳定与安全，火力发电厂的锅炉通常用煤作为燃烧动力，结焦问题处理十分棘手，研究锅炉结焦原理，认识锅炉结焦的规律，采取适当的技术手段防止对锅炉危害具有重要的现实意义，本文重点介绍了锅炉结焦的原因与有效的治理方法。

关键词：锅炉结焦;结焦治理

火力发电厂燃烧器结焦与锅炉除焦是影响燃烧的重要问题，且除焦操作也是运维人员日常维护中劳动强度最大的项目之一。锅炉容量的大幅度增长导致炉膛受热面热负荷快速上升，尤其是超临界锅炉对运行中维持各部分受热面吸热均匀性提出了更高的要求。无论锅炉如何设计，每台火电厂燃煤锅炉都不可避免产生结焦现象。锅炉结焦是普遍问题，使锅炉燃烧状态恶化，破坏工质正常运作，造成过热器等设备损坏，严重情况会使锅炉因焦块堆积导致停炉，必须研究分析此问题，通过分析锅炉燃烧器结构、运行方式调整等，优化锅炉运行状态，保障锅炉安全平稳运行。

一、锅炉结焦的机理

固态排渣煤粉炉中，火焰中心温度可达1400°C，煤粉燃烧温度较高，熔融灰渣颗粒离开火焰表面遇到水冷壁，通过冷却附着在管壁表面上的现象为结焦。燃烧器、过热器都可能发生结焦，烟气温度与灰颗粒温度随烟气流动不断降温，如在达到受热面前冷却固体，烟气仍能带走部分灰渣。[1]灰渣如达到炉膛受热面处于熔化状态，将粘附在接触表面形成结渣。

锅炉结焦过程是复杂的过程，火焰贴近炉墙时烟气中的灰呈熔化状态，火焰直接冲刷受热面导致受热面结焦。锅炉结焦的过程涉及到煤粉加热的诸多因素，烟气中的灰分靠近炉壁是其基本条件。

锅炉受热面结焦将减少热交换，水冷壁受热面内工质吸热过程减少，导致排烟损失增大。水冷壁面结焦必须炉内增加燃料量以保持负荷与蒸发量相同，提高了风机负载，风烟系统易被堵塞，限制锅炉的出力。排烟温度导致炉膛出口温度增加，可能造成结焦。如上部炉膛结焦掉落可能会损坏水冷壁管。

锅炉在局部结焦不及时清理，结焦发展趋势速度很快，焦块达到一定厚度时，炉膛内温度场发生变化，焦块易破坏锅炉的炉内空气动力场使燃烧恶化。

二、影响锅炉结焦的原因

电厂日常运行所需动力能源来自锅炉，锅炉不断产生高温高压蒸汽，煤燃烧中会产生大量的附属物，在长期运行中受到其他物质的影响产生锅炉结焦现象，会造成设备严重损坏。锅炉结焦的原因主要有燃烧器运行方式，煤质特性，射流偏转，炉内空气动力场不平衡等因素的影响。

燃烧器是锅炉的主要燃烧设备，锅炉运行安全与否，运行周期长短都与燃烧器密切相关。其主要作用是进行风的充分混合，使煤与空气充分接触，稳定燃烧。煤粉燃烧所需空气量分为一二次風，煤燃烧时可降低点火温度，使煤粉能快速达到点火温度。直流燃烧器结构是矩形喷嘴，混合气体经喷嘴射出，可分为均等配风方式与集中布置分级配风直流式燃烧器，直流式燃烧器的出口气流为直线射流。[2]

判断壁面附近气氛是氧化性或还原性，如膛内气氛为还原性，明显降低灰的熔融温度，加剧结焦。如燃烧中运行氧气不足，未完全燃烧将产生一氧化碳等还原气体，可大大降低灰熔点温度，将加重锅炉结焦。

理论燃烧温度与炉膛出口烟温是反映结焦的重要指标，省煤器出口氧量会直接影响其指标。省煤器出口氧量为2.5%，理论燃烧温度为1775°C，二次风门开度不断，增加省煤器出口氧量，防止结焦。燃烧器采用风包粉的切圆设计方式，可起到有效防止炉膛结焦的作用。为防止锅炉结焦，应增加燃尽的氧量，增加燃尽风风的通风层数与挡板开度。

磨煤机运行方式不合理易造成结焦，吹灰机吹灰不及时易产生结焦。炉膛出口烟温升高，炉膛四周漏风，风煤配合不当等会使炉膛出口烟温升高引发结渣。如锅炉要维持额定蒸发量需加大燃烧，使得炉膛热负荷高于设计最大值，如释放巨大热能未能及时被水冷壁吸收将会引起排烟热损失增大、金属超温损坏设备。

三、锅炉结焦的治理措施

锅炉燃烧器结构布局直接影响炉内空气动力场燃烧条件，对防止结焦具有重要的作用，锅炉燃烧器安排布局十分重要，将锅炉燃烧器中心风直流式燃烧器改为水平浓淡边风直流式燃烧器，水平浓淡边风式直流燃烧器是通过煤粉输送管输送管道水平的最后弯道，煤粉通过管道放置的垂直挡板进入炉，煤粉分为浓侧与淡侧，通过煤粉汽流旋转方向，控制浓测煤粉在切圆里侧分布，局部增加切圆里侧煤粉浓度，有助于褐煤着火燃烧，有利于避免结焦的产生。

机组大修时，对锅炉内燃烧器及系统进行改造，将上下排一次风喷嘴改造为浓淡分离喷嘴，采用浓淡不等风速设计，一次风喷口与二次风喷口以反向相切法布置，加强一次风喷射进炉膛后偏斜作用。保证一次风在高速下燃烧稳定性。在一次风喷器周边适当装置周界风，适当加大周界风的比例，形成偏置的效果，避免水冷壁面形成还原性气氛。

近年来，电厂用煤紧张，来煤品质变化多样，生产用煤与设计煤种数据存在较大差异，要对来煤煤质进行多次取样分析研究，分别存放不同类型的来煤，按规定煤质要求严格准确配煤掺烧。

煤粉锅炉燃烧中心温度达1600°C，灰在此温度下大多处于熔化状态，如燃烧中心偏移，会导致严重的结渣，控制火焰中心，在炉中合理组织空气动力场以防止焦化。适当的空气量对控制结焦危害影响很大，炉内过剩空气系数增加，可减少对流过热器炉内结渣。

四、结语

本文对火力发电厂燃煤锅炉结焦问题，进行了研究分析，寻求最佳结焦方案。减少运行中的事故率。锅炉燃烧器的选用是复杂的技术性问题，通过系列参数调整，对解决锅炉结焦有很好的效果。采用合理配比煤种，有效降低结焦的发生。选择最佳的假想切圆直径，优化二次风的相关参数，是保证锅炉稳定燃烧的重要方法。锅炉结焦是复杂的过程，会对锅炉设备造成损害，研究锅炉结焦的机理，寻求最佳的解决途径是保证锅炉稳定运行与提升电厂经济效益的重要工作。

参考文献：

[1]吴安顺.600MW超临界直流锅炉结焦的原因分析与对策[J].机电信息，2016（27）：53-54.

[2]林青.660MW超临界锅炉结焦原因分析与治理[J].科技展望，2016，26（23）：93.

[3]鄢圣平.660MW超超临界锅炉防结焦措施[J].科技传播，2013，5（10）：16-17.