煤粉锅炉结焦及改善措施探析

郝云彬

【摘  要】化工企业在实际生产环节需要重点关注锅炉结焦问题，一旦出现结焦，就会直接降低锅炉受热面换热系数，导致受热面表面的温度升高，出现管壁温度超温等一系列的危害，并且还会加速管壁材质的老化速度，使得管壁出现严重晶化等对应的情况，最终导致管壁出现破裂，锅炉直接停运。鉴于此，本文对煤粉锅炉结焦及改善措施进行分析，以供参考。

【关键词】煤粉锅炉;危害;结焦

引言

为有效预防锅炉结焦，燃烧器改造时要充分考虑电厂实际掺烧煤种，机组检修时要全面检查燃烧器并对损坏部位进行修复，机组运行时要调平各磨煤机一次风速、煤粉细度，执行变负荷甩焦、定期对燃烧器喷口及炉内大屏等处测温等措施，制定配煤方案时要掌握各煤种的煤质特性，采用合理的配煤方式，低灰熔点易结焦煤种必须进行试烧并控制比例掺烧。

1锅炉结焦的危害

在煤粉锅炉运行一定的时间之后，就会在燃烧器两侧水冷壁上出现结焦的问题，在这一过程中，首先是锅炉炉膛四周水冷壁管的表面上出现颗粒状的灰粒，在出现大量聚集之后，就会直接在其表面粘附粘结性的焦渣，通过人工的方式就可以将其清除，但是对于炉膛深处的位置上不能够进行清理的，就无法进行处理。在一定时间之后，就会有较大块的焦块出现，甚至还会从炉膛的水冷壁管上直接掉落，从而落入底部的捞渣机内部，导致实际的工况出现一定的变化，这样就会让其底部的水封密封水直接飞溅到相应的高度，让内部水瞬间气化，导致其负压直接转变为正压，进而在燃烧过程中出现较大的烟气压力波动，如果超出运动的范围波动，则会出现锅炉灭火的情况。部分较快直接粘结在锅炉内部的低氮燃烧器的周边，使得其出现较大的焦块，从而对内部的燃烧产生直接的影响。在实际的运行中，还需要人工的方式来进行处理，这样会对正常运行造成一定的影响，出现焦块陀螺，同样还会引发燃烧不良、负压增大等问题，最终导致锅炉出现停运。

2煤粉锅炉结焦的原因

2.1煤质因素影响

火力发电厂发电用煤的质量对锅炉结焦与否有直接的影响，如果燃烧用煤的煤质优良，则其较易完全燃烧且燃烧后不易遗留大量煤渣，会大大降低锅炉内部的煤灰含量，进而降低锅炉内部结焦的可能。但如果发电厂发电用煤的煤质低劣，难么煤炭中会含有大量的灰份，导致煤炭发热量低，燃烧不完全，一方面导致锅炉内部燃烧不稳定、不充分，另一方面会在锅炉内部遗留大量的煤灰并造成大量的浪费。这些遗留在锅炉内部的煤灰如果不能被及时清理，长期在锅炉内部沉积，随着时间的推移就会形成锅炉结焦。另外，在煤粉锅炉运行过程中，煤粉的粗细程度对煤炭燃烧程度也有一定的影响，通常来说，较粗的煤粉燃烧时间会较长，但却不容易燃尽，且在燃烧过程中往往会拉长火焰，使火焰中心上移，导致锅炉炉膛出口处温度升高，从而形成炉内结焦。

2.2操作使用因素的影响

煤粉锅炉操作使用因素也会对炉内燃烧产生影响，当锅炉燃烧时，如果出现不合理的调整，导致风速或者风压過低都会导致煤粉气流与锅炉之间产生摩擦，久而久之形成锅炉结焦。其次，在锅炉燃烧过程中如果配风用量不适当或者配风用量不足，会使锅炉内的含氧量下降，当锅炉内部出现具有还原性气体时，锅炉内部气温会急速下降，从而产生大量结焦。反之如果锅炉燃烧时，锅炉内部的配风量过多时，锅炉内部气温上升，极易出现高温结焦。

3煤粉锅炉结焦及改善措施

3.1结焦问题计算分析

在通过外三塔式炉的设计参数，基于数学模型的建立健全，就可以针对在不同燃烧速率下的相同颗粒沿炉膛竖直高度变化进行数值的计算，最终得到计算的结果，见图1所示。对于图2，其本身属于ALSTOM公司通过三维数字仿真计算，从而得到沿着高度方向，是烟气平均温度在锅炉炉膛中的分布图。对于外三锅炉设计参数，除了其炉膛竖直高度要高出外面数米以外，其他参数都可以保持一致性。因而外三炉膛内的烟气是沿着高度方向流动的，其平均温度的变化曲线可以通过图2的负荷曲线来进行针对性的模拟。

3.2常规措施

第一，掺烧大同煤等高灰熔点煤，这样有利于ST的提高。第二，添加屏区吹灰器，能够及时的进行处理，这样就可以避免积灰的问题导致其表面温度提升到ST，进而出现结焦的问题。第三，调整受热面，适当的放大炉膛，这样就可以让煤灰颗粒确保足够的降温时间。

3.3提高燃煤质量

燃煤质量与煤炭种类在很大程度上决定了锅炉的结焦程度，如果煤种质量较高，锅炉产生结焦的概率就较小，但是近年来，我国对环保要求较高，各种电厂用煤量极度紧张，厂内采购压力激增，使电厂实际煤炭使用量与计划使用量有较大的差异，因此为了保证煤炭的质量，采购人员应该对煤炭进行取样、检验，确保煤炭质量符合相关使用标准才能加以进厂使用，如果煤炭质量不符合要求坚决予以退回。另外，对于采购的煤炭应该根据不同的种类和不同的用途进行分类存放，使用时应该按照具体用煤标准按规定比例进行调配。

3.4防止缺氧燃烧

锅炉燃烧时，内部含氧量的多少对锅炉结焦也有直接的影响，锅炉运行过程中，如果氧气含量不足，锅炉内部就会产生大量的还原性气体，煤灰熔点也会随之下降。为了防止这一现象，在运行过程中应该尽量增加锅炉内的含氧量，例如可以对炉内进行吹灰处理或者进行二次风挡板维护，对于重点区域应该加大吹灰次数。另外，根据经验判断，通常情况下锅炉结焦易发生在炉膛出口处，炉膛出口出现结焦又极易引发烟道堵塞，烟道一旦被堵塞就会加大烟气的阻力，导致引风机出力不足，因此增加锅炉内部还原性气体是解决锅炉结焦的有效措施。

3.5设计及检修方面

1）进行燃烧器、受热面等影响炉内动力场的改造时，应充分考虑设计煤种和实际掺烧煤种特性，详细核算，充分调研，保证改造后锅炉对煤种的强适应性。2）燃烧器改造后，锅炉投运前应进行冷态炉膛空气动力场试验，以检查燃烧器安装角度是否正确，确定锅炉炉内空气动力场符合设计要求。3）机组检修时，重点检查燃烧器喷口浇注料、煤粉浓缩器及中心支架组件、喷口同心度等，及时对损坏的燃烧器进行更换，对存在变形和磨损的燃烧器进行修补。4）若煤粉细度明显异常，经运行调整无效，应及时检查磨煤机磨辊、动态分离器、折向挡板等。

3.6配煤掺烧方面

1）掺烧低灰熔点易结焦煤种时，若发现锅炉有明显结焦现象，应立即停止掺烧，待炉膛清洁后再降低比例掺烧。2）配煤时充分掌握各煤种的煤质特性，合理控制褐煤与烟煤的掺烧比例，采用变比例方式改变燃烧器热负荷，正常应采用炉内分仓掺烧方式，避免炉外预混引起的燃烧缺氧。3）掺烧低灰熔点易结焦煤种时，采用与不易结焦煤种炉外预混掺配，对预防结焦有利，但采用此方式时，应对混煤取样化验并进行相关指标分析，确定科学的掺烧例。4）对于新引进煤种，如果灰熔点偏低（转化温度<1100℃），为防止出现锅炉大面积结焦异常，必须谨慎试烧，必要时联系电科院做掺烧试验后，才允许正式掺烧。

结束语

我国高压、超高压技术不断发展，国内电力企业在世界上的地位不断攀升，电力配套领域也取得了令人满意的成绩。但必须看到的是在快速发展的同时，电力企业发展也无法避免的存在着这样或那样的问题。目前我国最主要的电能生产方式是火力发电，而煤粉锅炉作为火力发电作业中最重要的机械设备，对其使用效率和效果的研究已显得十分必要。

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（作者单位：伊犁新天煤化工有限责任公司）