锅炉运行调整防止锅炉结焦优化分析

张 良

（晋控电力长治发电公司， 山西 长治 046000）

引言

锅炉运行过程中，需要工作人员对其运行状态加以调整。这也是锅炉运行时最基础的流程之一。燃烧调整的目的在于保证锅炉运行质量，能够根据外界工况为参考，保证各项机组运行稳定。锅炉结焦影响锅炉自身使用寿命，还会降低企业生产效益。锅炉结焦现象严重时，会影响炉内正常燃烧，甚至导致锅炉停运。基于锅炉结焦影响因素加以探究，科学总结结焦现象。在当前的处理技术上进行调整，提高处理质量，保证锅炉结焦现象减少，实现稳定运行的目的。

1 锅炉结焦运行危害

锅炉运行过程中，燃烧器两侧出现结焦现象。结焦现象是灰粒大量积聚后，附着于燃烧器水冷壁表面，形成粘结性的焦渣。这种焦渣在锅炉运行时，是可以通过人工的方式清理的。但是锅炉炉膛深处产生的结焦现象，无法深入进行处理。运行一段时间便会产生焦块，掉落在锅炉底部的捞渣机内，对锅炉运行工况造成影响。结焦现象使得炉内燃烧的烟气压力波动，造成锅炉熄火，影响锅炉正常运行[1]。

2 锅炉结焦影响因素

为了保证锅炉正常运行，结合部分煤炭企业的生产情况对锅炉结焦影响因素进行分析，可以发现存在多项因素，导致锅炉结焦现象发生。

1）挥发分因素的存在，使得锅炉燃烧过程中，内部热量难以快速点燃煤粉，造成煤粉燃烧不够充分，被烟气带入到炉膛出口处，造成烟道温度升高，致使过热器出现结焦现象。煤粉的成分中硫含量较高，也是造成锅炉内结焦的部分原因。

2）煤粉细度会影响燃烧效果，细度较高更易燃，细度较粗难以点燃，还会影响烟气温度，造成炉膛内温度过高，形成结焦现象。

3）燃烧器一二次风门配比情况不同，调整风门大小也会影响炉内燃烧的稳定性。风量较大，造成炉内中心切圆不稳定，导致炉内燃烧混乱；人员操作不合理，导致锅炉断水、少水等现象发生，也会影响锅炉燃烧质量；入炉煤灰中含有吸热的物质，与灰分融合对锅炉燃烧工况造成影响，影响锅炉正常燃烧，导致锅炉结焦降低了生产质量[2]。

3 锅炉结焦调整优化分析

根据锅炉运行情况来看，锅炉结焦后对于锅炉运行产生较大影响。对此，通过对入炉原料、工艺操作、设备本身这三方面进行探究，合理控制燃料配比与煤粉细度，保证燃烧器一二次风的调节，使燃烧器处于良好的配风流场状态。

3.1 锅炉结焦状态

3.1.1 结焦状态成因

锅炉炉膛喷燃器的水冷壁管出现焦块，形成的焦块难以去除。过热器管管束中间的焦块，覆盖在表面的灰颗粒传热性换热系数较低，影响过热器管的换热效果，并且内部可燃物含有较高的碳元素，造成燃烧后的炉膛温度增高。高温导致产生的灰渣无法被高温烟气带走，后续的灰颗粒团粘接加剧这一现象，造成锅炉内部结焦停炉的运行状态。经过对比，能够发现在多种煤质中，混煤是导致锅炉结焦的最终因素，混煤特征如表1 所示。

表1 混合煤种特征

3.1.2 防止结焦的技术分析

减少燃烧煤质种类后，对比发现依旧存在结焦现象，但是情况稍微趋向稳定。对此，为了保证结焦现象得到处理，需要根据实际需求选择适合的燃煤；基于风门调整时，需要根据风量大小进行观察和调整，确保风门对结焦不产生明显影响。调整过程中，采用了一二次风量调整、混合调整、风均满开等方式，对于炉内结焦现象均无明显影响。经过调整对比，热状态下锅炉内部结焦现象无明显改变，可以证明结焦现象与风门调整无直接关系；燃烧器由一二次风喷口构成，设计偏置风结构门能够实现水平摆动的操作。燃烧器结构包含了风喷口，风速与高低位确定是影响结焦的主要原因。一二次风的二次风旋流强度较大，造成煤粉在燃烧器周围燃烧，引发结焦现象。通过对风门调节、入炉煤等手段进行调整，发现依旧难以改变锅炉结焦现象，并且燃烧器不受到影响，那么分析结焦与热态运行以及锅炉自身有因果关系，为了进一步明确结焦原因，采取实验的方式进行检验，测试具体的数据，为解决结焦现象奠定基础。

3.2 锅炉炉内流场实验

炉内空气动力场检验方法如下，首先对风门、挡板等开关进行检查。检查完毕后，对锅炉内部烟道进行吹扫处理，保证洁净度后，维持内部压力为-100 Pa，各层喷口风门全部打开。确保风门无卡塞现象后，对风速进行标定，并根据标定数据分析误差。试验原理在于通过设备反映的参数，分析锅炉结焦的具体原因，为优化改造提供准确的数据。根据不同喷口风速调整的情况，观察炉内空气流动现象，能够发现风速偏差数据反映出开度对锅炉运行的影响，可知风门风速偏差情况，是导致结焦的一项因素。

3.3 炉膛中心切圆

知晓风门是影响锅炉结焦的因素后，还需要对炉膛中心切圆进行研究，判定锅炉停运时，冷态状况下的动力场速度特性。具体方法是选择锅炉炉膛对应一次风水平横截面，对位置进行测量，采用网格化原理分析各点的流速与流速值，对冷态状态加以判断。炉内断面根据炉膛横截面选择，选用的测量值越多，结果更加准确。炉膛内部速度分布稳定，代表运行状态良好，能够保障各机组正常运行。确定好炉膛中心点后，对风管进行调整处理，找出中心线位置后，根据左右中心线焦点作为中心点，并下放垂直线。通过测量中心点与对角直线的距离，判定误差是否在调整要求范围内，调整准确后使用点焊固定。经过调整后的风门，处于调平状态，能够保证炉内负压始终在-200～-50 Pa 的范围内，找到最大风速的实际切圆，对其截面距离进行检测，检查是否存在刷边现象。

根据前后左右的风速参数，炉内中心切圆基本完成。一次风速处于稳定状态，根据实验数据能够发现，燃烧器喷口处风速过大，影响炉内空气场状态。其中一侧的水冷壁风速高度不均匀，存在较大的风速差异，无法满足锅炉稳定运行的要求。在安装角度误差较小，风门经过调整无法解决冲涮偏斜问题时，需要对喷燃器进行优化，才能从本质上解决问题[3]。

3.4 优化改造措施

一次风与水冷壁之间形成富氧区域，二次风与一次风的夹角无法基于这一条件得到满足，造成过热器与水冷壁出现结焦现象，影响锅炉正常运行。一二次风角度配合不佳，是导致结焦的主要原因。设计方向应明确结焦主要影响因素，对燃烧器进行改造，解决结焦问题。原本布置的一次风速存在风速偏差过高的现象，造成中心切圆明显的扰动，对炉内空气造成较大影响。对此，在喷口设计上进行优化处理，抵消偏置二次风对一次风的干扰，增加一次风角度与气流，降低二次风风量，使炉内的燃烧情况适应调整需求。

由于原本的风门无重大偏差，但是二次风使用偏置配置，造成一二次风夹角强度出现问题，影响炉膛内的中心切圆。为了进一步提升数据的准确性，新增贴壁风一次风压设计，加强对水冷壁的保护。能够在一次风作用下降低其作用，使焦块难以形成。锅炉采用的四角燃烧器，在燃烧器上下层风喷口处增加额外的斜度喷口，使进口部分尺寸大于贴壁风喷口的出口尺寸，增强喷口部分的风压，在水冷壁表面形成气膜作用。保护炉内受热面，防止结焦现象发生。对风管、喷口界面等流量比进行记录和对比，推算下一次的风喷口流量，获得具体的风量范围，确保贴壁风尺寸符合要求。燃烧器的布置则采取从上至下的方式（高→低→上二→中二→上一→中心偏置→下一下二）。利用一次风携带输送燃料，与部分氧量组合成烟气流向，形成欠氧燃烧的工况。利用二次风提供大量氧量，降低燃烧中氮氧化物的生成。低位燃尽风口主要增加燃烧，确保燃料充分燃烧。高位燃尽风口增加氧量，确保未燃尽的燃料流过过热器，保证处于富氧燃烧的状态。这样结焦现象难以形成，可以从本质上解决结焦带来的影响。只有从燃烧器装置本身改进，才能有效解决问题，保证炉内燃烧工况的要求。

4 结语

经过分析对比，可以发现锅炉运行过程中，结焦现象普遍存在。为了消除这一现象对锅炉运行带来的影响，需要对燃烧器结构进行优化。通过查找结焦原因，对锅炉结焦现象进行分析，并采取改进实验，明确改进方向。通过合理设计与测试，保证改进效果。尽管当前针对于锅炉结构进行了优化整改，但是改造过程存在一定局限性，具体的效果还需经历长时间的检验，才能进一步提高优化效果，保障锅炉运行质量。