燃煤锅炉炉内的结渣和控制

燃煤锅炉炉内的结渣和控制
在固态排渣煤粉锅炉中，熔融的灰粒粘结并积聚在受热面上的现象称为结渣或结焦。

结渣是指炉内高温烟气夹带的熔融或部分熔融的粘性灰粒碰撞在炉墙或受热面上，粘结形成灰渣层。

结渣是燃煤锅炉运行中较为普遍的现象，本炉的设计煤种为活鸡兔矿煤，具有中偏高结渣的特性，校核煤种也具有较强的结渣特性，因此，锅炉结渣的可能性是很大的。

一、结渣对锅炉运行的影响：
1.受热面结渣时，会使传热减弱，工质吸热量减少，排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉效率降低。

为了保持锅炉出力，一方面必须增加燃料量，这就使煤耗增加；另一方面，增加燃料量的同时必须相应增加风量，这就使风机的负荷增加，风机耗电增加，厂用电率增加。

增加燃料量如果受制粉系统出力的限制，锅炉只能被迫降低出力运行；增加风量如果受风机出力的限制，加上烟气通道部位结渣造成局部堵塞而使风量无法增加，锅炉也只能被迫降低出力运行。

2.炉内结渣后，炉膛出口烟温升高，导致气温升高，加上结渣不均匀造成的热偏差，很容易引起过热器、再热器超温。

此时为了不使过热器、再热器超温，必须限制锅炉出力。

3.水冷壁结渣，会使水冷壁各部分受热不均，以致膨胀不均或水循环不良，引起水冷壁管的损坏。

4.炉膛上部水冷壁管结渣掉落时，可能会砸坏冷灰斗的水冷壁管。

5.冷灰斗处结渣严重时，会使冷灰斗出口逐渐堵塞，使锅炉无法继续运行。

6.燃烧器喷口结渣时，会使炉内动力工况受到破坏，从而影响燃烧过
程的进行。

结渣严重时，会造成喷口堵塞，使锅炉被迫降低出力运行甚至停炉。

可见，结渣不仅严重危及锅炉的安全、经济运行，还可能迫使锅炉降低出力运行甚至停炉，而且增加了锅炉运行和检修的工作量。

所以应尽量减轻和防止锅炉结渣。

二、影响结渣的因素：
产生结渣的先决条件是呈熔融状态的颗粒与壁面的碰撞。

炉内颗粒随气流运动，由炉内燃烧空气动力场决定气流向壁面的冲刷程度，决定灰粒与壁面碰撞的机率。

此外较大尺寸的颗粒容易从转向气流中分离出来，与壁面碰撞，因此急剧的气流转向与粗的煤粉细度是容易导致结渣的。

低的灰粒熔融温度和高的壁面温度使灰粒与壁面碰撞之际易呈熔融状态；粗的灰粒也因分离速度大，碰撞壁面前经历的分离时间短，冷却不易而呈熔融状态；不清洁的水冷壁，吸热能力弱，区域温度高，对灰粒的冷却能力弱，使灰粒在碰撞之际呈熔融状态。

灰的熔融特性温度是与所处的环境气氛相关的，若氧化性气氛则熔融温度高，还原性气氛则低，因此炉内的过量空气系数也影响到炉内的结渣。

所以结渣并不是单纯决定于煤灰特性的，而与许多因素密切相关，并通过灰粒的熔融特性温度与结渣倾向相联系。

1.本锅炉设计煤种的结渣特性是已确定的，锅炉设计方面影响结渣的因素主要有
（1）炉内的空气动力场，煤粉或灰的粒度和重度，这影响到烟气和灰粒在炉内的流动。

（2）灰粒从烟气中分离出来与壁面的碰撞，既与煤粉细度，也与煤粉的选择性沉积相关。

（3）煤的燃烧特性、锅炉负荷及炉内空气动力场所构成的炉内温度场以及煤灰的熔融特性，这影响到与壁面碰撞的灰粒是否呈熔融状态，并具有黏结的能力，这也与受热面的热负荷，受热面的清洁程度相联系的。

2.从运行的角度分析，主要因素有以下几点：
（1）炉膛出口烟温。

炉膛出口烟温在相当程度上表征着炉内的温度水平，或灰粒状态的条件，炉膛出口受热面的结渣倾向。

因此燃用灰熔点低煤种的锅炉，其炉膛出口温度总是设计得偏低的。

（2）锅炉负荷。

锅炉负荷通过增大炉内燃料量和受热面的静热流而得到提高，前者燃料量表征炉内的整体温度水平，后者意味着受热面的外壁温度。

因此锅炉负荷增加就意味着炉内结渣可能性的增大。

如发现锅炉结渣现象剧增时的主要处理措施之一是降低锅炉负荷。

（3）燃烧器上部的炉膛高度。

从煤粉的燃烧过程来说，需要有一定的炉膛高度来满足燃烧过程或者说火焰长度的需要。

炉内温度分布是与这一高度密切相关的，温度只有在燃烧基本结束后，才会较迅速下降，灰粒才有被冷却固化的可能，如果这一高度（最上层燃烧器到屏式过热器底部）较小，那么屏式过热器结渣可能性就会增大，甚至引起较严重的结渣。

在锅炉设计中这一高度与燃用煤种特性及灰的熔融特性是相对应的。

（4）炉壁热负荷和燃烧器区域热负荷。

炉壁热负荷即投入炉内热量与炉壁投影面积之比，表征水冷壁对投入炉内热量的吸收能力，亦即炉内的温度水平，尤其是近炉壁区域的，它直
接影响对接近壁面灰粒的冷却能力。

燃烧器区域热负荷是表征燃烧器布置的相对集中和分散。

燃烧器区域是炉内速度和温度变化最激烈、梯度最大的区域，燃烧最强烈，区域温度水平最高，最容易产生结渣的区域。

因此燃用结渣倾向性高煤种的锅炉，燃烧器区域热负荷值取低限。

（5）燃烧的空气量及风粉配比。

炉内空气量不足，容易产生一氧化碳，因而使灰熔点大为降低，会引起炉膛内结渣，特别燃用挥发分大的煤时，更容易出现这种现象。

燃料与空气混合不充分，即使供应足够的空气量，也会造成有些局部区域空气多些，另一些区域空气少些，这样空气少的区域就会出现还原性气体，而使灰熔点降低，造成局部结渣。

（6）火焰偏斜，煤粉气流贴壁。

燃烧器的缺陷或炉内空气动力工况失常都会引起火焰偏斜或煤粉气流贴壁。

火焰偏斜，使最高温的火焰层移至炉壁处，使水冷壁产生严重结渣。

（7）煤粉细度。

煤粉中的粗颗粒既容易从气流中分离出来与壁面碰撞，也需要较长的燃尽时间和火焰长度，更因热容量大，换热系数小而冷却固化不易。

因此在燃用熔融温度特性值低的煤种时，更需控制煤粉中的粗粒重量份额（实际控制煤粉均匀度）。

（8）吹灰操作。

煤粉锅炉的结渣是在所难免的，问题是结渣的程度如何。

受热面一旦产生结渣，表面温度随之升高，对于接近受热面的灰粒的冷却能力减弱，会由此导致恶性循环（结渣越来越严重）。

锅炉是通过吹灰器对受热面吹扫来维持受热面清洁，或不致严重被污染。

一旦结渣严重，吹灰器的清扫
能力就减弱。

因此吹灰器的布置和运行必须与燃用煤种的结渣倾向相应，使沉积灰渣能得到及时清扫。

三、针对影响结渣的因素，采取的防治措施有：
要防止和消除结渣，最有效的方法是，改善煤质，进行混煤燃烧。

使混煤趋于不结渣特性。

但是，煤质取决于煤原，不是可以随意更换的。

在锅炉燃烧方面，也可以做一系列的工作，有些工作既是很简单而又重要的，但容易被人忽视。

1.降低炉膛出口烟气温度
当有充足的空气量时，炉膛出口烟气温度是锅炉受热面结渣与否的决定性因素，因此，需要把炉膛出口烟气温度保持在规定的数值之下，一般应比灰软化温度低50－100℃。

为使炉膛出口烟温不致过高，应采用调整炉内燃烧和减少炉膛热强度的方式进行。

（1）合理使用一次风
使风、粉混合均匀，使燃烧既快又完全。

这样，炉膛出口烟温就会降低。

一次风量太大，火焰中心就会上移，炉膛出口烟温亦随之升高。

因此，在运行中要适当调整一、二次风的风速和比例。

（2）减少炉膛热强度
尽一切可能来提高锅炉效率，在同样的负荷下燃用的燃料就少，使之在炉内停留的时间就长一些，燃烧就比较完全；减少从锅炉抽出较多的饱和蒸汽；不允许锅炉有较大的超负荷现象；避免剧烈的增加和减少负荷。

（3）降低火焰中心位置
（4）加速燃煤着火
着火提前，燃料在炉内燃烧的时间会相应的延长，这样就有可能降低
炉膛出口烟温。

（5）保持适当的过剩空气量
过剩空气量增加时，炉膛出口烟温降低，可减轻对流过热器和再热器积灰、结渣。

随着炉膛过剩空气量增加，炉膛壁面处烟温降低，炉内受热面结渣趋势减少，如果过剩空气量不足，在炉内出现还原性气氛。

在还原性气氛中，灰熔点大大降低，这增加了结渣的可能性。

当然，如果过剩空气量过大，烟气量也要增加，炉膛出口烟温也要提高。

所以要保持适当过剩空气量。

2.组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提
在煤粉炉中，燃烧中心温度高达1400－1700℃，灰份在该温度下，大多处于熔化或软化状态，烟气和它所带灰渣温度因水冷壁吸热而降低。

当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易粘结附于炉壁上形成结渣，必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。

3.保证合适的煤粉细度和均匀度
煤粉过粗会延迟燃烧过程使炉膛出口烟温升高，同时烟气中会出现未完全燃烧的煤粒，这样也会造成结渣。

煤粉过细易于粘附壁面，影响受热面的传热效果。

4.加强运行中监视，及时清焦吹灰，保持受热面清洁
如有积灰和结渣现象，初期清除起来比较容易，应及时清除，清焦渣和吹灰进行愈晚，所需的工作量愈大。

5.保证燃煤质量
应将燃煤在未烧前就提出化验报告，交给运行人员，使运行人员根据来煤特性选择正确调整方法和预防措施。

6.除去多余的卫燃带
卫燃带的作用是为了减少煤粉火焰向炉膛四周放热，从而提高煤粉射流的着火速度，确保煤粉射流的燃烧和燃尽。

卫燃带是劣质煤和无烟煤稳燃的一项有效措施。

近年来，随着燃烧技术的提高，煤粉射流着火较快，易导致炉膛结渣严重。

为减少炉膛结渣，一些电厂适当减少卫燃带的面积后效果比较明显。

然而，值得注意的是，有些锅炉在适当增加水冷壁的面积后，结渣现象减轻了，但由于炉膛吸热量的增加，炉膛出口温度降低，会引起主汽温度和再热汽温下降。

因此减轻炉膛结渣的同时，应注意主汽温度和再热汽温的变化以及飞灰含碳量的变化。

7.其他原因
燃烧器制造质量不高、燃烧器安装角度不正确或位置偏离过大、喷口烧坏没有更正等，都会导致火焰偏斜，形成结渣。

如果吹灰器短缺或转动、伸缩不灵，不能正常吹灰，也容易使受热面黏附灰粒，形成结渣。

应该注意这些因素的影响和消除。