锅炉结焦原因分析及预防措施

锅炉结焦原因分析及预防措施

范虎虎

（西安兴仪启动发电试运有限公司，陕西，西安）摘要：结焦是锅炉运行中较普遍的一种现象，尤其是当烧劣质煤的时候，结焦现象更为明显。结焦不但会严重影响锅炉机组的正常运行，而且为安全运行埋下严重隐患。为此，防止锅炉结焦，了解结焦的危害、原因及预防和消除方法对运行人员具有十分重要的意义。

关键词：结焦，超负荷，周界风，配风，吹灰，打焦。

Abstract : Coking is a common phenomenon during boiler operating, and it can be more obvious while the inferior coal was combusted. It can not only influence the normal operation of boiler unit, but also can burry the hidden danger for safe operation. Therefore, it is very important to the operators to avoid coking, to knowing the influences of coking, to knowing the reason, the preventing and illuminating method of coking.

Key words : Coking, over-load, perimeter air, air distribution, soot- blowing, coke removal.

引言

现代大型电站锅炉运行中，锅炉结渣、积灰是个长期存在的问题。锅炉主要以煤作为燃料，其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等，这些物质在锅炉运行的过程中有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结渣和积灰。锅炉结渣、积灰不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、锅炉的热经济性降低，还可能造成烟气通道的堵塞，影响锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。锅炉结渣是客观存在、不可避免的，从现有大型机组生产运行情况看，有相当数量的机组为不同程度的结渣问题所困扰。对采用常规煤粉燃烧方式的锅炉来说，炉膛结渣将一直是设计和运行中需要认真对待的问题。从理论上对锅炉结渣、积灰的原因进行分析、探讨，掌握锅炉结渣的规律，从生产实践上采取合理的措施防止锅炉结渣、积灰，防止锅炉掉大焦就具有长期的、现实的意义。

1.结焦机理：锅炉正常运行中，炉内火焰中心区域温度在1500℃以上，此处煤灰粒子呈熔融状态，当到达水冷壁或炉膛出口附近经过充分冷却时，其温度已降至灰熔点以下，灰粒固化就不会粘附在受热面上形成焦渣。但如果在运行中操作不当，配风不合理使燃烧中心偏斜、火焰贴墙或产生还原性气氛以及热负荷过高则会使炉墙附近烟温过高，熔融灰不能凝固，碰到水冷壁就会粘附在受热面上形成结焦。当水冷壁结焦时，其吸热能力下降，会使水冷壁附近及壁面温度进一步升高，从而加剧结焦的发展。

2.通常用锅炉结渣指数来判断锅炉是否产生结渣及严重程度，见表二。

结渣指数Rs的表达式为：

Rs= S

d (2)

式中S d——煤的干燥基硫分质量百分数，%。

灰及飞灰、炉渣中碱性氧化物和灰中酸性氧化物比值远超过此范围，如神华煤各矿和电厂燃煤的煤灰及飞灰、炉渣中灰中碱性氧化物和灰中酸性氧化物比值为0.70～2．86，这也是造成锅炉结渣的根本原因之一。

1．结焦对锅炉运行的危害

1.1 引起过热蒸汽温度升高甚至爆管，水冷壁局部受热不均。

锅炉结焦后，某些部分的管子会过热而超过其许用温度引起爆管。对过热器来讲，正常运行条件下过热蒸汽温度已经很高了，如果炉内结焦，炉膛水冷壁部分的吸热量就会减少，则过热器部分的烟温就会增高，造成个别管子的外壁温度超过其允许温度而引起爆管。水冷壁结焦以后，各部分管子受热不均，锅炉的正常水循环将受到影响，并造成水冷壁局部受热不均。

1.2使锅炉的出力降低

锅炉受热面结焦后，吸热量和蒸发量会减少，为了保持所需的负荷，必须通过加大燃料供给量来促使燃烧强化，从而造成炉膛强度(或炉排热强度)增大，汽温上升。为使汽温不致过高又被迫减少送风量，风量的减少又会使结焦进一步扩大，严重时被迫停车。

1.3 缩短锅炉的使用寿命

结焦后炉内温度升高，耐火材料容易脱落而使炉墙松动和倒塌；炉膛负压过小使火焰外冒，钢架、钢梁等容易被烧红；当大的焦块落下时，水冷壁管下部易被焦块砸弯而损坏，且易造成炉内熄火；另外，对于有炉底水封的锅炉机组来讲，掉落的大焦块将会破坏炉底水封，很有可能导致炉内负压波动过大，从而触发锅炉MFT而停炉。

1.4排烟热损失增大，锅炉效率降低

焦渣本是一种绝热体，当焦块粘附在受热面上时，传热系数增大，受热面吸热量会大大减少，这时排烟温度就会升高，增大了排烟热损失，同时对配备有三分仓回转型式的空气预热器也是一种考验。结焦后，锅炉出力降低，为保持出力，燃料量就需增加，使机械未完全燃烧损失增大；空气量不足时，化学未燃烧损失也将会增大，因而使锅炉效率降低。

1．5引风机消耗电能增加

对流管束结焦后，将增大烟气流动阻力，使引风机耗电量增加。

2．结焦的原因

2.1燃烧过程中空气量不足

一般情况下，空气量不足主要是由于运行人员操作上不当引起的；另外，炉膛漏风、烟道漏气、烟道积灰和引、送风机出力太小等都会引起空气量的不足。

2.2燃料与空气混合不良

混合不良是由于风量调配不恰当(例如一、二次风配比不当)或燃料及二次风调整不好所造成的。

2.3燃料和空气散布不均造成火焰偏斜

正常运行时，炉膛火焰中心温度应该最高，当运行调整不及时或调整不当时，燃料和空气将散布不均，造成火焰偏斜，使最高火焰层移动到边侧，这样，灰就得不到足够的冷却，使灼热的灰粒与水冷壁面接触而粘结成焦。

2.4炉膛热负荷增大

炉膛热负荷增大，炉膛容积相应就小，炉膛温度则愈高。当炉膛燃烧中心温度高达1 450℃时，灰的表面部分将开始熔化，使结焦性增强。燃烧室出口平均烟气温度的增高与空气量过多、火焰中心位置太高、受热面内部结垢和外部积灰有关。另外，漏风对烟气温度的增高也有很大的影响。

2.5吹灰、清焦不及时

清焦不及时，几天之内结焦就变得极为严重，最后不得不停炉除焦。

2.6锅炉设计或检修质量不佳

如：前、后二次风的风压(风速)和流量不匹配，风嘴角度不正确，外圆旋转角度太大，二次风嘴烧坏没有更换，影响射流偏折，吹灰装置短缺或检修质量太差，不能正常投用等。

2.7燃料质量低劣

烧劣质煤，灰的熔点低、灰分大是促成结焦的主要原因。

3．预防和消除结焦的方法

3.1适当调整一、二次风的风速和比例，使炉膛出口的烟气温度不致过高，一般应比灰的软化温度低50～100℃。

3.2减小炉膛热负荷，尽一切可能提高锅炉效率。效率提高意味着在同样的负荷下燃用的燃料就少，燃烧就比较完全。这就需要及时吹灰清焦，避免管内和锅内结垢，再就是避免猛增和猛减负荷。

3.3降低火焰中心以降低炉膛出口的烟气温度。

3.4保持适当的过剩空气系数，使燃烧充分、完全。挥发分大于20％的煤，保持1．20～1．25的空气系数；挥发分小于20％的煤，保持1．25～1．30的空气系数，折合成二氧化碳含量大约为15％～16％。

3.5保持燃烧室内火焰的均匀分布，特别是在负荷过高或过低的时候。有双侧风机的锅炉，要求两侧引、送风均匀，不应使烟风偏斜。

3.6保持合适的煤粉细度和煤粉的均匀度。煤粉过粗或煤粒不均会延迟燃烧过程，使炉膛出口烟温升高，同时会在捕渣管前的烟气中出现没有燃烧完全的煤粒，这样也会造成结焦；同时，煤粉过粗也会导致尾部烟道再燃烧或者空预器