锅炉结焦的原因、危害和解决办法

锅炉结焦的原因、危害和解决的技术办法

高岩峰

摘要：通过对锅炉结焦的机理的研究，结焦危害的认知，总结出运行中防止锅炉结焦的技术及安全措施。通过具体对煤粉细度、过量空气系数 (氧量)及喷燃器一、二次风率等因素的调整，磨煤机运行方式的改变，以及坚持及时清焦吹灰等措施，保证锅炉燃烧稳定、不结渣、不超温，运行方式合理，锅炉达到设计参数并且能长时间带满负荷运行。

关键词：结焦熔点燃烧调整

1.引言

燃煤锅炉结焦是工业锅炉运行中比较普遍的现象。它会破坏正常燃烧工况，减少锅炉出力，破坏正常水循环，造成爆管事故，严重时还会使炉膛出口堵塞而被迫停炉。

2.锅炉结焦的原因

2.1结焦与煤质成分及灰熔点有关

燃煤成分及特性（元宝山发电厂燃用的老年褐煤）

结焦的根本原因是熔化状态下的灰沉积在受热面上。可见，灰的熔点是结焦的关键。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向,可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。

灰的熔点与灰的化学成分、灰周围的介质性质及灰分浓度有关。灰的化学成分以及各成分含量比例决定灰熔点的高低。灰熔点比其混合物中最低熔点还要低。灰熔点与灰周围的介质性质有关。当烟气中有CO、H2等还原性气体存在时，灰熔点降低大约200℃。这是因为还原性气体能使灰分中高熔点的Fe2O3还原成低熔点的FeO的缘故，二者熔化温度相差200～300℃。

煤在燃烧时，其灰分熔融特性温度用变形温度、软化温度和溶化温度数值表示。软化温度t2的高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标。从上表可看到元宝山燃用的褐煤灰熔点一般在1200℃左右(高于锅炉炉膛受热面的设计温度)，但是如果有还原性气体能使灰分中高熔点的Fe2O3还原成低熔点的FeO的情况下，燃用了这种煤非常容易结成焦块。

2.2结焦与设计、安装有关

由于炉膛设计不合理或锅炉不适当的超出力运行，而造成了炉膛容积热负荷过大，使炉膛温度过高，灰粒到达水冷壁面和炉膛出口时，不能得到足够的冷却，从而造成结焦。

若燃烧器安装角度有偏斜、燃烧器本身存在缺陷，燃烧器切圆过大，煤粉气流发生偏斜擦墙，往往会导致锅炉严重结焦。

2.3结焦与燃烧调整有关

2.3.1一次风压过低，风速过低，煤粉过细，着火早，二次风速过大，四角风量分配

不均匀，四角燃烧器粉量不均匀等原因，均会引起煤粉气流擦墙结焦。各角二次风量、风压不平衡使炉内燃烧工况恶化，有的在喷口形成回流卷吸高温烟气，风粉混合不良、搅拌不好，烟气冲刷与该角相邻的两侧墙，造成结焦严重。

2.3.2磨煤机一次风量过低，风速过低，出口一次风管不同程度堵管，导致磨煤机出

口一次风管到各角阻力差别较大，各角一次风量、风压不均，管道短阻力小的着火点提前而使喷燃器口大量结焦，管道长阻力大的着火点推后，进一步抑制其余各角煤粉射流，破坏了四角切圆燃烧，火焰偏斜。

2.3.3空气量不足，使煤粉达不到完全燃烧，未完全燃烧造成烟气中一氧化碳增多，灰

熔点就会显著降低，结焦加重，加之燃煤挥发份较高，也使结焦加剧。

2.3.4高负荷运行时，相邻的六套制粉系统运行时炉内热负荷集中，炉膛温度高，容易形成结焦。

2.3.5在投油稳燃时，使用上层油枪，使得上层一次风处热负荷集中，局部炉温高，达到灰熔点，导致锅炉结焦。

2.3.6送引风量太大，进行强化燃烧，炉温超过煤灰粘结温度时，会形成高温结焦。2.4结焦与锅炉设备漏风有关

炉膛漏风、制粉系统漏风增大进入炉内的风量，降低燃烧室的温度水平，推迟燃烧进程。冷灰斗处漏风会抬高火焰中心，火焰拉长，导致炉膛出口烟温升高，容易引起屏过结焦。空预器漏风，不但引风机电耗增大，而且部分送风量进入烟道，容易造成炉内缺风。

2.5结焦与吹灰、清焦不及时有关

当炉膛受热面积灰过多时，如清理不及时，或发现结焦没有及时清除都会造成受热面壁温升高，从而使受热面产生结焦。吹灰和清理焦渣不及时。积灰使受热面粗糙，一有粘结性的灰碰上就附着其上，若不及时清理将形成恶性循环。

3.锅炉结焦的危害：

3.1结焦会引起过热汽温、再热汽温升高，并导致过热汽温、再热汽温减温水开大，甚至

会招致汽水管爆破；结焦会使锅炉出力降低，严重时造成被迫停炉；结焦会缩短锅炉设备的使用寿命；排烟损失增大，锅炉效率降低；引风机消耗电量增加；由于结焦往往是不均匀的，因而水冷壁结渣会对强制循环锅炉水冷壁的热偏差带来不利影响。

3.2结焦易成灰渣大块，使捞渣机、碎渣机运输困难，有时会过载跳闸，严重时使渣沟受堵，不得不降负荷运行。

3.3会引起锅炉不安全事件的发生，导致使用寿命缩短。在运行当中曾发生几次大面积掉焦，甚至焦渣掉落时遮盖了火检引起MFT不必要的动作，对水冷壁的安全造成很大威胁。

3.4为减少结焦，保证蒸汽温度，运行当中需要不间断的进行吹灰，加重了吹灰器负担，增大了运行维护量。

3.5锅炉的大焦块掉在捞渣机后，瞬间产生大量的水蒸气，破坏捞渣机的水封，同时使炉

底漏入大量冷风，造成燃烧器区域（尤其是下排燃烧器区域）煤粉火焰着火状况的严重恶化，使炉膛负压产生剧烈波动（超限）而引起锅炉灭火。

4.运行方面防止锅炉结焦的技术措施：

4.1加强配风工况调整，

调节二次风使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧；调节引风机，保持炉膛负压在-127pa左右；既要保证煤粉在炉膛内充分燃烧所需要的时间，又要避免在下炉膛形成扩散燃烧。控制氧量在3.5%-4.8%之间，严禁缺氧燃烧，在缺氧状态的还原性气氛中灰熔点会大幅下降，诱发严重的结焦。

4.2适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦。

提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结焦。

提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风直接冲刷壁面而产生结焦。

注意一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。

4.3加强燃烧调整，避免大起大落，幅度太大。严格控制升温升压速度，防止出现两侧烟气温度偏差。

4.4加强制粉系统检查，防止喷燃器结焦运行。

4.4.1正常巡回检查中，一定要注意检查燃烧器区及一次风管温度，发现异常，及时汇报，进行处理。

4.4.2磨煤机正常运行中，注意监视各磨煤机一次风量、一次风压，并注意其变化趋势。

发现异常，要立即就地检查并实测一次风管温度。若温度偏低，应立即停运并进行吹扫。若一次风管温度正常，其它参数也无异常变化，应联系热控检查粉管压力测点。

4.5高负荷分散炉膛火焰集中程度。运行当中一旦六台相邻的磨煤机运行就会使火焰过于

集中，结焦加重。因而尽量投用分散层燃料，分散火焰降低燃烧中心温度，降低灰份熔化或软化程度。

4.6坚持锅炉定期吹灰工作，根据汽温变化、炉膛出口烟温及两侧烟温差变化可适当增加吹灰次数。

4.6.1过、再热减温水量不正常地升高，应进行吹灰。

4.6.2两侧任一侧烟温不正常升高，应进行吹灰。

4.6.3过热器、再热器管壁温度比正常值偏高，应进行吹灰。

4.7炉膛出口温度场应尽可能均匀。

降低炉膛出口残余旋转，均匀的温度分布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结焦温度。应用燃尽风反切来减少残余旋转

4.8加强运行监视，及时清焦吹灰，保持受热面清洁，必要时采用降低负荷的办法降低炉膛温度，使焦渣自行掉落，但要防止炉内工况变动过大而造成灭火事故的发生。