1000MW机组锅炉低负荷结焦分析

1000MW 机组锅炉低负荷结焦浅析

首先来了解下炉膛结焦形成过程：煤在锅炉里燃烧，一般情况下，随着

烟气一起运动的灰渣颗粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而随烟气一起被冷却。如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经为温度降低的凝固态，当附着在受热面管壁上时，便形成一层松散的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时，一部分颗粒已经达到熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够的冷却达到凝固态，其将具有较高的粘结能力，就容易粘附在受热面或炉墙上而形成结焦，甚至渣粒在熔化状态下，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展。在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含有的容易或易气化的物质迅速挥发，成气态进入烟气中，当温度降低时凝结，或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上，或者凝结在飞灰颗粒表面，成为熔融的碱化物膜，然后粘附在受热面形成初始结焦层，也成为结焦发展的条件。而结渣则是熔渣和高温粘结灰粘附在炉膛或高温对流受热面上的现象。

结焦与结渣的区别主要是在成分上，焦中含有可燃物而渣中多是灰分，可以说结焦是煤的特性，结渣是灰的特性。在实际中我们把结渣俗称结焦。

影响锅炉结焦的因素主要有3个方面：煤灰成分与组成、炉膛环境温度和炉内空气动力场。煤灰成分与组成是产生结焦的根源，炉膛环境温度是影响结渣的首要外部因素，炉内空气动力场组织的好坏，则对锅炉结焦具

有重要作用。

1、煤灰成分与组成

在影响结焦的因素中，煤质特性起这主要的作用。煤粉在燃烧时，其

灰份熔融特性用变形温度t1,软化温度t2和熔化温度t3来表示，软化温度t2 的高低是评价煤灰是否容易结焦的主要指标。飞灰的成分决定着其熔点，当煤粉中碱性氧化物含量大时，灰熔点低，容易结焦；当煤粉中氧化硅，氧化铝含量大时，灰熔点高，就不容易结焦。

2、炉膛环境温度燃烧器区域的温度越高，飞灰就越容易达到软化状态或熔

融状

态，产生结焦的可能性就越大，另外煤粉中易挥发的物质气化也越强烈，也为结焦创造了条件。我厂锅炉火咀，两个一次风之间仅隔一个中排二次风，而且中排二次风在运行中开度很小，这就使得燃烧器区域壁面热负荷增高，在燃烧低熔点煤粉的时候就很容易结焦

3、炉内空气动力场

由于炉膛中心温度较高，灰分在此区域内多为熔融状态，当灰分没有经过足够的冷却而接触水冷壁时极易粘结在水冷壁上形成结焦，因此必须保持燃烧中心的位置适中，防止火焰偏斜和贴壁。由此看出锅炉内空气动力场的分布对炉膛有无结焦起着很重要的作用。

我厂的锅炉采用ALSTOM 公司的低NOx 切向燃烧系统，该系统在降低NOx 排放的同时，着重考虑提高锅炉低负荷稳燃和燃烧效率，同时在防止结焦、高温腐蚀和降低炉膛出口温度偏差等方面有独特设计。

在燃烧器设计方面：每台磨煤机对应2 个燃烧器喷嘴，。磨煤机出口的4根煤粉管道在燃烧器前通过一个1分为2的分配器，分成8 根煤粉管道，进入4个角燃烧器的2层煤粉喷嘴中。在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。燃烧器风箱分成独立的4组，下面3 组风箱各有4层煤粉喷嘴，最

上面1组风箱为SOFA风箱。在主燃烧器风箱顶部设有一层紧凑风（CCOFA）。每相邻2层煤粉喷嘴上方布置了1个组合喷嘴，其中预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）和直吹喷嘴。各个风门有不同的作用：

周界风：

作用在于增大煤粉射流的刚度，抑制煤粉气流的离析，并可以防止煤粉气流回流引起的水冷壁超温，并可以随时与进入锅炉的煤粉气流进行混合，向煤粉气流补充煤粉着火所需要的能量，并冷却燃烧器外罩。

辅助风：

作用是控制系统以二次风风箱压力的差压为被调量，风箱与炉膛压差的定值取为负荷的函数。辅助风控制系统为一单冲量多输出控制系统，控制系统输出同时控制各层的辅助风挡板。在运行时各层磨煤机的负荷可能各不相同，需要不同的配风，因此每层辅助风门都设有一个操作员偏置站。当油枪程控点火时，相应的的辅助风门自动到“油枪点火”位置。

水平偏角的辅助风（CFS）：

此辅助风在每层燃烧器的上部且与煤粉气流有22°的偏角，在燃烧区域及上部四周水冷壁附近形成富空气区，使煤粉与水冷壁形成隔

离带，能有效防止炉内结渣和高温腐蚀。

燃尽风和紧凑风：

使进入炉膛的空气分级，使煤粉在炉膛内分级燃烧从而降低燃烧区域的温度，达到降低NOx的作用。

我厂的用煤主要有神混、神混2、神混3,其中神混的发热量较高其他两个相对较低，但他们的熔点在1200C到1400C之间，相对来说变形温度是比较低的，这就说明这种煤是很容易结焦的。煤的特性我们是没法改变的，这就得采取其他方法来解决。为防止炉膛结焦，我厂采用了加石炭煤混烧办法来解决燃烧结焦的问题。但从燃烧的情况来看，炉膛温度依然很高，灰渣在炉膛内部仍为熔融的状态，由于燃烧器独特设计，在高负荷时没发现掉焦的现象，但在低负荷时捞渣机内有黑色的焦块，分析原因有两点：1、从锅炉运行的状况来看，低负荷时锅炉壁温也比较高，炉内温度大于灰渣的变形温度，加上炉内

空气动力场不好而出现结焦。2、随着负荷的下降，锅炉壁温也随着

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从以上图中可以看出：随着负荷的下降，部分锅炉壁温却出现了

上升，说明了，燃烧有偏斜现象。根据结焦原理及各风门挡板的特性， 壁温曲线

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