电厂锅炉结焦原因分析及预防措施

电厂锅炉结焦原因分析及预防措施

秦河

华电新疆五彩湾北一发电有限公司

摘要：锅炉燃烧用煤的品种选择由于受到计划电和市场煤的影响，存在着一定的难度，在燃烧期间，不可避免地会出现锅炉结焦现象。锅炉结焦的实质，就是锅炉在燃烧完煤炭等可燃性资源以后形成焦滓，这种现象可以理解为在高温作用下，灰渣会粘结在锅炉的炉壁、炉排以及受热面等多个位置。锅炉在运行期间，因为受到人为运行调整等软件因素和运行系统、运行设备等硬件因素的多重影响，必然会存在锅炉结焦现象，这是不可避免的客观存在。解决锅炉结焦和积渣等问题，已然成为管理人员工作的重要内容。

关键词：电厂锅炉；结焦原因；预防措施

1锅炉结焦的危害

1.1 可对锅炉正常运行造成影响

锅炉结焦后会使锅炉内部的过热器、再热气处烟气温度升高，进而使管壁温度远远超出设计温度，导致锅炉正常运行造成影响。同时，在实践中发现，管壁温度长期高于设计温度容易引发爆管事故，使得电厂受到巨大经济损失。当锅炉炉膛出现局部结焦情况时，结焦部位的水冷壁吸热量降低，使得锅炉水循环的热偏差、安全性受到影响，严重时可导致水冷壁爆管。若锅炉炉膛出现大面积掉焦现象时，极有可能对水冷壁、除渣设备造成损伤，且焦块落入捞渣就会产生蒸汽，蒸汽会对捞渣机的水封造成破坏，导致大量冷风从炉底渗入锅炉内部，使燃烧器区域火焰着火状况恶化，炉膛负压产生较为强烈的波动，进而引起锅炉灭火。

1.2 可使锅炉出力降低

水冷壁结焦会使蒸发量降低，锅炉出口烟的温度、过热器温度、再热器温度升高。在此情况下，为使锅炉正常运行，相应的减温水用量会增大，进而对锅炉的出力造成不良影响。此外，锅炉出口烟温升高后会增加锅炉排烟损失、引风机电耗，可对锅炉运行效率造成影响，进而降低电厂的经济效益。

2 锅炉结焦的原因

2.1燃料性质变化原因

锅炉燃烧使用的燃料，经常性选择混合煤，不同煤炭资源燃烧性质有所不同，其结焦倾向也各不相同。选择燃料时，未合理评定燃料燃烧性质，对结焦倾向、灰沾污能力、着火稳定性等检验不完整，甚至没有做出科学化检验。如遇煤炭资源的固定含碳量减少，并且其低热值相比较于试运期间低出约500k J/kg，甚至更多，而挥发分又较标准煤高出不少，那么在燃烧的时候，由于煤质的变化，可磨系数的变化，配风又未能合理地变化，煤炭燃烧的火焰中心将会发生偏移现象，普遍出现着火提前及燃尽推迟，火焰中心朝向炉膛的上方移动，尤其在高负荷，此时锅炉内部的温度值也相对较高，更加剧了结焦的可能性。

2.2炉膛内温度

通过研究发现，燃烧器区域温度与锅炉结焦息息相关。当燃烧器区域温度越高时，灰就越容易软化、熔融，锅炉结焦就越有可能出现。具体而言，在一般炉膛温度下，某些灰熔点中等的煤并不会结焦，但热负荷集中于燃烧器区域壁面且火焰温度较高时，灰熔点中等的煤有可能结焦。因为炉膛内温度升高时，煤中含有的容易挥发的物质就会发生强烈的气化反应。比如，当炉膛出口温度较高时，极易使炉膛上部因屏式受热面、高温产生结焦现象。又如，当炉膛出口烟温不均匀时，会使温度较高的部分结渣。

2.3负荷升速率过快原因

分析对比锅炉内部掉落的大块结焦物质前期阶段的运行参数值，一般情况下，结焦物质的发生时间段固定在白天升负荷时和高负荷后的运行阶段，此时锅炉内部的温度较高，并且在此之前，负荷升速率大约在每分钟10MW左右。升负荷速度较快，将会造成炉内燃烧剧烈，伴随着磨煤机出力增加，煤粉细度难以保证，加剧了燃烧的推迟，分隔屏出现结焦现象，这将会在最短时间内大量结焦，继而出现炉膛出口温度升高过多结焦更为恶劣的恶性循环。

3 锅炉结焦应对措施

3.1重视燃煤管理

（1）燃煤采购。煤质不达标是锅炉结焦的根本原因，因此，电厂在购入燃煤时需严格把关，根据锅炉设计煤种特性进行采购。当燃煤与要求不符时，采购人员需尽可能选择成分稳定且含灰、含石量少的煤。如此，才可避免因煤质不好而造成的锅炉结焦。（2）入厂煤管理。购入燃煤后，电厂需做好管理工作，将煤矿点、煤种当作依据，按照优、劣标准原则进行燃煤堆放。此外，在燃煤入厂之前，相关人员要进行严格检查、化验，将与电厂锅炉燃烧要求不符的燃煤拒收。（3）合理掺烧。优质煤、标准煤数量较少，如果在锅炉燃烧时只考虑煤质，将会出现资源浪费的情况，电厂经济效益也会受到影响。因此，相关工作人员需基于煤种特性按照锅炉需求进行合理掺烧。不过，鉴于多数工作人员对煤的特性了解不够，无法进行合理搭配，所以电厂需成立培训部门，对煤粉特性进行讲解，使工作人员能对各种煤进行科学搭配。此外，电厂还需对入炉煤进行化验，给工作人员调整配比及上煤方式提供依据。

3.2建立锅炉辅机联锁保护系统

(1）风烟系统。锅炉在运行期间的氧量，主要是还原性气氛或者是氧化气氛，其对于锅炉结焦有着很大的影响。若是在锅炉运行期间，其氧量比较低，那么将会增加炉内的还原性气氛，造成煤炭的灰熔点降低，致使锅炉发生结焦问题。含铁量与灰熔点之间呈现出反比关系，若是铁量增加，灰熔点将会下降，若是不能对铁量做好严格控制，还将会对锅炉内部的气体性质产生不良影响。在锅炉内部的氧化性气氛当中，铁物质基本上以三氧化二铁的方式存在，若是在锅炉内部的氧气含量不足，将会影响还原性气氛，使得三氧化二铁发生还原反应，形成一氧化铁，灰熔点也会随之在最短时间内下降。一氧化铁与灰焦之中的氧化硅比较容易发生反应，由此形成低熔点的共晶体，此时的灰熔点将会到达165℃。如遇燃烧期间使用的煤炭质量出现变动，运行人员将不能以实际情况作为依据进行调整，导致锅炉在燃烧期间，其所选择的配风方式难以达到最优状态。特别是当上层喷嘴位置的煤粉颗粒在燃烧的时候没有彻底燃烧干净，将会造成颗粒比较大的煤粉在炉膛的出口没有燃烧殆尽，造成出口的烟温升高，使得结焦情况严重，所以在运行期间，需要合理地运用风烟系统，增加锅炉在运行期间的内部氧气含量，避免在锅炉内部出现还原性气氛。

(2）吹灰系统。吹灰系统的主要作用是对锅炉内的灰尘进行吹扫，并且完成除渣工作。在运行吹灰系统时，要根据区域范围内的结焦严重度作出综合性判断，强化吹灰的次数，保证最大限度地将结焦物质清理干净。在锅炉中的主要结焦位置集中在燃烧器侧水冷壁和炉膛出口，若不及时清理，将会导致结焦聚集板结严重，直接影响炉内换热，使温度进一步升高，结焦可能性进一步增加的恶性循环。所以要在运行期间，利用吹灰系统降低结焦可能性。

3.3降低炉膛热负荷

在实践中发现，提高锅炉运行热效率可将同负荷燃料量降低，可使炉膛热负荷降低。在此情况下，燃料停留在锅炉内的时间就会延长，燃料的燃烧也会较为完全。而这可将锅炉结焦现象减少。此外，工作人员需使给水在较高温度下运行，借助其降低燃料的入炉量。

3.4 禁止长期超负荷运行

锅炉长期超负荷运行会造成气温超限，进而导致锅炉出现结焦现象。因此，电厂需要尽可能禁止长期超负荷运行。具体而言，工作人员需要定期对磨煤机风压情况进行观察、记录，并基于其变化趋势采取相应措施。比如，当发现异常情况的时候，工作人员需要即刻对风管温度进行检查、实测；当温度偏低的时候，工作人员要立刻停运，并对设备进行吹扫工作；当某一次风管温度呈现正常状态，但是，其他参与没有异常变化时，工作人员需要及时与热控人员进行联系，对粉管测点进行检查。

结论

综上所述，可以看出，电厂是为我国提供电力供应的主要企业，而锅炉是电厂的主要设备，锅炉结焦是电厂中较为常见的现象，且会给电厂带来不良影响。因此，电厂可采取相应的预防措施及时处理结焦减少结焦问题给锅炉带来的不良影响，如此方能使锅炉效用最大限度地发挥出来，为电厂经济效益提高奠定良好的基础。

参考文献：

[1]张新才,董海恩.浅析电厂锅炉结焦原因及防治措施[J].电力学报,2020,026(001):81-84.

[2]赵洪波.对火电厂锅炉结焦现象及防治措施探讨[J].科技创业家,2019,000(011):123.