摘要：电站在人们的生活中是非常重要的，电站锅炉的设计关系着电站的正常使用，现在我国的电力机组普遍使用的都是200MW或者是200WM以上的火电机组，这样锅炉就会出现不同程度的炉内结渣的现象，发生炉内结渣的现象会出现严重的事故，因此需要对电站锅炉设计进行研究，预防炉内结渣的现象的发生。
关键词：大型锅炉；炉内结渣；设计与运行
一、炉内结渣机理及防止结渣的原则
炉膛受热面结渣的机理众所周知，其本质可以概括地表述为：当温度高于灰熔点的烟气冲刷受热面时，烟气中熔融的灰渣粘附到受热面上，造成结渣。这里，关键的因素有3点：一是燃料的灰熔点：二是气流的温度高于灰熔点时，气流中的灰渣才呈熔融状态；三是这样的气流只有冲刷受热面时，才会造成结渣。因此，防止炉膛结渣的措施原则上可从以下几方面着手：
（1）燃料的灰熔点主要取决于燃料中灰分的成份组成。灰熔点低，灰分高或发烈量高的煤容易发生炉内结渣，设计和运行时必须充分注意。（2）燃料的灰熔点还会由于炉内的还原性气氛而下降，而炉内还原性气氛是不可避免的，这可以通过设法在受热面附近人为制造氧化气氛以减轻灰熔点降低倾向。（3）当炉膛中气流的温度很高时，例如燃烧器区域，一定要避免火焰直接冲刷受热面。这首先应在结构设计上予以保证，在运行操作上更应予以重视。（4）对易受到烟气冲刷的受热面部位，例如炉膛上部分隔屏式过热器区域，要适当控制该处的烟气温度，并加大管屏间距；当烟气冲刷受热面不可避免，例如烟气离开炉膛进入对流烟道时，应保证设计炉膛出口烟温低于燃料的灰熔点。（5）炉内结渣还是一个自动加剧的过程，因此运行中要重视经常、及时地吹灰打渣，清洁水冷壁受热面，防止结渣现象积累加重。
二、炉膛结构设计中避免结渣的措施
1、炉膛客积热强度的选取
研究数据表明，随着锅炉容量的增大，炉膛容积热强度值相对减小．此外，近20年来北美和西欧环境法规的日益严格对锅炉燃烧技术产生极大的影响，低NOx燃烧原理与传统的燃烧热力学理论的矛盾，使国内外都有采用保守设计，适当增大炉膛容积的趋势。在燃烧一般烟煤时，410t／h锅炉的炉膛容积热强度约为110—150kw／m3，1000t／h锅炉的约为100～140kw／m3，而2000t／h锅炉则在80～120kw／m3之间。对于灰分水分多，发热量低及灰熔点低的劣质煤，该值更应选得小些。例如盘山电厂的500MW锅炉，其校核煤种软化温度为1190℃，设计炉膛容积热强度仅为88kw／m3。
2、炉膛断面热强度的选取
大容量锅炉炉膛设计中，炉膛断面热强度数值的选取比炉膛容积热强度更为重要，因为这一数值决定了炉膛形状，直接影响炉内的空气动力工况。与炉膛容积热强度相反，随着锅炉容量的增大，炉膛断面热强度值是相应增大的。研究数据表明，燃烧烟煤时，300MW锅炉的炉膛断面热强度约为3.8～5.0MW／m2，600MW锅炉在4.4～5.4MW／m2对灰熔点较低的煤种，则应选取较小值，以防止火焰冲墙造成燃烧器区域结渣。
3、辐射受热面的布置
随着锅炉容量、参数的增大，为了使炉膛出口烟温不致过高而引起严重结渣，大型电站锅炉炉膛上部都布置有大量的辐射式分隔屏过热器，而此处的烟气温度仍高于燃料灰熔点，这是炉膛内易造成结渣，积灰的部位．通常设计此处烟温不可过高，且采用较大的屏间横向距离（约1.5-3.0m）来防止屏区结渣形成搭桥。
三、燃烧器的设计
1、燃烧器功率的选择和布置
大容量锅炉的特点是燃烧器数量多，必须多排布置。近年来，特别受到NOx排放量的限制，趋向于采用单支热功率较小的燃烧器，因此需用燃烧器区域壁面热强度反映燃烧器区域火焰集中的情况。燃烧器区域壁面热强度随锅炉容量变化不大，数值大约在1.4～2.OMW／m2之间，对燃用灰熔点低的煤，为防止运行结渣可将高度方向的距离拉开，使燃烧器区域的温度水平降低，例如盘山电厂的500MW锅炉，设计燃烧器区域壁面热强度取值只有0.9MW／m2，保证了运行多年而不结渣。
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2、倾向在受热面附近人为制造氧化气氛以减轻灰熔点降低
采用直接燃烧器可在其上下端增设防焦风室。直流燃烧器还可采用低NOx同心燃烧系统（LNCFS）。偏置的二次风角度可推迟风粉混合时间，抑制NOx生成，同时可使煤粉气流位于炉膛中心，水冷壁附近为氧化性气氛，其效果可避免火焰冲墙，提高灰熔点。
采用旋流燃烧器应使每个燃烧器之间尽量不相互影响，尤其是靠近侧墙的燃烧器应与侧墙有足够的距离，以免侧墙结渣及发生高温腐蚀。此外还可在炉膛下部设计边界屏幕风系统，使下炉膛的炉墙表面形成一层氧化性的屏幕风，提高灰熔点防止结渣。
四、运行中防止结渣的措施
4.1加强燃料管理
因为锅炉在设计时是根据煤种的特性来设计的，所以在锅炉运行期间应该严格按照设计的标准使用煤种。电站在供应煤种时，应该保证煤种与锅炉设计的煤种在特性上相近，这样才能够有效的防止炉内结渣。对于特性与设计标准严重不符的，电站有权利拒绝接收和使用。
在燃煤进人到电站以后，要根据煤的性质不同而分类堆放，严禁混杂影响到煤的燃烧效率。如果在电站有条件的情况下，可以在其中掺杂一些不易结渣的煤种。对于入炉煤的灰熔点等特性，每天都要对其进行分析，然后运行人员根据参数对锅炉进行燃烧模式的调整。
4.2建立合理的燃烧工况，制定相应的运行规程
a．制定锅炉在不同负荷下最佳工况运行的操作卡。确定不同负荷下燃烧器及磨煤机的投运方式，防止燃烧器区域热负荷过于集中；确定锅炉不投油稳燃的最低负荷，尽量避免在高负荷时油煤混烧，造成燃烧器区域局部缺氧和热负荷过高。
b确定煤粉经济细度；保证各支燃烧器热功率尽量相等，且煤粉浓度尽量均匀。
c．确定摆动式燃烧器允许摆动的范围，避免火焰中心过分上移造成屏区结渣，或火焰中心下移导致炉膛底部热负荷升高和火焰直接冲刷冷灰斗。
d．确定不同负荷下的最佳过剩空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，以及燃料风、辅助风的配比等，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等。
4.3加强检查与分析，建立正常的运行检查与分析制度
对于锅炉的运行状况要建立检查制度，值班人员在每个在班日都要对锅炉内的结渣现象进行检查，发现情况严重，要及时的汇报、处理。对于锅炉的运行状况，专业技术人员要对运行工况进行分析，尤其是对于容易结渣的重点部位要加强防范。在观察的过程中，如果发现有异常状况，可以通过对水温的调节或者是降低负荷等方式来应对。因为夜间是锅炉运行的低谷，所以可以通过这段时间来对锅炉的运行负荷进行调整。但是要注意调整幅度不要太大，以防大块的炉渣掉落砸伤零件。
4.4加强运行和维修管理
对锅炉受热面进行吹灰是防止炉内结渣的有效措施，所以要保证吹灰器的正常运行，对于吹灰器要做好日常的维护工作。在对吹灰器进行检查的过程中，如果发现泄漏或者是卡涩现象，应该及时的维修。对吹灰器应该制定详细的检修计划，保证其能够正常的运行。对于出灰情况要加强监控管理，在监视中，对于灰坑以及渣斗内堆渣都要进行仔细的观察，发现问题，及时处理。
结束语
设计方案对于锅炉的选型与设计具有非常重要的作用，设计方案的好坏关系到机组投入运行以后，是否能够正常的运转，在运行的过程中，是否可以提高可靠性，所以电站要对设计指标有详细的了解。在运行期间，要加强对设备的运行维护管理，将各项措施都落实到位，保证锅炉的正常运行。
参考文献：
[1]王正华，张珊．电站锅炉点火油系统节油技术应用展望[J]．湖南电力，2013.
[2]孙志宏，柳晓，束文亮.燃煤掺配掺烧技术探讨[J].华电技术，2013，
[3]程显峰.大型电站锅炉设计与运行中防止炉内结渣的措施[J].应用能源技术 2012
论文作者:夏萍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/16
标签：炉膛论文; 锅炉论文; 熔点论文; 燃烧器论文; 电站论文; 强度论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第32期论文;