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摘要：燃料燃烧特性是锅炉燃料设计的主要依据，设计煤种特性是保证锅炉安全运行主要因素，燃煤机组都存在燃烧煤种与设计煤种特性不相符的问题，就会出现结焦问题，严重时还会发生锅炉灭火非计停事故。如果想解决这些问题的途径首先是研究燃煤的特性，据燃烧煤种的特性设计、改变燃烧调整，使锅炉运行人员的操作适应于燃烧煤种特性的变化，以达到防止发生过滤结焦现象发生。本文从燃煤结焦特性、运行操作等方面分析了结焦的原因及防治措施。
关键词：概述；原因分析 ；防范措施。
一、概述
电厂锅炉燃烧煤种设计都是按实际条件及不易结焦的煤种设计，现在燃煤电厂燃烧煤种发热量都低于设计煤种的燃烧值，煤质的变化导致燃料飞灰的变化，最终会使炉膛结焦、掉焦现象的发生。锅炉炉膛结焦对设备的安全运行造成极大危害，结焦会增大水冷壁传导热量的阻力，导致炉膛出口烟温升高，会造成对流受热面超温，使燃烧器喷口及其附近结焦，炉膛排烟出口管束表面结焦，会使受热面管束超温，增加风量流通阻力，使锅炉燃烧不稳定。大焦块脱落会砸坏炉膛内部设备，严重时会导致炉膛灭火。
二、结焦的原因分析
锅炉炉膛结焦过程是复杂的物理反应和化学反应过程，与煤质量的好坏密切相关，还有与锅炉设计时的结构、燃烧器设计型式、炉膛内部温度及动力场调整等因素有关，现归纳为以下几点：
1、 飞灰的结焦特性
1） 灰的成分
飞灰分是煤中不可燃烧的杂质，燃料中都含有不可燃烧的矿物质。电厂燃料中不可燃烧的矿物质有瓷土（Al2O3SiO22H2O）、金属氧化物（FeO、Fe2O3和Fe3O4）、氧化硅（SiO2）、碱金属氧化物（K2O、Na2O）及钙镁氧化物（CaO、 MgO）等。煤粉主要成分分四种：二氧化硫、氧化铁、三氧化二铝和一氧化钙，其它成分含量很小。
燃煤中飞灰对锅炉安全运行有害的，煤粉在炉膛内燃烧时，燃煤中不可燃烧物质转化成飞灰并且会熔化，吸收炉膛热量，使燃料释放热量减少。飞灰过多，会使喷入炉膛内的煤粉表面形成灰分外壳，阻碍煤粉中可燃物质与氧气接触，使煤粉不能完全燃烧。飞灰颗粒随着高速烟气流过受热面时，高速飞灰会磨损受热面管壁，低速飞灰，会在受热面管壁形成积灰，降低传导热量能力，使锅炉排烟温度升高，在炉膛内形成结焦。
2）灰渣的熔融性
燃煤飞灰的熔融性是发电厂燃煤的重要指标。燃煤的灰熔点大约在1000～1600℃之间。一般飞灰的软化温度T2＞1350℃的煤称难熔煤，结焦的可能性很小；T2=1200～1350℃的燃煤称中熔灰分煤；T2＜1200℃的煤称易熔灰分煤，该煤种最易结焦，对锅炉稳定燃烧最不利。
煤灰熔融性主要是受灰的化学成分和煤灰周围高温的环境介质（气氛）性质因素影响，前者是内因，后者是外因，但两者又是相互制约的。
3）炉膛出口温度
现在高参数大容量固态排渣炉来说，炉膛内火焰中心区域温度很高，一般会达1500～1600℃。飞灰一般是熔化或软化状态，烟气夹带飞灰冲刷水冷壁受热面时，会使烟气中飞灰的软化或熔化灰粒因温度降低而凝固，凝固的飞灰加比较容易地附着在管壁或炉墙上，称为积灰。这种受热面积灰较松散，能靠自重或运行中定时吹灰将灰吹掉。如采用熔点比较低的燃烧煤种时或其他原因造成炉膛排烟温过高，烟气中的飞灰在接触炉膛出口受热面之前没有充分冷却，仍然呈液态或软化状态，它们灰粘到屏式过热器管壁、拉稀管管壁或烟道护墙上后，会形成灰渣层，灰渣会导致管壁面粗糙，阻碍传热，使管壁温度进一步升高，从而使受热面结焦更加严重，形成恶性循环。
3、运行操作方面的原因
1）燃用煤种变更
我国煤炭市场放开初期，由于我国铁路运输调配等原因，很多电厂的实际燃煤经常与设计煤种相差很大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经常燃烧不同的煤种，因燃煤种类繁多，燃煤性质也不相同，不同燃煤的发热量、挥发分、灰分的熔融性等各不相同。锅炉都是按最佳煤种设计，若锅炉燃烧多灰分低熔点的煤，很容易使锅炉结焦，这种结焦事件已多次发生。
2）缺氧产生还原性反应
一方面，运行人员操作不当，锅炉燃烧一次风、二次风混合比例失衡，会造成炉膛内部氧气含量不足造成炉膛缺氧燃烧，使炉膛内局部区域产生还原反应，使飞灰中熔点高的Fe2O3还原成熔点较低的FeO。燃而FeO又会与CaO、MgO等发生反应生成熔点在1000～1200 ℃的低熔点共晶体，则飞灰熔点降低会在炉膛内结渣，特别燃煤挥发分大较大时，更容易出现结焦现象。另一方面，CO气体在炉堂燃烧时比煤粉颗粒活跃得多，一氧化碳会在高温区反应中消耗掉大量的氧气，使煤粉不能充分燃烧，这是锅炉燃烧室因缺氧造成结焦最主要原因。
3）风与煤配备的比例不相同
燃烧调整不好，各喷嘴一次风、二次风速、风量不一致，煤粉粗细有差异，都会造成燃烧切圆改变、火焰中心偏移及锅炉局部热负荷升高。喷嘴一次风、二次风配比不当，一次风速过高，着火点会延后，火焰中心上移；一次风速过低，着火点靠前，很容易烧坏喷嘴，会在喷嘴附近结焦。二次风投入的时间要合适，如果在着火点前投入，等于增加了一次风量，使着火焰中心延后；如果二次风投入过于延后，又会造成缺氧燃烧，在炉膛内或局部产生还原反应，也会造成炉内结焦。
三、锅炉结焦的防治措施
1）防止缺氧燃烧
炉膛内煤粉是在还原环境中燃烧，飞灰的变形温度一般要比在氧化性环境中低。当飞灰中铁含量增多时，这种差异就会更大。所以，锅炉运行调整对锅炉安全运行起到重要作用，尤其是对燃烧方式的调整，将大大提高锅炉的安全性和经济性。当锅炉燃料增加或负荷发生变化、吸风机、送风机故障或出力不足时，运行主控必须及时调整负荷，调整风量，使燃烧保持在最佳状态下运行，防止锅炉缺氧燃烧运行而结焦。
锅炉燃烧器一次风的调整，最佳状态是同一层火嘴的风速基本相等、上下层风速差异不大，以能满足挥发分的燃烧及不堵一次风管为原则。但是必须保证煤粉气流和热烟气均匀混合。二次风配比：二次风速要大于一次风速，高速二次风才能使空气与煤粉充分混合。
另外，飞灰可燃物比例判断燃烧情况，飞灰可燃物要小于2.5％。目前电厂都安装飞灰可燃物在线监测设备，是监控飞灰含量重要手段。
2）定时吹灰
检修维护人员要加强锅炉吹灰系统的维护工作，保证完好及时投运。按时清灰、除焦，加强运行巡视，机组低负荷时，要及时进行吹灰，防止结焦。
3）火焰中心调整
在锅炉日常运行中必须坚持一个原则：调整燃烧中心位置在最佳位置，不偏移。要及时根据负荷变化，调整喷嘴燃烧方式，及时调整风量。对于燃煤灰熔点较低的煤种，要适当调整侧边风或周界风防止火焰中心偏移，防止贴墙燃烧冲刷水冷壁受热面；对于灰熔点较高的煤种，侧边风或周界风要关小，以提高火焰的饱满度。
六、结语
火力发电厂锅炉燃烧煤种与设计煤种不同，锅炉结焦问题就更加严重，锅炉结焦带来的危害较大，受热面结焦会降低热传递，也会造成锅炉四管爆管，影响机组连续运行。我们要在运行调整中、设备检修中、动力场调整中及日常维护中做好充分的准备。
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［4］李正勇．锅炉受热面爆漏原因分析及治理措施．通用机械, 2007， 12
论文作者:吴东辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/18
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