锅炉结焦原因分析及预防措施

锅炉结焦原因分析及预防措施

王国忠

（中国石油天燃气有限公司乌石化分公司化肥厂锅炉汽机车间，新疆乌鲁木齐  831400）

摘要：对锅炉结焦从设计、运行等角度分析原因。从分析的原因出发提出防止锅炉结焦的具体措施。

关键词：锅炉；结焦

1 前言

在锅炉运行中，结焦是燃煤锅炉运行中比较普遍的现象，锅炉结渣、积灰是个长期存在的问题。 电站锅炉主要以煤作为燃料，其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物质，这些物质在锅炉运行的过程中有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结渣和积灰。锅炉结渣、积灰不仅增加了锅炉受热面的传热阻力，破坏了正常的燃烧工况， 使受热面传热效果恶化、 煤耗增加、降低锅炉的热经济性，破坏正常水循环，造成爆管事故，还可能造成烟气通道的堵塞， 影响了锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。
2 设备介绍

我车间两台煤锅炉为四川东方锅炉厂制造的DG210/10.5-1型锅炉，系高压、自然循环汽包炉，п型结构、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、钢结构炉架、全封闭布置。炉膛四角布置燃烧器，在炉膛折焰角上方布置半辐射式屏式过热器。水平烟道布置高温过热器和低温过热器，过热器系统采用一次混合、一次左右交叉、二级喷水减温，尾部竖井布置有膜式省煤器和两级空气预热器。高温段空气预热器为立式管箱，低温段为热管式空气预热器。炉膛、过热器采用悬吊式结构，省煤器、空气预热器支承在尾部构架上。炉膛及包墙过热器采用膜式壁结构，炉墙为敷管式轻型炉墙。炉膛、过热器、省煤器区域有蒸汽吹灰装置。整台锅炉布置有一定数量的测量用孔、看火孔和检查门孔。燃烧器采用多层喷口、四角布置，射流假想切园直径为Φ561mm。形成旋转火球燃烧。煤粉燃烧器为直流型水平浓淡燃烧器。一次风喷口分二层布置。每股气流中分成浓淡两股，向火面为浓粉，背火面为淡粉；二次风采用间隔布置。工艺废气喷口布置在燃烧器中部二次风喷口内。天然气（或炼厂干气）分两层布置。采用平流多枪进气。点火油枪分两层布置在天然气（或干气）喷口中，点火油枪采用机械雾化，炉前柴油压力大于2.0MPa。油枪停用时，应从工作位置退出300 mm。炉膛布置了20台炉膛吹灰器，过热器区域布置了4台长伸缩式吹灰器，省煤器区域布置4台固定旋转式吹灰器。吹灰蒸汽阀前压力3.8MPa，温度365℃。

3 结渣原因分析

3.1煤质影响

由于结渣主要是煤矿物质，则在加热过程中易形成低熔点的共熔体。为判断不同煤种在燃烧时的结渣性能，目前运行中普遍使用的是测定飞灰的熔融特性。易结渣煤种的灰分含量越高，对锅炉运行越不利，就越容易结渣。煤在燃烧时，其灰分熔融特性温度用变形温度T1、软化温度T2和熔化温度T3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。灰的成分不同，其熔点也不同：煤中的硫化铁、氧化亚铁、氧化钾和氧化钠含量大时，灰熔点低，就容易结焦；煤中的氧化硅、氧化钾和氧化铝含量大时，灰熔点高，就不易结焦。煤的灰熔点一般在1250～1500℃（高于锅炉炉膛受热面的设计温度），而有些煤的灰熔点低于1100℃，燃用这种低灰熔点的煤则非常容易结焦。
3.2设计、安装原因

结渣和积灰不仅与煤灰性质有关，而且同锅炉设计参数密切相关，主要是炉膛热负荷（包括炉膛容积热负荷和断面热负荷）、煤粉在炉膛内逗留的时间、燃烧器结构形式以及受热面的布置等。炉膛容积设计过小，会使炉膛出口烟温偏高 , 导致炉膛出口附近的受热面结渣；炉膛断面过小时 ,会使燃烧器温度偏高、喷燃器附近水冷壁结渣；喷燃器安装不好，会造成火焰偏斜而结渣；风机出力不足或炉墙漏风过大，也会影响正常的动力工况而促进结渣。在设计一台锅炉之前，首先要选择好所燃用的煤种，即设计煤种。如果一台锅炉在建造和安装过程中完全符合设计要求，那么，锅炉在燃用设计煤种时，一般不会发生结渣或严重积灰的情况。但在实际锅炉运行过程中，往往燃用的煤种接近或完全偏离设计煤种，这时就要产生一定程度的结渣或积灰，如果实际燃用煤种无法满足设计要求时，必须考虑对锅炉的设计结构进行改造，以适应所燃用煤种的要求。

3.3运行因素的影响

3.3.1各一次风喷口速度不一，差别最高约35m/s，最低约23m/s。二次风因风门实际开度与控制室内表盘指示不一致，二次风速差别较大，个别的二次风口挡板甚至全关。造成炉膛内气流动力场紊乱，一次风粉刷墙，使水泠壁结渣。

3.3.2煤粉粗。

大修结束后煤粉取样筛分的结果为4个粉仓的煤粉细度为R90：3#1=20.36%，3#2=15.01%，4#1=15.28，4#2=19.75，设计值R90=20%~25%。停炉检修时通过对炉膛内的燃烧状态观察分析，发现一次风从喷口喷出后，被炉膛内旋转气流甩到冷壁上，因煤粉粗，煤粉颗粒粘在水壁上继续燃烧，即在水冷壁上结渣生根，并形成恶性循环，逐渐发展大面积结渣。

4 预防措施

4．1锅炉设计

　　在锅炉设计方面应选择高大型炉膛外形，切圆燃烧直径应相对较小，以尽量减少煤粉颗粒冲刷炉膛内壁，增大灰粒向四壁流动的冷却空间。另外炉内热负荷设计相对要小，以延长燃烧气流在炉膛的停留时间，提高燃尽程度，降低炉膛出口温度，避免出口附近的受热面结焦；同时，可以降低炉膛截面燃烧强度和燃烧器区域温度，对减缓炉膛结焦和避免烧损燃烧器都有一定的效果。但锅炉结构一旦成型基本无法改变，所以在这里对我们车间两台锅炉的设计不多做说明。

4.2 加强燃料管理

保证按设计煤种运行是锅炉保持良好运行性能的关键因素。锅炉燃料供应应符合锅炉设计煤质或接近设计煤质的主要特性 ( 灰分、灰熔点、水分、挥发分 ) 。严重不符合本厂锅炉燃烧要求的燃煤 , 车间有权拒绝接收。煤场存煤要按不同煤质进行分堆，根据实际煤质情况配制入炉煤。有条件时，可掺烧其它不易结渣的煤种 ( 但也要符合设计煤质要求 ) 。每天及时准确地提供入炉煤的工业分析和灰熔点，供运行人员参考，以利锅炉燃烧调整。

4.3经常开展热力测试工作，并提供准确测试报告
　　这是保证锅炉不结焦、不积灰的主要预防措施。在不同负荷下通过试验找出合适的燃烧器倾角，适当降低火焰中心，避免炉膛出口受热面结焦。调整制粉系统，保持适当的煤粉细度及较好的煤粉颗粒均匀性，也可起到提高煤粉燃尽程度、减少省煤器的飞灰磨损，降低炉膛出口温度的作用。
4.3.1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。
5 结论

    根据国内外不同锅炉结焦的情况分析，得出一致结论：无论锅炉如何设计，运行上如何精心调整，世界上没有一台燃煤锅炉能彻底杜绝锅炉结焦这一难题。但是通过各种手段可以减轻锅炉结焦的程度，从而减少锅炉结焦带来的危害。

参考文献

[1]锅炉运行规程. 北安热电有限公司，2006

[2]孙光圣 ，王国俊锅炉结焦的原因分析及预防措施

[3]袁颖等. 大型锅炉炉膛结渣的预防[J].中国电力，1994