1、浅谈燃煤锅炉机组结渣特性摘要：本文从锅炉机组结渣特性着手，对现在在电厂中广泛采用的煤质结渣特性评价指标作一一介绍。 关键词：结渣指数；燃煤机组；锅炉； 中图分类号：TK229 文献标识码： A 前言 燃煤电厂锅炉受热面非正常的积灰结渣使传热热阻和烟道通风阻力增加，影响锅炉的正常运行，降低锅炉热效率并增加机组煤耗。严重时将导致机组降负荷运行或停机，甚至酿成重大事故。因此，预防和减轻电厂锅炉受热面积灰结渣是确保机组安全经济运行的重大问题之一。 近年来，国内外电力企业纷纷在降低发电成本方面挖掘潜力，在保证发电和安全运行的前提下，改烧品位较低而价格低得多的煤，以追求更大的经济效益。但是，往往由此而来的
2、问题之一就是受热面的积灰结渣较重。目前，我国大机组燃用煤种的约 50属易结渣煤，加之我国电厂燃用煤质多变，经常较大偏离设计值，几乎都存在不同程度的结渣。在大多数情况下，试图通过改进锅炉的设计和运行方式均不十分有效。 一、燃煤机组的结渣特性 1.1 灰渣的类型 锅炉灰渣的主要化学成分为：二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化钛、三氧化硫、五氧化二磷，还有少量二氧化锰。实际上，他们是以硅酸盐、硫酸盐、氧化物和少量碳酸盐、磷酸盐，以及其他化合物的混合形式存在的。 1.2 结渣的过程 受热面结渣过程与多种复杂因素有关。任何原因的结渣都有两个基本条件构成，一是火焰贴近炉墙
3、时，烟气中的灰仍呈熔化状态；二是火焰直接冲刷受热面。但是，与这两个因素相关的具体原因很复杂。这些因素有： （1）煤灰特性 煤灰特性主要表现在两个方面：一是煤灰的熔点温度；二是灰渣的粘性。一般灰熔点低的煤粘附性也很强，因而容易结渣。 （2）炉膛温度水平 炉内燃烧器区域的温度越高，煤灰越容易达到软化或熔融状态，结渣的可能性就越大。 （3）火焰贴墙 对于四角布置直流式燃烧器的炉膛，煤粉气流由于受到气流刚度，补气条件和邻角气流的撞击等影响而引起火焰贴墙时，这必然结渣。对于布置旋流式燃烧器的炉膛，当旋流强度太大时，会引起飞近贴壁火焰。或某只燃烧器的旋流强度过小，气流射程太长时，可能使气流直冲对面炉墙或顶
4、撞对面的火焰而导致结渣。 （4）过量空气系数 当炉内局部区域过量空气过小且煤粉与空气混合不均匀时，可能产生还原性气氛，而煤粉在还原性气氛不能充分氧化，灰分中的 Fe2O3 被还原成 FeO，FeO 与 SiO2 等形成共晶体，其熔点温度就会降低，有时会使熔点下降 1502000，因而，结渣倾向随之增加。 （5）煤粉细度 粗煤粉的燃烧时间比较长，当煤粉中粗煤粉的比例增加时，容易引起火焰延长，导致炉膛出口处的受热面结渣。 （6）吹灰 吹灰器长期不投，受热面积灰增多时，可能导致结渣。 （7） 燃用混煤 锅炉燃用混煤时，灰渣的特性有可能改变。一般，结渣性强的煤与结渣性弱的煤混合时，结渣灰减轻。 锅炉结
5、渣是多种因素综合影响的结果，不过总是有几个关键因素起先导作用。比较重要的因素是煤灰的熔融特性、水冷壁的冷却能力、以及火焰贴墙等。 1.3 结渣的危害 锅炉结焦、积渣的危害主要有以下几个方面： （1） 降低锅炉效率。 受热面上结焦、积渣时，工质吸热少，烟温升高，排烟损失 q2 增加，燃烧室出口结焦、积渣，堵塞通道，以致锅炉通风不足。燃烧器出口结焦、积渣，气流偏斜，这些都会使不完全燃烧损失 q3、q4 增加。 （2） 降低锅炉出力。 燃烧器喷口周围结焦、积渣，逐渐向四周蔓延，挂在锅炉水冷壁上，造成传热不良，直接影响锅炉蒸发量，以致被迫降低出力。 （3）造成事故。 水冷壁结焦、积渣，使各部分受热不均
6、，以致膨胀不均或水循环不良，都会使受热面管子损坏。炉内结焦、积渣，炉膛出口烟温升高，使过热器管壁超温；炉内结焦、积渣不匀，也会造成过热器有严重热偏差，这些都可能导致过热器损坏。结焦严重及大块结焦下落，都可能造成锅炉灭火。 (4) 污染环境。 渣量增加，捞渣机捞出后，碎渣机极易堵塞、卡涩，只能进行旁路排渣，严重污染锅炉房的环境卫生，同时给清理工作造成了很大困难，耗费了大量的人力、物力和财力。 1.4 结渣的原因 （1）灰的熔融特性是判断燃烧过程中是否发生结渣的一个重要依据，不同煤质的灰具有不同的成分和熔融特性。当灰熔点比设计值低时，灰粒很容易达到软化状态而发生结渣。 （2）炉膛燃烧器区域热负荷或
7、容积热负荷偏高，放出的大量热量没有足够的水冷壁受热面来吸收，导致燃烧器区域的局部温度过高，造成燃烧器区域的结渣。 （3）在实际运行中，炉内气流组织不佳，造成火焰中心偏移。致使实际切圆变形，高温火焰偏离炉膛中心，因此后墙结渣严重。 （4）炉膛出口氧量偏小，不能充分实现炉内富氧燃烧，引起炉膛结渣。 （5）煤粉细度变大，煤粉变粗，煤粉中的粗颗粒很容易从煤粉气流中分离出来与水冷壁发生冲撞；此外，粗颗粒的燃尽需要相当长的时间，因此常常贴壁造成还原性气氛而增加了结渣的机率。 （6）一次风速偏高。由于一次风速度偏高，一次风射流的刚性较强，致使煤粉气流冲击对面炉墙，造成炉墙结渣。 （7）煤种的变化对炉膛温度和
8、烟温的影响非常大，燃用低位发热量的煤时，炉内结焦明显加剧。 1.5 结渣的防止 锅炉结渣的原因是多方面的，涉及到锅炉的设计、燃烧器的设计布置、设计煤种以及实际运行煤种的特性及其差异、炉内气流的空气动力场状况等等。防止或解决锅炉的结渣问题首先应找出结渣的原因，从多方面入手，加以解决。 （1）选择合理的炉膛出口温度。 根据经济技术比较，对煤粉炉最经济的炉膛出口温度在 12001400度之间，但实际上，为了防止对流受热面结渣，炉膛出口温度不能过高。在炉膛出口布置屏式受热面的锅炉，对一般性结渣性煤应小于 1200 度。 （2）控制合理的炉内过量空气系数 a。 过量空气系数 a 增加，受热面的积灰、结渣
9、趋势减弱。主要归因于炉膛出口烟温降低，炉膛壁面处的烟温降低。 （3）保证空气和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成还原性气氛，防止局部严重积灰、结渣。 （4）应用各种运行措施控制炉内温度水平。 加大运行中过量空气系数，增加配风的均匀性，防止局部热负荷过高和产生局部还原性气氛，调整四角风粉分配的均匀性，防止一次风气流直接冲刷壁面，必要时采取降负荷运行。 （5）组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提。 燃烧中心温度高达 14001600 度。当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结渣，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结渣，而且易成为大片焦渣的
10、策源地。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。 （6）四角煤粉浓度及各燃烧器配风应尽量均匀。 煤粉喷口煤粉量分配不均匀的状况必然造成炉膛局部缺氧和负荷分配不均匀，在燃烧空气不足的情况下，炉膛结渣状况恶化。当燃烧器配风不均匀或者锅炉降负荷，燃烧器缺角或缺对角运行时，炉内火焰中心会发生偏斜。运行时要尽量调平四角风量，避免缺角情况。 （7）要有合适的煤粉细度。 煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结渣。但是，煤粉也不易太细。 （8）适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结渣。 提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点
11、离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结渣。 提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风气流直接冲刷壁面而产生结渣。 （9）炉膛出口温度场应尽可能均匀。 降低炉膛出口残余旋转，均匀的温度分布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结渣温度。应用三次风、二次风反切来减少残余旋转，必须能够很准确地计算出主旋气流和反切气流的动量矩以及合成气流的动量矩，而且通过运行调试来观察是否满足运行要求。 （10）掺烧不同煤种。 煤种掺烧能在一定程度上综合所掺煤种的灰渣特性。低灰熔点煤灰分仍在受热面上沉积，但高熔点固态灰对受热面有一定的冲刷作用，使沉
12、积量降低。 二、结论 锅炉受热面结渣在电厂中是经常发生而又难以彻底解决的问题。结渣影响着锅炉运行的安全性、经济性及可用率，也就是说结渣与锅炉的使用寿命及电厂的经济效益息息相关。 参考文献 1华东六省市电机工程（电力）学会编.锅炉设备及系统.中国电力出版社.2001. 2东南大学 范从振主编.锅炉原理.中国电力出版社.1986. 3邱建荣 马毓义主编.用灰色聚类方法评价煤的结渣性能.华中理工大学学报.第三期.1993. 4甘肃省电力工业局，河南省电力工业局合编.锅炉设备运行技术.中国电力出版社.1995. 5钱垂喜主编.我国部分煤灰粘温特性和锅炉结渣关系的探讨.热力发电.1984. 6龚德生主编.一种预测煤灰结渣特性的新方法.中国电力出版社.第二期.1993. 7华东电力实验研究所编.燃煤燃烧性、结渣性和积灰性评价技术.1985.
