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摘要：锅炉结焦是燃煤锅炉运行中比较普遍的现象。它会破坏正常燃烧工况，减少锅炉出力，破坏正常水循环，造成爆管事故，严重时还会使锅炉被迫停运。
关键词：锅炉结焦；原因；预防
1 前言
煤粉炉燃烧后的固态产物为飞灰或渣粒，若渣粒以液态或半液态粘附到锅炉受热面管壁上或炉墙上，将形成一层紧密的灰渣层，称为结渣或结焦。炉膛内结焦后会使炉膛内的传热恶化，炉膛内的辐射传热量减少，炉膛出口烟温升高，对流受热面区域的热负荷增加。若炉膛出口结焦则会造成烟气流动阻力增加，同时传热热阻增大，水冷壁吸热量大幅度减少，使得后面的对流受热面的热负荷增加，使过、再热器管壁严重超温，威胁锅炉的安全运行，严重时可能出现过、再热器管爆漏。不论是炉膛内还是炉膛出口结焦都会引起排烟温度升高，排烟损失增大，锅炉结焦后，为了维持过再热汽温度，在运行中就要限制锅炉负荷，从而引起锅炉热效率降低。炉膛内未结焦受热面金属表面温度升高，腐蚀性气体增加，水冷壁结焦后复合硫酸盐，从而引起高温腐蚀。水冷壁大面积结焦使水冷壁的重量增加，对水冷壁及其悬吊装置安全运行造成威胁。若结焦严重时，大焦块垮塌，可能造成锅炉熄火或砸伤炉膛底部水冷壁，造成恶性事故。锅炉结焦相应单位发电的燃料量增加，烟气量和飞灰量相应增加，对受热面的磨损增加，受热面的使用寿命缩短。
2 影响锅炉结焦的原因
2.1 灰的性质
灰的性质主要是指灰的熔化性和烧结性。熔化性影响炉膛内的运行工况，而烧结性则影响对流受热面，特别是过热器的积灰性能。
燃料在炉膛内燃烧时，在高温的火焰中心，灰分一般处于熔化或软化状态，具有粘性，这些具有粘性的灰粒接触到受热面管壁或炉膛墙壁，就会粘结在上即形成结焦。
2.2 影响灰熔点的因素
1）灰的成分
影响灰熔化特性的首先是灰的成分，灰中一般都含有氧化硅、氧化铝、各种铁的氧化物（氧化铁、三氧化二铁、四氧化三铁）、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等。主要成分有四种：氧化硅、氧化铝、各种铁的氧化物、氧化钙。不同成分具有不同的熔点，不同的成分组合其熔点也不相同。
2）周围的介质
周围的介质因素改变时灰分的熔点也会发生改变，例如：当一氧化碳、氢气等还原性气体存在时会使灰的熔点降低。因为还原性气体能使灰分中的铁氧化物还原，产生低熔点的氧化铁。因此，在锅炉燃烧时，如果局部缺氧产生不完全燃烧，则会生成还原性气体一氧化碳使灰的熔点降低，导致炉膛内产生局部结焦。
3）灰的浓度
燃烧多灰分的煤容易结焦，这是因为灰中的各种成分在加热过程中相互接触的机会增加，则产生化合、分解、助熔等到作用的机会也越多，使灰熔点有所下降。如灰中含灰量越少，其中某些助熔成分被可燃物分隔开来，则降低灰熔点的可能性也将减少。故煤中灰分的含量对灰熔点也有一定的影响。
2.3 运行人员操作方面
燃烧调整不合理，一次风压过低，风速过低，煤粉过细，着火早，二次风速过大，四角风量分配不均匀，四角燃烧器粉量不均匀等原因，均会引起煤粉气流冲剧管壁结焦。若锅炉运行中配风不合理或风量不足，氧量低，煤粉不完全燃烧，会产生大量一氧化碳及氢等气体，使灰中熔点较高的三氧化二铁还原成熔点很低的氧化铁，降低了灰熔点。在投油稳燃时，使用上层油枪，使得上层一次风处热负荷集中，炉内局部温高，达到灰熔点，导致锅炉结焦。同时不完全燃烧的煤粉附在受热面上发生二次燃烧时，也会形成结焦。
2.4 炉膛内空气动力特性
炉膛内的烟气温度以及水冷壁附近的温度工况、介质气氛都与炉膛内的空气动力特性密切相关，正常运行时高温的火焰中心位于炉膛断面的中心，但在实际运行中会使炉膛内气流组织不当而造成火焰中心偏移。四角切圆布置直流燃烧器的锅炉，火焰中心偏移时，会产生煤粉火焰贴壁冲刷，会使水冷壁附近产生高温，大量灰粒冲击水冷壁而引起水冷壁局部结焦。另外，灰粒周围的还原气氛也是影响水冷壁结焦的一个重要因素，粗煤粉或高风煤比的火焰。
2.5 锅炉的负荷
锅炉的负荷越高，会使炉膛温度和受热面管壁温度过高，灰粒熔化或软化的可能性也越大，从而结焦的可能性相对就的增加。
2.6 锅炉设备漏风
炉膛漏风时，则增大进入炉内的风量，降低燃烧室的温度水平，推迟燃烧进程。冷灰斗处漏风会抬高火焰中心，火焰拉长，导致炉膛出口烟温升高，容易引起屏过结焦。空预器漏风，不但引风机电耗增大，而且部分送风量进入烟道，容易造成炉内风量不足。
3 关于从运行方面减少炉膛结焦的预防
（1）控制合适的过量空气系数。过量空气系数适当增加时炉膛出口的烟温降低，可以减轻对受热面的结焦。其次过量空气系数增加时，炉膛壁面烟温降低，炉膛壁面的沉积物也将随之减少，受热面结焦的可能性也将减少。同时过量空气系数增加炉膛内的还原性气分降低，灰的熔点较高，结焦的可能性减少。
（2）保证空气和燃料充分混合。空气和燃料的充分混合避免在水冷壁附近形成还原性气氛，防止局部严重结焦。加强燃烧调整，使炉膛总风量合适，氧量正常，严防缺氧燃烧，在缺氧状态的还原性气氛中灰熔点会大幅下降，诱发严重的结焦。
（3）燃用易结焦的煤种时，控制好炉内温度。对于易结焦的煤种，要严格控制运行温度，如加大二次风量，提高炉膛过量空气系数，增加配风的均匀性，防止局部热负荷过高和产生局部还原气氛，防止一次风粉直接冲剧壁面，必要时可以采取降低锅炉负荷运行。
（4）对已经出现结焦的炉膛可以适当限制锅炉负荷。锅炉负荷降低，则炉内温度也相应降低；同时锅炉负荷低时，炉膛内气流旋转强度降低，旋转动量减小，使贴边风速降低，则不容易结焦。维持锅炉负荷，不得超出力运行。长期煤、油混烧时，应调整好油枪对应的二次风，防止燃烧不充分或着火距过近。
（5）提高一次风刚性。提高一次风速度，可以推迟煤粉着火，使着火点远离燃烧器喷口，使火焰高温区相应推迟到火焰中心，防止燃烧器附近结焦。
（6）选择合适的燃烧器摆角。燃烧器长期下摆会造成冷灰斗结焦，上摆角度过大时会造成屏过和炉膛出口受热面结焦。
（7）组织合理的炉内空气动力。炉膛中心的火焰温度高达1400～1600℃，灰在此温度下大多数是处于软化或熔化状态，如果火焰中心发生偏斜或贴壁时，必然会导致严重的结焦。调整炉膛火焰中心时，可以通过局部调整一次风大小，改变二次风比例等方法进行调整。
（8）选择合适的煤粉细度。煤粉过粗，则着火延迟，不利于燃料的燃尽，有可能使火焰拉长，在炉膛出口处灰粒还处在高温软化或熔化状态，造成炉膛出口处结焦；粗煤粉燃烧时间长，导致灰粒的温度高，灰熔化的机率增大，结焦可能性增大；煤粉过粗易发生二次贴壁燃烧，从而引起结焦。煤粉过细，则着火过早，有可能烧坏燃烧器，煤粉细，则灰粒细，使灰粒更容易粘结在受热面上，从而使结焦的可能性增加。
（9）加强受热面吹灰及时清除结焦。锅炉运行中要加强吹灰，防止受热积灰。加强对锅炉的检查，发现有结焦时要及时清除，避免形成恶性循环而造成大面积结结焦。
（10）减少锅炉设备漏风。锅炉运行中要将各人孔门、看火孔关闭严密。加强空预器间隙自动调整装置运行维护，保证可靠投入，减少漏风。
4 小结
通过以上对锅炉结焦的原因分析，提出预防措施，为运行值班员提供学习参考资料，指导运行人员操作调整，提高运行人员操作技能。避免锅炉结焦事故发生，减少锅炉超温爆管事故，机组非计划停运次数。保证机组安全、稳定、经济运行。
参考文献
[1]樊泉桂《锅炉原理》 中国电力出版社，2003年.
[2]樊泉桂《火电厂锅炉设备及运行》 中国电力出版社，2001年.
[3]电力工人技术培训与考工试题丛书编委会编的《火力发电厂锅炉运行技术培训与考工试题》 青岛出版社，1990年.
[4]大唐贵州发耳发电有限公司企业标准《600MW机组集控运行规程》（Q/CDT-FEPC 10301001-2020）.