锅炉结焦的原因分类分析（一） 曹文涛 （国电蓬莱发电有限公司） 摘要：电厂锅炉主要是以煤炭为燃料的，其在燃烧过程中会产生 软化温度Ｔ２＞１３５０℃的煤称难熔煤，结渣的可能性较小： 大量含有灰粒、硫和氮的氧化物等物质，这些物质主要是在锅炉运行 Ｔ２＝１２００～１３５０ｏＣ的煤称中熔灰分煤；Ｔ２＜１２００ｏＣ的煤称 的过程中，会以各种形式的沉积在受热面的表面所造成的受热面的 结焦。而锅炉结焦，不仅会降低锅炉运行的热经济性，甚至还会影响 易熔灰分煤，该煤种易结渣，对锅炉燃烧不利。例如渭化集 锅炉的安全运行，严重的还会导致设备损坏以及造成人身伤害事故 团煤粉锅炉设计煤种黄陵煤Ｔ２～１２５０～１３００ｏＣｊ２０１１年 的发生。因此，电厂锅炉工作人员一直研究和想要解决的问题就是如 ５月因燃运上煤时将部分供该公司气化炉用的化工用煤 何防治锅炉的结焦问题。 华亭煤Ｔ２—１ １８０～１ ２５０ｏＣ供进了锅炉煤仓，运行一段时 关键词：电厂锅炉结焦热经济性研究分析 间后，２＃锅炉（１６０ｔ／ｈ）发生了炉底渣井严重结焦现象，最 １概述 终被迫停炉处理。 煤粉锅炉在进行燃烧的过程中，我们可以将炉内灰的 ２．３炉膛热负荷 沉积物分为两类，即结渣和沾污。其中，结渣主要是指炉内 锅炉结构设计特征对结渣影响很大，炉膛容积的热负 软化或融化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受热面上 荷ｑ 、截面热负荷ｑ 是根据设计煤种及额定参数设计的。 所生成的渣层：沾污主要是指煤灰中挥发物质在受热面表 ｑ 如果过高，就表示炉膛容积过小，水冷壁受热面布置得 面所凝结并黏结灰粒所形成的沉积灰层。结渣和沾污虽然 小，炉内火焰温度较高，反而容易结渣。反之，当ｑ 过低， 形成的机理不同，但是它们之间却是相互影Ⅱ向的。当沾污 就表示炉膛内容积较大，虽然不容易造成结渣现象，但是 层的厚度达到一定程度时，灰污层的外表面温度上升，就 因为炉膛火焰温度的偏低容易造成灭火，严重威胁生命安 会逐步转化为液态渣层。由于炉内受热面的吸热量下降， 全。因此，正确选取ｑ 值，需要我们按照燃烧和传热的要 炉膛出口的烟气会随着温度上升，使过热器和再热器的沾 求，同时还要考虑煤种燃烧特性和灰渣的熔融特性，这就 污加重。 需要我们根据锅炉容量等因素进行确定。为了避免炉膛受 在锅炉炉膛中心，一般燃烧的火焰中心温度在 热面结焦，当煤灰的软化温度Ｔ２＜１ ３５０ｏＣ时，需限制 １ ５００～１７００ｏＣ之间。而燃料中的灰在这样高的温度下大多 ｑ、，＜１ ４０ｋＷ／ｍ３ 溶化为液态或呈现软化的状态。由于水冷壁的吸热，从燃 ２．４缺氧运行产生还原性气体 烧的火焰中心向外，越接近水冷壁温度就会越低。在正常 我们在操作中，如果方法不准确，就会造成燃烧调整 的情况下，随着温度的降低，灰分将会从液体变为软化状 的不合理，燃烧器一次、二次风混合不良，都会造成氧气供 态进而变成固态。如果灰分还保持着软化的状态，就会碰 应不足以及炉内气流充满度不佳的现象出现，也会使得炉 到受热面，造成灰分遇冷而粘结在受热面上，以此形成结 膛内或局部区域产生还原性气氛，使灰中的熔点较高的 焦。 Ｆｅ２Ｏ３被还原成熔点较低的ＦｅＯ，而ＦｅＯ又易与ＣａＯ、 ２炉膛结焦的原因 ＭｇＯ等高熔点灰分生成熔点仅为１０００—１２００。Ｃ的低熔 ２．１灰的成分 点共晶体，则灰熔点大大降低。另一方面，一氧化碳在锅炉 燃料中最不可燃的杂质就是灰分，无论是固体燃料 燃烧的过程中，要比煤粉颗粒活跃。因此一氧化碳在高温 还是液体燃料，或多或少地含有不能燃烧的矿物杂质。 的化合反应中消耗掉大量的氧气，不但浪费了大量的燃 固体燃料中的矿物杂质分别为瓷土（Ａｌ２０３・ＳｉＯ２・２Ｈ２０）、 料，而且还使得煤粉颗粒燃烧不完全，这也是锅炉燃烧室 氧化硅（Ｓ Ｏ２）、其他金属氧化物（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３和Ｆｅ３Ｏ ）、钙 因缺氧造成结渣的内在原因。 镁氧化物（ＣａＯ、ＭｇＯ）及碱金属氧化物（Ｋ２０、Ｎａ２０）等。其 参考文献： 中主要成分为四种：ＳｉＯ２、ＡＩ２０３、Ｆｅ０和ＣａＯ，其他成分 【１】樊泉贵．锅炉原理【Ｍ】．中国电力出版社，２００８． 的含量甚微。其中，煤中灰分是有害的，当煤燃烧的时 【２】岑可法．大型电站锅炉安全及优化运行技术ＩＭ】．中国电力出 候，煤中的不可燃矿物质转化成灰分，并会融化，吸收热 版社，２００３． 量，这不仅使燃料的发热量减少，也会使得理论燃烧温 【３ｌ肖建新．现代商贸工业【Ｍ】．煤粉锅炉结焦分析及防治措施探 度降低，严重的还会影响燃料的着火与燃烧。灰分多，往 讨，２０１１．１１． 往使得煤粒表面形成灰分外壳，妨碍煤中可燃物与氧气 【４】马湘勇．华北电力技术ＩＭ】．锅炉结渣的原因分析及防治对策， 接触，使煤不易燃尽。当灰分过多，灰粒会随着烟气流过 １ ９９８．０６． 受热面，如果烟速高会磨损受热面，反之烟速降低，会形 【５１张新才，董海恩．电力学报【Ｍ】．浅析电厂锅炉结焦原因及防治 成受热面积灰而降低传热效果，使烟气温度升高，炉内 措施，２０１ １．Ｏ２． 【６】陈宝怡．河北能源职业技术学院学报【Ｍ】．发电厂锅炉结焦的 产生结渣。 原因分析及防治对策，２００９．０３． ２＿２灰渣的熔融性 作者简介： 煤灰的熔融性是发电厂用煤的一个重要指标。各种煤 曹文涛（１９７５一）。男，工程师。研究方向：锅炉燃烧、锅炉节能、锅 的灰熔点一般保持在１０００～１６００ｏＣ之间。通常认为灰的 炉运行、锅炉脱硝运行、锅炉防爆、空预器密封等。 １８０