火力发电厂锅炉结焦原因分析

闫云峰

摘 要：受当前严峻的煤炭市场形势影响，特别是高热值煤种价格长期处于高位，已无法作为主力煤种单独入炉燃用，掺烧低价、低热值煤种成为当前形势下火力发电厂降低燃料成本的必要手段。有鉴于此，文章结合相关文献研究以及工作实践情况下就火力发电厂锅炉结焦原因展开分析方案。

关键词：火力发电厂;锅炉;结焦原因;优化

1 火力发电厂锅炉结焦原因分析

1.1 燃煤灰分的熔融特性

第一，入炉煤常规指标包含：热值、全水分、灰分、挥发分、硫分、可磨系数、灰熔点（ST）。但是燃烧产生的灰中化学成分影响灰熔点的氧化物、碱类等一般不做指标分析。其中煤中微量元素硅、铝、钙、镁等纯氧化物熔点一般大于2000℃，而铁的纯氧化物及碱类物质熔点一般在1500℃以下，在特定气氛环境（多指炉膛内燃烧情况）下会进一步降低入炉煤的灰熔点。

第二，低熔点焦产生的原因主要是在不同的烟气温度下，灰中的纯氧化物之间发生反应形成共熔体后，熔点在1000-1200℃，碱土金属熔点在800-1000℃，尤其是Fe2O3（氧化铁）能与高熔点氧化物反应使灰熔点降低至1000-1200℃，依附在炉膛受热面管屏形成大块结焦。因此，根据《电站煤粉锅炉掺烧技术导则》，当采用不同煤种进行混配时，混配后灰熔点将低于任意单一煤种的灰熔点。

1.2 炉内烟气性质对锅炉结焦影响

炉内烟气是还原性还是氧化性气体对结焦存在很大影响。例如：铁的氧化物在还原性气氛中与CO、H2产生反应，使灰熔点进一步降低，加剧结焦。因此，必须对锅炉燃烧期间炉膛氧量、CO值进行实时监督控制，尤其当掺烧低易结焦煤种时，禁止出现缺氧燃烧。设有燃尽风层的锅炉，通过关小燃尽风门，增大主燃烧区氧量，使煤粉快速燃尽，降低炉膛火焰中心，理论上可以达到减缓结焦目的，但燃尽风关小后，会导致燃烧器区域NOx生产量大幅增加，液氨耗量增大，氨逃逸率升高，SCR反应器、旁路省煤器、空预器存在硫酸氢氨板结风险。

1.3其他原因

燃料燃烧不充分。在火力发电厂锅炉的运行过程中，如果燃煤的灰熔点比较低，把煤颗粒投入炉膛熔化后，煤颗粒变成液态或者软化状况，煤颗粒之间会发生黏结，煤燃烧的热量就不能充分发挥出来，从而产生结焦。

第一，火力发电厂锅炉运行参数的设置不当。使用火力发电厂锅炉时，如果锅炉一次风量过小或者将风量减小到低于流化极限，料层流化不理想，床温会出现局部过高的状况，从而出现局部结焦，随着黏结状况的加剧，结焦范围会扩大。

第二，返料过程造成堵塞。如果在火力发电厂锅炉运行过程中，返料风比较小，或者发生返料器造成堵塞以及料层差压高等状况，返料就不能按照正常程序返回到锅炉之内，从而导致床温过高而产生结焦现象。

第三，火力发电厂锅炉的结构影响。火力发电厂锅炉的结构组成中，布风板、风帽等结构组件如果设计或者布置不合理，风帽有损坏等状况，布风板的布风就会不均匀，从而导致料层流化不均匀产生结焦。

除此之外，如果返料阀的设计不科学，返料风有可能会引起阀体内的燃烧，返料器中将会发生結焦现象。

2 针对火力发电厂锅炉结焦优化措施

第一，优化干渣系统挤渣门行程逻辑时间，由原30S修改为10S降低挤渣门操作时间，做到及时挤、排渣。

第二，加强炉底捞渣机巡检工作，通过观察打清水情况及灰斗开孔处火光情况，做到蓬焦及时发现、及时处理。

第三，会同检修部锅炉专业，完成锅炉打焦安全技术措施讨论完善工作，保证作业期间人身安全。

第四，优化锅炉水平烟道吹灰方式，根据锅炉蓬焦情况将白班吹灰改为白班、中班分批进行，降低大量掉焦几率。

第五，根据厂存煤结构，进行配煤掺烧调整，控制入炉煤灰熔点及灰分。

第六，针对锅炉结焦、打焦频繁，做好锅炉炉渣、飞灰监视工作，跟踪飞灰含碳量变化及电除尘灰样、脱硫石膏情况，做好评估工作。

第七，当锅炉结焦严重时，应控制入炉煤硫分，虽然硫份对锅炉结焦无直接影响，但因煤质化验报告不对铁、铝、硅等微量元素进行检测，硫分过大时，燃烧生成的硫化物导致烟气还原气氛增加，间接降低灰熔点加重结焦情况发生，因此建议掺烧高灰份、低灰熔点褐煤时，应控制混配后硫分不超0.8%。

第八，建议优化厂存煤结构、根据锅炉设计结构特性，把控然单一采购煤种各项指标，满足混配后各项指标要求，避免发生两种及以上易结焦煤种同时混烧，加重结焦程度。当机组出现异常情况时，可以灵活进行配煤方式调整，避免遇到问题时捉襟见肘。

第九，对于火力发电厂锅炉的燃煤进行焦结特性的调整，调整燃煤的颗粒度等，让入炉的燃煤的品质更加稳定。

第十，每次在火力发电厂锅炉启动运行之前，对于锅炉的风帽、风室等结构部位进行认真仔细的检查，将其中的杂物、灰尘进行打扫和清除。起动程序之前，首先做冷态流化的相关实验，检查分析锅炉的布风是否均匀，确保火力发电厂锅炉运行时保持良好的流化状态。

第十一，火力发电厂锅炉起动过程中，应当尽可能地加快速度，这样做的目的是为了将油煤混合燃烧的时间尽量减少。在对火力发电厂锅炉进行点火时，当锅炉的温度升高到投煤标准时，要立即进行投煤，保持锅炉的燃烧状态。当锅炉燃烧稳定后进行断油。当发生事故时，为了减少油煤混合燃烧的时间应当及时断油，从而防止结焦现象的发生。

第十二，在火力发电厂锅炉在起动的过程中，为了防风反窜，相关工作人员应当保证锅炉的返料装置充满灰，此时才能进行投入。在点火的初始阶段，不能投返料风，当返料装置充满底料细灰时方可开启返料风。对于返料风的时间把握一般在点火后的三十分钟，保证床内物料充足。

第十三，在火力发电厂锅炉的点火过程中，当锅炉的温度升高到500℃以上时，为了使锅炉温度继续升高，可以投入少量的燃煤。投煤时不能过快、过猛，应当保持少量间断的投入。如果在加煤过程中，加入燃煤的量过多，燃煤不能充分燃烧，床料中的含碳量会急剧上升，此时如果再进行加大风量，使得锅炉中的燃煤剧烈燃烧，锅炉的温度将会快速上升，反而有可能超过灰软化所需要的温度，从而导致火力发电厂锅炉超温结焦。根据经验，当点火投煤的过程中底料发生局部发亮或者温度猛然上升的状况，基本可以判定底料有结焦的可能性，此时应当尽快减少投煤量，然后增加风量，防止底料结焦。

第十四，对于火力发电厂锅炉的炉膛控制，应当保持在850℃到950℃的范围内，最高温度不能超过1000℃。对于炉膛的控制可以采用调整风量和煤量的比例。由于燃煤的颗粒变粗或者质量不过关，炉膛会受到影响而产生波动，此种情况下应当适当提高风量，对煤量进行流化，控制炉膛温度。这样能够有效防止大颗粒的沉积而造成的超温结焦。当炉膛出现不平衡时，运行工作人员应当按照就高不就低来进行相应的处理。根据国内外的火力发电厂锅炉使用的先进技术和经验，一般情况下锅炉发生结焦现象的温度远远低于煤粉炉温度。因此应当控制炉膛最高不能超过1000℃。

参考文献：

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