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摘 要： 摘要：結(jié)焦是鍋爐運(yùn)行中較普遍的一種現(xiàn)象，尤其是摻燒劣質(zhì)煤的時(shí)候，結(jié)焦現(xiàn)象較為明顯。結(jié)焦不但會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐機(jī)組的正常運(yùn)行，而且為安全運(yùn)行埋下隱患。為此，防止鍋爐結(jié)焦，了解結(jié)焦的危害、原因及預(yù)防措施具有十分重要的意義。 關(guān)鍵詞：結(jié)焦;危害;措施 1
摘要：結(jié)焦是鍋爐運(yùn)行中較普遍的一種現(xiàn)象，尤其是摻燒劣質(zhì)煤的時(shí)候，結(jié)焦現(xiàn)象較為明顯。結(jié)焦不但會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐機(jī)組的正常運(yùn)行，而且為安全運(yùn)行埋下隱患。為此，防止鍋爐結(jié)焦，了解結(jié)焦的危害、原因及預(yù)防措施具有十分重要的意義。
關(guān)鍵詞：結(jié)焦;危害;措施
1 前言
鍋爐結(jié)焦是指灰渣在高溫下熔化后粘結(jié)在爐墻、受熱面上的現(xiàn)象。鍋爐結(jié)焦是燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)行中比較普遍的現(xiàn)象。它會(huì)破壞正常燃燒工況，減少鍋爐出力，破壞正常水循環(huán)，造成爆管事故，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使?fàn)t膛出口堵塞而被迫停爐。
2 結(jié)焦的原因
2.1 煤質(zhì)因素
煤在燃燒時(shí)，其灰分熔融特性溫度用變形溫度t1、軟化溫度t2和熔化溫度t3數(shù)值表示。一般軟化溫度t2的高低是判斷煤灰是否容易結(jié)焦的主要指標(biāo)。灰的成分不同，其熔點(diǎn)也不同。燃用煤種的煤質(zhì)對(duì)電廠鍋爐的結(jié)焦有著根本的影響，結(jié)焦的內(nèi)因受灰質(zhì)的組成成分和熔化溫度的影響。煤灰對(duì)于高溫受熱面沾污結(jié)焦的傾向，可用灰熔點(diǎn)溫度及灰的主要成分來(lái)判斷煤灰的結(jié)渣指標(biāo)。通常可用灰成分中的鈣酸比、硅鋁比、鐵鈣比及硅值來(lái)判斷其結(jié)焦傾向，用氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)判斷其沾污性。煤中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)低，就容易結(jié)焦;煤中的氧化硅、氧化鋁含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)高，就不易結(jié)焦。煤的灰熔點(diǎn)一般在1250～1500℃(高于鍋爐爐膛受熱面的設(shè)計(jì)溫度)，而有些煤的灰熔點(diǎn)則低于1100℃，燃用了這種煤非常容易結(jié)成焦塊。
鍋爐是根據(jù)設(shè)計(jì)煤種的著火特性、沾污腐蝕磨損特性、燃盡性能和結(jié)焦性能進(jìn)行耦合設(shè)計(jì)的，對(duì)于一臺(tái)定型的鍋爐，其對(duì)每種的適應(yīng)性是存在一定范圍的。因此實(shí)際燃用煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種，煤的結(jié)焦性能超出鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)范圍是鍋爐結(jié)焦的主要原因。煤的熔點(diǎn)低;超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐溫升高，煙氣流速加快，煤的灰粒呈熔融狀態(tài);煤粉爐的爐膛矮或煤粉過(guò)粗使其在爐膛內(nèi)燃燒不盡;煤粉爐的煤粉噴嘴角度調(diào)節(jié)不當(dāng)，距離爐墻太近或噴射速度大;運(yùn)行調(diào)節(jié)不當(dāng)，使火焰偏斜到爐墻附近;吹灰不及時(shí)等均有可能造成鍋爐受熱面結(jié)焦。
2.2 爐膛結(jié)構(gòu)
爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛斷面熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷、爐膛幾何尺寸對(duì)鍋爐結(jié)焦有直接關(guān)系。爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)計(jì)值的選取不但影響煤的燃盡，更重要的是影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別對(duì)于灰熔點(diǎn)低的煤種，選取較大的爐膛容積和截面積是必然的，否則爐膛上部及爐膛受熱面容易結(jié)焦。爐膛容積大小或鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行，造成爐膛熱負(fù)荷過(guò)高;輻射受熱面布置較少，吸熱量小;爐膛出口煙氣溫度選得太高;爐膛出口流通截面狹窄，火焰中心位置太高。這些都會(huì)成為鍋爐在運(yùn)行中產(chǎn)生結(jié)焦的原因。
2.3 爐內(nèi)動(dòng)力工況
除煤質(zhì)原因外，鍋爐運(yùn)行工況也可能加劇鍋爐結(jié)焦。
2.3.1 爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)
爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)減少，爐膛出口煙溫增加，熔點(diǎn)較低的灰份易在過(guò)熱器上積灰，還會(huì)使?fàn)t膛壁面處煙溫增加，爐膛沉積物增加。爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)減少，爐內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛，熔點(diǎn)較高的三氧化二鐵還原為熔點(diǎn)較低的氧化鐵，從而使灰熔點(diǎn)大大降低(100~200℃)，結(jié)焦可能性增大。
2.3.2 爐膛出口煙氣溫度
爐膛出口煙溫高于煤灰軟化溫度，煤灰呈熔化或半熔化狀態(tài)，熔融灰會(huì)直接粘在受熱面上，產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)渣。
2.3.3 爐膛熱負(fù)荷過(guò)高，造成爐內(nèi)溫度水平提高、煙溫水平也提高。堿金屬化合物易氣化后冷卻凝在受熱面管壁上形成強(qiáng)粘結(jié)灰，同時(shí)阻礙吸熱，維持負(fù)荷勢(shì)必要增加燃料量，從而進(jìn)一步提高爐內(nèi)溫度，隨著爐溫提高，受熱面結(jié)渣將呈指數(shù)規(guī)律上升，形成惡性循環(huán)。
2.3.4 鍋爐風(fēng)粉不平，爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)紊亂，造成燃燒中心偏斜，灰渣撞擊水冷壁，易粘附于爐壁上結(jié)渣。
2.3.5 煤粉細(xì)度
煤粉細(xì)度過(guò)粗，使火焰中心上移，易造成爐膛出口處的受熱面結(jié)渣。
2.3.6 一次風(fēng)速
一次風(fēng)速低、剛性弱，火焰易偏斜刷墻，造成水冷壁結(jié)渣，若一次風(fēng)太大，火焰上升得很高，甚至直射后墻，會(huì)促使高溫結(jié)焦，所以一次風(fēng)速保持在合理范圍內(nèi)。
3 鍋爐結(jié)焦的危害
3.1 鍋爐結(jié)焦會(huì)引起過(guò)熱汽溫升高，并導(dǎo)致過(guò)熱汽、再熱器減溫水開(kāi)大，甚至?xí)䦟?dǎo)致汽水管爆破;結(jié)焦會(huì)使鍋爐出力降低，嚴(yán)重時(shí)造成被迫停爐;結(jié)焦會(huì)縮短鍋爐設(shè)備的使用壽命;排煙損失增大，鍋爐效率降低;引風(fēng)機(jī)耗電量增加;由于結(jié)焦往往是不均勻的，因而水冷壁結(jié)焦會(huì)對(duì)自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性帶來(lái)不利的影響。
3.2 鍋爐大塊結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成渣溝受堵，不得不降負(fù)荷運(yùn)行。
3.3 鍋爐結(jié)焦若熔合成大塊時(shí)，因重力從上部落下，導(dǎo)致砸傷冷灰斗水冷壁。低負(fù)荷會(huì)因掉大塊焦而引起燃燒不穩(wěn)甚至熄火。
3.4 鍋爐的大焦塊掉下后，瞬時(shí)產(chǎn)生大量的水蒸氣，使?fàn)t底漏入大量冷風(fēng)，造成燃燒器區(qū)域(尤其是下排燃燒器區(qū)域)煤粉火焰著火狀況的嚴(yán)重惡化，使?fàn)t膛負(fù)壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)(超限)而引起鍋爐滅火。
4 防止和消除結(jié)焦的措施
4.1 選擇合理的運(yùn)行氧量
鍋爐運(yùn)行氧量即爐內(nèi)的氧化或還原性氣氛，它對(duì)鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響，如果鍋爐運(yùn)行氧量偏低，爐內(nèi)還原性氣氛較強(qiáng)，煤的灰熔點(diǎn)就會(huì)下降，鍋爐就容易結(jié)焦。這是因?yàn)榛胰埸c(diǎn)隨著鐵量的增加而下降，鐵對(duì)灰熔點(diǎn)的影響還與爐內(nèi)氣體性質(zhì)有關(guān)，在爐內(nèi)氧化性氣氛中，鐵可能以三氧化二鐵的形態(tài)存在，這是隨著含鐵量的增加，其熔點(diǎn)的降低比較緩慢;在爐內(nèi)還原性氣氛中(氧量不足)，三氧化二鐵會(huì)還原成氧化鐵，灰熔點(diǎn)隨之迅速降低，而且氧化鐵最容易與灰渣中的氧化硅形成熔點(diǎn)很低的合成物，其灰熔點(diǎn)僅為1065℃。
當(dāng)煤質(zhì)有波動(dòng)時(shí)，運(yùn)行人員沒(méi)辦法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，造成鍋爐燃燒配風(fēng)方式不是處于優(yōu)化狀態(tài)，特別是上層噴嘴煤粉顆粒燃盡性差，有一部分大顆粒煤粉在爐膛出口處尚未燃盡，導(dǎo)致鍋爐爐膛出口溫度偏高，結(jié)焦嚴(yán)重，由于爐膛截面積大，熱負(fù)荷較小;當(dāng)煤質(zhì)變劣時(shí)，煤粉的燃盡性能適應(yīng)能力不強(qiáng)。
提高鍋爐運(yùn)行氧量，避免爐內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛。加強(qiáng)爐內(nèi)吹灰工作，特別是重點(diǎn)區(qū)域要增加吹灰次數(shù)，如果運(yùn)行氧量還偏低，必要時(shí)適當(dāng)降低負(fù)荷。由于結(jié)焦的主要區(qū)域在爐膛出口處，此處容易堵塞煙道，增加煙氣阻力，引風(fēng)機(jī)處理更顯不足，所以要防止結(jié)焦與還原性氣氛惡性循環(huán)的趨勢(shì)。機(jī)組檢修時(shí)，對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行重點(diǎn)清洗，降低煙風(fēng)道的阻力，提高風(fēng)機(jī)的出力。
4.2 選擇合理的爐膛出口溫度
對(duì)鍋爐進(jìn)行優(yōu)化燃燒調(diào)整試驗(yàn)，對(duì)爐膛出口煙溫(或高溫受熱面管壁溫度)進(jìn)行在線監(jiān)視，保證主參數(shù)合格。通過(guò)合理的調(diào)配一次風(fēng)和二次風(fēng)的運(yùn)行風(fēng)門開(kāi)度以及運(yùn)行氧量，保證主參數(shù)合格和爐膛出口煙溫低于燃煤灰熔點(diǎn)的同時(shí)來(lái)保證蒸汽質(zhì)量，從而防止?fàn)t膛出口結(jié)焦;通過(guò)對(duì)爐膛出口煙溫、過(guò)熱氣溫、鍋爐負(fù)荷、燃燒氧量、爐膛排煙溫度等各種運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，也可以評(píng)價(jià)鍋爐爐膛出口是否會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦，從而防止在燃用不同煤種時(shí)鍋爐爐膛結(jié)焦，并能獲得最大的鍋爐效率。
4.3 組織合理而良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)是防止結(jié)焦的前提。當(dāng)灰渣撞擊爐壁時(shí)，若仍保持軟化或熔化狀態(tài)，易粘結(jié)附于爐壁上形成結(jié)焦，因此必須保持燃燒中心適中，防止火焰中心偏斜和貼邊。
4.4 保持合適的煤粉細(xì)度
煤粉粗，火炬拖長(zhǎng)，粗粉因慣性作用會(huì)直接沖刷受熱面。再則，粗粉需要較長(zhǎng)的燃盡時(shí)間，因而它們往往在貼壁處造成還原性氣氛，使灰熔點(diǎn)降低。但是，煤粉太細(xì)會(huì)導(dǎo)致制粉系統(tǒng)電耗高。因此煤粉細(xì)度因經(jīng)常取樣監(jiān)測(cè)，保持在合理經(jīng)濟(jì)細(xì)度范圍內(nèi)。
4.5 適當(dāng)提高一次風(fēng)速可以減輕燃燒器附近的結(jié)焦
提高一次風(fēng)速可推遲煤粉的著火，可使著火點(diǎn)離燃燒器更遠(yuǎn)，火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心，可以避免噴口附近結(jié)焦。
提高一次風(fēng)速還可以增加一次風(fēng)射流的剛性，減少由于射流兩側(cè)靜壓作用而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)，避免一次風(fēng)直接沖刷避免而產(chǎn)生結(jié)焦。但此風(fēng)速的提高受煤粉著火條件的限制。
4.6 加強(qiáng)對(duì)爐膛的吹灰，防止低負(fù)荷掉灰對(duì)燃燒器產(chǎn)生不良的擾動(dòng)
4.7 減少漏風(fēng)
爐膛漏風(fēng)，破壞了正常燃燒工況，造成火焰的充滿度和攪拌混合情況惡化，火焰中心升高或偏斜，會(huì)加速結(jié)焦的形成。——論文作者：祁勇東
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