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摘要：锅炉的结焦问题比较普遍，严重的结焦极大地影响锅炉的安全性和经济性。本文从实际出发，对锅炉结焦的问题进行了探讨，从结焦的原因到解决的办法进行了分析。
关键词：锅炉；结焦；分析
Abstract: the problem of coking of boiler is relatively common, affect the safety and economy of boiler coking greatly serious. This article embarks from the reality, has carried on the discussion to the boiler slagging problems, from the coking reason to the solution are analyzed.
Keywords: boiler; coking; analysis
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
锅炉的结焦问题是比较普遍存在的，严重的结焦会导致锅炉热经济性下降，排烟损失增加、超温、破坏水循环甚至爆管等，从而被迫停炉，极大地影响锅炉的安全性和经济性。锅炉结焦的原因是多方面的，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焦问题首先应找出结焦的原因，从多方面入手，加以解决。
一、对于锅炉结焦通常应控制的内容：
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溫度在1200~1400度之间，但实际上，为了防止对流受热面结焦，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，对一般性结焦性煤应小于1200℃。
2、控制合理的炉内过量空气系数。
过量空气系数增加，受热面的积灰、结焦趋势减弱。主要归因于炉膛出口烟温降低，炉膛壁面处的烟温降低。过量空气系数过低容易造成氧量不足，在炉内出现还原性气氛，熔点较高的Fe2O3还原为熔点较低的FeO，从而使灰熔点大大降低，这样就增加了结焦的可能性。
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、结焦。
当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时，尽管炉内总空气量大，但仍会出现局部区域的炽热焦碳和挥发分得不到氧量而出现局部还原性气氛。当煤粉炉烟气含氧量低于3%时，由于局部缺氧，将会使CO含量急剧增加。
4、应用各种运行措施控制炉内温度水平。
第一，炉内温度水平高，将使煤中一些易挥发碱性氧化物汽化或升华（1400度以上），使碱金属化合物在受热面上凝结（1000~1100度）。碱金属直接凝结在受热面上会形成致密的强黏结性灰。
第二，可在初始灰层中形成产生低熔点复合硫酸盐反应的条件，还会使含有碱性化合物的积灰外表层黏结性增强，加速积灰过程的发展。
第三，煤灰呈熔化或半熔化状态，熔融灰会直接黏在受热面上，产生严重结焦。
措施：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1400~1600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焦，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结焦，而且易成为大片焦渣。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。
（1）炉内旋转气流对燃烧器射流的冲击力和作用点。旋转强度大，射流偏转加剧，实际切圆增大。
（2） 一次风射流刚性。
（3） 射流两侧补气条件差异。
（4）燃烧器组长宽比及燃烧器喷口间隙。当燃烧器组高宽比越大时，燃烧器组中间部分从上下两侧获取补气的条件越差，射流偏转加剧。
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，炉膛结焦状况恶化。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，冲墙后容易引起结焦。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响，二是炉膛出口烟温升高，易引起结焦。
8、适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦。
提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结焦。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焦。注意一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。
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焦温度。用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，使沉积量降低。
二、劣质煤的燃烧特点及如何保证其燃烧稳定。劣质煤主要特点：挥发分含量低、发热量低、灰分含量大，可磨系数小。锅炉燃用劣质煤时，煤粉气流的着火距离延长，火焰温度低、火焰中心易偏斜。
煤中灰分含量大，使火焰燃烧不剧烈，炉膛、受热面、烟道等处飞灰磨损加剧，易造成受热面及承压部件泄露及磨损.或烟道及冷灰斗堵灰。造成锅炉排渣困难。严重时造成受热面积灰造成被迫停炉。燃煤发热量低，投粉量增加，烟气中灰份增大且灰的温度高使烟温升高，造成汽温偏高，减温水量增加，特别是再热器系统减温水用量大幅增加，使气温调整困难，机组经济性降低，甚至造成超温事故。燃用劣质煤，煤粉射流进入炉膛由于挥发分含量低，上层邻角补火不到位，着火区温度低等因素，被迫投油稳燃造成大量燃油消耗，进一步降低了经济性。综合以上各因素，劣质煤的燃烧特点主要是：煤粉射流着火推迟，火焰中心温度降低，火焰中心上移。为了保证劣质煤的燃烧稳定，我们可以从以下方面着手：1、首先，炉内燃烧是个整体性的煤粉氧化发热过程，我们可以把它分成两个方面：一是炉内风煤配比、一二次风配比、燃烧器工况所形成的燃烧工况.
2、调整好炉内燃烧工况的关键在于以下几个方面： a、合理的风煤配比，即保持最佳的过剩空气量，即保持合理的氧量值。例如锅炉设计氧量4-5%，由于氧量计位置在省煤器入口处，受炉膛及烟道漏风的影响（漏风几乎不参与燃烧），因此不同的炉子、不同的负荷段，应保持不同的氧量值，以保证炉内过剩空气系数。当然8台炉漏风情况不同，氧量值可视燃烧情况而定。b、合理的炉内空气动力工况，即一、二次风配比。对于劣质煤由于灰分偏大，挥发份偏小，使煤粉着火热增大，着火困难；而灰壳包裹碳粒，阻挡碳与氧气的接触界面，使燃烧推迟。因此，调整上应参照集中配风的原则，保证下组燃烧器的稳定着火，又要保证后期二次风的充分混入。即保持下组两层喷燃器足够的粉量，适当关小下层二次风，同时开大上层二次风，使二次风呈倒塔型分布。另外，单只燃烧器煤粉射流的着火热除了接受炉内高温烟气的辐射热，还接受上层邻角剧烈燃烧火炬的直接引燃。而最恰当的邻角补火，正好是四角一二次风速均等，一二次风速大小恰当，二次风对一次风的引流恰到好处，而二次风速的调整主要是控制总风压。2、对燃烧稳定的判断： 稳定的燃烧应从以下几个方面判断：盘上炉膛负压波动范围小，均匀稳定，氧量合适稳定，高过后烟温稳定，火检及工业电视火焰显示稳定；就地四角火焰呈金黄色，煤质水分过大时火焰发红，第一层二次风偏小时火焰出现煤粉析离有黑烟迹，四角温度应在1100℃左右，关键要保持四角均匀稳定；炉膛中部火焰主要要求亮度，温度不能偏低，应该在1400-1500℃，四面墙温度不能偏差过大，闪度不能过大；炉膛上部火焰闪度不能过频、过大。就地看火时，要结合就地情况有目的有针对地进行调整，在盘上表记、就地工况之间反复验证，达到统一。
三、燃用煤种及掺入劣质煤后的燃烧特点。
现在火力发电厂燃用的煤种较多 现在最突出的问题是掺入劣质煤。劣质煤的特点是挥发分大，灰分大，焦性大，灰熔点较低等特点，所以在掺入劣质煤后炉膛内的结焦会较严重。为了减少炉内的结焦，首先应加强煤种的管理，合理配煤，同时加强燃烧的合理调整来避免锅炉的结焦。
1、劣质煤的成分组成为：热值4300---4700卡/克、水分12.37%、灰份15.92%、挥发份34.31%、硫份1.09%。其灰份含量较少、焦性大、灰熔点较低，这就需要和灰份较大、熔点较高的煤混合燃烧，大量的烟气灰分通过冲刷管壁可以把管壁上的焦冲掉。与劣质煤合理的配煤煤种为灰份较大的大新、东榆林、宋家庄、朔州、怀仁、北周庄、神头，公乌素，怀仁等煤种。
2、由于煤种的挥发分较大，使着火提前，所以我们要适当提高一次风的速度避免烧坏喷燃器。同时由于煤种的灰份较大，在燃烧的过程中火焰易偏斜，提高二次风的速度可以提高气流的刚度，保证燃烧的稳定，不偏斜。
3、适当提高二次风量速度，增加烟气流速增大对管壁的冲刷，同时保持足够的氧量，避免由于缺氧产生还原气体。由于锅炉结焦较严重，在满负荷时一号机氧量应维持在3-4之间，2号机的氧量应维持在2-3之间。
4、保持较高的一次风压。由于上述煤种的挥发份都较高，所以一次风低易造成火焰贴墙，烧坏喷燃器。
5、严格进行吹灰操作，使水冷壁和过热器、再热器表面保持基本干净。
6、根据煤质变化调节热风温度，当煤质较好时，将磨出口温度控制在70-80度之间,煤质较差时可控制磨出口温度在75-85之间。
7、对燃烧器四角的风压，风速进行测量，保持四角风速的一致性，对二次风挡板4角开度进行核对，保证炉内燃烧的充满度，避免局部缺氧燃烧产生CO还原气体。
8、保持较细的煤粉细度，锅炉大屏的结焦较严重，煤粉细度粗会使煤粉附在大屏上燃烧造成大屏温度升高，使灰份达到软化状态沾在大屏上加剧大屏的结焦。
9、鉴于锅炉大屏结焦严重，锅炉的的混煤中可适当减少劣质煤的配量。
关键词：锅炉；结焦；分析
Abstract: the problem of coking of boiler is relatively common, affect the safety and economy of boiler coking greatly serious. This article embarks from the reality, has carried on the discussion to the boiler slagging problems, from the coking reason to the solution are analyzed.
Keywords: boiler; coking; analysis
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
锅炉的结焦问题是比较普遍存在的，严重的结焦会导致锅炉热经济性下降，排烟损失增加、超温、破坏水循环甚至爆管等，从而被迫停炉，极大地影响锅炉的安全性和经济性。锅炉结焦的原因是多方面的，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焦问题首先应找出结焦的原因，从多方面入手，加以解决。
一、对于锅炉结焦通常应控制的内容：
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溫度在1200~1400度之间，但实际上，为了防止对流受热面结焦，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，对一般性结焦性煤应小于1200℃。
2、控制合理的炉内过量空气系数。
过量空气系数增加，受热面的积灰、结焦趋势减弱。主要归因于炉膛出口烟温降低，炉膛壁面处的烟温降低。过量空气系数过低容易造成氧量不足，在炉内出现还原性气氛，熔点较高的Fe2O3还原为熔点较低的FeO，从而使灰熔点大大降低，这样就增加了结焦的可能性。
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、结焦。
当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时，尽管炉内总空气量大，但仍会出现局部区域的炽热焦碳和挥发分得不到氧量而出现局部还原性气氛。当煤粉炉烟气含氧量低于3%时，由于局部缺氧，将会使CO含量急剧增加。
4、应用各种运行措施控制炉内温度水平。
第一，炉内温度水平高，将使煤中一些易挥发碱性氧化物汽化或升华（1400度以上），使碱金属化合物在受热面上凝结（1000~1100度）。碱金属直接凝结在受热面上会形成致密的强黏结性灰。
第二，可在初始灰层中形成产生低熔点复合硫酸盐反应的条件，还会使含有碱性化合物的积灰外表层黏结性增强，加速积灰过程的发展。
第三，煤灰呈熔化或半熔化状态，熔融灰会直接黏在受热面上，产生严重结焦。
措施：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1400~1600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焦，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结焦，而且易成为大片焦渣。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。
（1）炉内旋转气流对燃烧器射流的冲击力和作用点。旋转强度大，射流偏转加剧，实际切圆增大。
（2） 一次风射流刚性。
（3） 射流两侧补气条件差异。
（4）燃烧器组长宽比及燃烧器喷口间隙。当燃烧器组高宽比越大时，燃烧器组中间部分从上下两侧获取补气的条件越差，射流偏转加剧。
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，炉膛结焦状况恶化。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，冲墙后容易引起结焦。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响，二是炉膛出口烟温升高，易引起结焦。
8、适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦。
提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结焦。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焦。注意一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。
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焦温度。用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，使沉积量降低。
二、劣质煤的燃烧特点及如何保证其燃烧稳定。劣质煤主要特点：挥发分含量低、发热量低、灰分含量大，可磨系数小。锅炉燃用劣质煤时，煤粉气流的着火距离延长，火焰温度低、火焰中心易偏斜。
煤中灰分含量大，使火焰燃烧不剧烈，炉膛、受热面、烟道等处飞灰磨损加剧，易造成受热面及承压部件泄露及磨损.或烟道及冷灰斗堵灰。造成锅炉排渣困难。严重时造成受热面积灰造成被迫停炉。燃煤发热量低，投粉量增加，烟气中灰份增大且灰的温度高使烟温升高，造成汽温偏高，减温水量增加，特别是再热器系统减温水用量大幅增加，使气温调整困难，机组经济性降低，甚至造成超温事故。燃用劣质煤，煤粉射流进入炉膛由于挥发分含量低，上层邻角补火不到位，着火区温度低等因素，被迫投油稳燃造成大量燃油消耗，进一步降低了经济性。综合以上各因素，劣质煤的燃烧特点主要是：煤粉射流着火推迟，火焰中心温度降低，火焰中心上移。为了保证劣质煤的燃烧稳定，我们可以从以下方面着手：1、首先，炉内燃烧是个整体性的煤粉氧化发热过程，我们可以把它分成两个方面：一是炉内风煤配比、一二次风配比、燃烧器工况所形成的燃烧工况.
2、调整好炉内燃烧工况的关键在于以下几个方面： a、合理的风煤配比，即保持最佳的过剩空气量，即保持合理的氧量值。例如锅炉设计氧量4-5%，由于氧量计位置在省煤器入口处，受炉膛及烟道漏风的影响（漏风几乎不参与燃烧），因此不同的炉子、不同的负荷段，应保持不同的氧量值，以保证炉内过剩空气系数。当然8台炉漏风情况不同，氧量值可视燃烧情况而定。b、合理的炉内空气动力工况，即一、二次风配比。对于劣质煤由于灰分偏大，挥发份偏小，使煤粉着火热增大，着火困难；而灰壳包裹碳粒，阻挡碳与氧气的接触界面，使燃烧推迟。因此，调整上应参照集中配风的原则，保证下组燃烧器的稳定着火，又要保证后期二次风的充分混入。即保持下组两层喷燃器足够的粉量，适当关小下层二次风，同时开大上层二次风，使二次风呈倒塔型分布。另外，单只燃烧器煤粉射流的着火热除了接受炉内高温烟气的辐射热，还接受上层邻角剧烈燃烧火炬的直接引燃。而最恰当的邻角补火，正好是四角一二次风速均等，一二次风速大小恰当，二次风对一次风的引流恰到好处，而二次风速的调整主要是控制总风压。2、对燃烧稳定的判断： 稳定的燃烧应从以下几个方面判断：盘上炉膛负压波动范围小，均匀稳定，氧量合适稳定，高过后烟温稳定，火检及工业电视火焰显示稳定；就地四角火焰呈金黄色，煤质水分过大时火焰发红，第一层二次风偏小时火焰出现煤粉析离有黑烟迹，四角温度应在1100℃左右，关键要保持四角均匀稳定；炉膛中部火焰主要要求亮度，温度不能偏低，应该在1400-1500℃，四面墙温度不能偏差过大，闪度不能过大；炉膛上部火焰闪度不能过频、过大。就地看火时，要结合就地情况有目的有针对地进行调整，在盘上表记、就地工况之间反复验证，达到统一。
三、燃用煤种及掺入劣质煤后的燃烧特点。
现在火力发电厂燃用的煤种较多 现在最突出的问题是掺入劣质煤。劣质煤的特点是挥发分大，灰分大，焦性大，灰熔点较低等特点，所以在掺入劣质煤后炉膛内的结焦会较严重。为了减少炉内的结焦，首先应加强煤种的管理，合理配煤，同时加强燃烧的合理调整来避免锅炉的结焦。
1、劣质煤的成分组成为：热值4300---4700卡/克、水分12.37%、灰份15.92%、挥发份34.31%、硫份1.09%。其灰份含量较少、焦性大、灰熔点较低，这就需要和灰份较大、熔点较高的煤混合燃烧，大量的烟气灰分通过冲刷管壁可以把管壁上的焦冲掉。与劣质煤合理的配煤煤种为灰份较大的大新、东榆林、宋家庄、朔州、怀仁、北周庄、神头，公乌素，怀仁等煤种。
2、由于煤种的挥发分较大，使着火提前，所以我们要适当提高一次风的速度避免烧坏喷燃器。同时由于煤种的灰份较大，在燃烧的过程中火焰易偏斜，提高二次风的速度可以提高气流的刚度，保证燃烧的稳定，不偏斜。
3、适当提高二次风量速度，增加烟气流速增大对管壁的冲刷，同时保持足够的氧量，避免由于缺氧产生还原气体。由于锅炉结焦较严重，在满负荷时一号机氧量应维持在3-4之间，2号机的氧量应维持在2-3之间。
4、保持较高的一次风压。由于上述煤种的挥发份都较高，所以一次风低易造成火焰贴墙，烧坏喷燃器。
5、严格进行吹灰操作，使水冷壁和过热器、再热器表面保持基本干净。
6、根据煤质变化调节热风温度，当煤质较好时，将磨出口温度控制在70-80度之间,煤质较差时可控制磨出口温度在75-85之间。
7、对燃烧器四角的风压，风速进行测量，保持四角风速的一致性，对二次风挡板4角开度进行核对，保证炉内燃烧的充满度，避免局部缺氧燃烧产生CO还原气体。
8、保持较细的煤粉细度，锅炉大屏的结焦较严重，煤粉细度粗会使煤粉附在大屏上燃烧造成大屏温度升高，使灰份达到软化状态沾在大屏上加剧大屏的结焦。
9、鉴于锅炉大屏结焦严重，锅炉的的混煤中可适当减少劣质煤的配量。