锅炉结焦分析

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<锅炉结焦是一个包含许多物理化学因素和流体力学因素的复杂的过程。其主要影响因素有以下六个方面：①燃煤特性，包括煤灰特性、灰的成分和灰的熔融特性。目前，普遍使用的是测定飞灰的熔融特性，它用四个特征温度表示：变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT和流动温度FT，其中ST最为重要，ST＞为不熔灰。灰熔融温度越高，越不易结焦；反之，结焦越严重。高硫煤会使灰熔融温度降低，导致锅炉结焦或结焦加重。②燃烧区域的温度水平和热流密度，包括炉膛截面热负荷、容积热负荷、壁面热负荷及卫燃带面积的设计。对于燃烧无烟煤的锅炉上述四种设计参数一般都偏高，这也是锅炉结焦的条件之一。卫燃带面积的多少又影响着其它三个参数，在已经投运的锅炉中可以通过减少卫燃带的面积或改变卫燃带的布局来降低炉膛温度，从而减轻结焦。③壁面的粗糙和清洁程度，壁面越粗糙，越容易挂灰结焦，灰渣未得到及时有效清除时，结焦会加重。④燃烧器的结构和布置方式。⑤炉内空气动力工况，主要指切圆形成、气流偏斜和火焰刷墙程度。切圆形成不好、气流刚性差、偏斜严重、火焰刷墙明显时，结焦会明显加剧。⑥壁面附近气氛，主要指氧化性气氛还是还原性气氛浓。还原性气氛中结焦会加剧，这是因为还原性气氛会明显降低灰的熔融温度。而燃烧器的结构和布置方式又直接影响炉内空气动力工况和水冷壁壁面附近气氛的形成，所以锅炉采用何种燃烧器及采取哪种布置方式至关重要。
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$ B7 {4 F  e8 Y+ m/ v4 L' H. b锅炉结焦具有传染性，局部结焦一旦没有得到有效控制，会很快蔓延到周围大面积范围，当焦结到一定厚度，炉内温度场变化时，就会发生掉焦现象，如果掉焦面积大时就会破坏炉内动力场而发生灭火。抓住上述六个环节就能够解决锅炉结焦及掉焦灭火问题。

翰通人

锅炉结焦的原因分析及预防措施

    1  前言
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    锅炉结焦是燃煤工业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，严重时还会使炉膛出口堵塞而被迫停炉。
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    2  结焦的原因
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! z) y' v& Q" g/ `" \/ k; \6 ]    2.1 煤质因素
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. z, K, L" ^' N( a5 U    煤在燃烧时，其灰分熔融特性温度用变形温度t1、软化温度t2和熔化温度t3数值表示。软化温度t2的高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标。灰的成分不同，其熔点也不同。煤中的硫化铁、氧化亚铁、氧化钾和氧化钠含量大时，灰熔点低，就容易结焦；煤中的氧化硅、氧化铝含量大时，灰熔点高，就不易结焦。煤的灰熔点一般在1250～1500℃(高于锅炉炉膛受热面的设计温度)，而有些煤的灰熔点则低于1100℃，燃用了这种煤非常容易结成焦块。

    2.2 设计、安装原因

    炉膛容积大小或锅炉超负荷运行，造成炉膛热负荷过高；辐射受热面布置较少，水冷壁管间距过大，吸热量小；炉膛出口烟气温度选得太高；炉膛出口流通截面狭窄，火焰中心位置太高。这些都会成为锅炉在运行中产生结焦的原因。

    2.3 操作使用
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/ S* d7 O% Q2 ~9 k/ y) ]    如果送引风量太大，进行强化燃烧，炉温超过煤灰粘结温度时，会形成高温结焦。如果配风不当，煤不完全燃烧，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(可能降低300～350℃)。这时，虽然炉膛出口烟温低于煤灰的软化温度t2，但仍会形成剧烈的结焦。沸腾燃烧锅炉比较容易出现“低温结焦”就是这个缘故。
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    2.4 清渣打焦

7 w% D8 {4 v1 E    打焦清渣不及时，把灰渣和红火混在一起，会加剧焦渣形成。

' ]2 ^6 B1 |- m    3 防止和消除结焦的措施

    3.1 改进炉膛结构
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    改进炉膛结构的目的是要控制炉膛容积大小和烟温，防止结焦通常要将炉膛出口烟温控制在煤灰变形温度t1以下50～100℃，最好在900～1000℃。要控制炉膛出口烟温，就要选取适当的炉排热负荷和炉膛热负荷。具体作法见表1、表2。
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8 @7 ~0 A* H" W# F- ~8 h    炉膛容积热负荷的高低还取决于炉膛内水冷壁布置的多少。水冷壁太少，炉膛容积热负荷过高，就会严重结焦。特别是炉膛出口的捕渣管不要布置得太密，否则容易挂渣堵死。

    降低炉膛热负荷和烟温的措施是改进炉膛结构。如将拱石　旋里的暗管改为明管或拆除部分卫燃带；炉膛两侧增加水冷壁或防焦联箱；以及煤粉炉适当加高炉膛，增大炉膛容积，改进燃烧器喷粉角度等。
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4 W( \3 e) V' }7 x# w1 B    3.2 防止超负荷运行
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    超负荷运行会引起结焦。对于裕量较大的风机来说，超负荷时就要较大幅度调大风量，提高送引风和二次风风速及烟速，增加过剩空气量。这种强化燃烧的结果使火焰偏高，烟气里携带大量熔融状态的煤粒煤灰粘结在炉膛出口捕渣管上，此处平均温度很快高于灰熔点，形成结焦。例如，本市某厂一台SHL型10t/h链条炉，在燃用一种结焦性较强的煤种时，由于锅炉负荷不同而引起燃烧工况及热效率的变化，见表3。
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' _1 `; s# f+ k* m& W- f    防止超负荷运行要从给煤量、给水量、送引风量和控制调整燃烧工况来进行。

    3.3 加强运行操作的调整
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    一般要把炉膛出口温度维持在850～950℃(沸腾炉维持在750～800℃)，应做到以下三点：
: s6 d/ ^( Q* E' X3 S    ①保持适当的过剩空气系数，合理使用一、二次风。若一次风太大，火焰上升得很高，甚至直射后墙，会促使高温结焦。若二次风使用得当，火焰中心下移，延长了烟气路线，可使炉膛出口温度降低50至80℃。炉膛出口过剩空气系数推荐值为：链条炉1.2～1.35，抛煤机炉1.4，往复式推动炉排炉1.3，煤粉炉1.2～1.25，沸腾炉1.05～1.1。
! K. _4 f+ t7 K: i, M    ②给煤要均匀，在负荷变化较大或煤种变化时，应及时调整煤层厚度。如链条炉燃用结焦性强的烟煤(灰分小)，煤层厚度为80～120mm，炉排取快速，送风量较小。燃用结焦性较差的烟煤(灰分大)，煤层厚度100～140℃，炉排取中速，送风量较大。
8 h# W, B; m0 M3 H' x6 l) N5 ^    ③对于干煤应适当掺水，对于含硫化铁粘结性强的煤应及时打焦清渣，对于灰分大的煤应适当增加清炉次数，对于管群、烟管或烟室的堵灰应及时清理。
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    3.4 堵漏风

    炉膛漏风，破坏了正常燃烧工况，造成火焰的充满度和搅拌混合情况恶化，火焰中心升高或偏斜，会加速结焦的形成。解决的办法是减少漏风量，使炉膛出口负压不致过大(链条炉为10～15Pa，煤粉炉为15～30Pa)。锅炉各部位的漏风系数应控制在：炉膛0.1，炉排0.15，过热器0.05，省煤器0.1，空气预热器0.1，除尘器0.05。

    3.5 煤要混合掺烧
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3 K/ b8 _0 t* [5 @3 B    混合掺烧不同煤种，合理掌握煤块粒度及煤粉细度，特别是混烧结焦性强和结焦性差的烟煤，是预防结焦、提高锅炉热效率的好办法。

    4  打焦注意事项
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7 |* `. U  [- f! ^+ L' A    打焦应注意以下几点：

( N! P" C  @6 r+ z6 S; W- \* z    (1)要有足够数量的看火孔和打焦孔，位置和内扩角要适当。
    (2)打焦人员要佩带劳动防护用品，最好在锅炉负荷较低、燃烧稳定时打焦，且炉膛负压应控制在50～70Pa。燃烧不正常时，应禁止打焦和除灰。
# |4 d1 t# |9 k1 s) J) U% H2 f    (3)做好打焦吹灰记录。打焦吹灰时，不得开送风机或停引风机，不得启动给煤设备和油枪。
. a& `) n" @7 s% f: q0 [    (4)加强吹灰工作。用手动空气枪头(压力为0.6～0.8MPa)吹灰。对于炉膛内较硬的焦块，可采用0.7～1.5MPa水压打焦，使焦块破裂脱落，但要防止直接喷到受热面或砖墙上。

zhangxinnian

版主分析的不错，但在实际中情况比较复杂，要综合考虑各种情况

hzsh

支持版主。虽然本人没有接触过粉炉，但多少也听说过一些，版主回答的很专业。

gaojunhai

学习了。增长了很多知识。

ybf1985

学习了很多！谢谢