周小博
（广东省特种设备检测研究院湛江检测院 广东湛江 524022）
摘 要：结焦是锅炉经常出现的问题，极大地影响锅炉运行的安全性。本文对锅炉结焦原因进行了系统的分析，并提出了防止和解决的措施。
关键词：锅炉结焦
中图分类号：TK227.2 文献标识码：A
前言
所谓锅炉结焦，就是在燃煤或者燃油的锅炉中，局部燃料积聚在燃烧器的喷口、燃料床上或者受热面上，在高温少氧的情况下，所形成的结积焦块。结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，其经常发生于火力发电厂中，具有一定的处理难度[1]。结焦的原理是：在锅炉炉膛中，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，当附着在受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层。当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的粘结能力，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭，形成结焦。
1、影响锅炉结焦的主要因素有：
1.1结焦与灰熔点有关
结焦的根本原因是熔化状态下的灰沉积在受热面上。可见，灰的熔点是结焦的关键。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向,可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。通常可用灰成分中的钙酸比、硅铝比、铁钙比及硅值来判断其结焦倾向，用Na2O的质量分数可以判断其沾污性。灰的熔点与灰的化学成分、灰周围的介质性质及灰分浓度有关。灰的化学成分以及各成分含量比例决定灰熔点的高低。灰熔点越低，锅炉受热面越容易结焦。灰熔点还与灰周围的介质性质有关。炉内局部出现还原性气体CH4、CO、H2等气体，同时局部烟气的氧含量较低时，使灰的熔点温度降低时，结焦的概率增加。这是因为还原性气体能使灰分中高熔点的Fe2O3还原成低熔点的FeO的缘故，二者熔化温度相差200～300℃。灰熔点还与烟气中灰的浓度有关。在其他条件相同的情况下，煤中含灰量不同，灰熔点也会发生变化。这是因为灰分中各成分在加热过程中，相互接触越频繁，则产生化合、分解、助熔的机会也越多，则熔点降低的可能性也越大。
1.2结焦与床温偏高和炉内流化工况不良有关
结焦无论在点火或在正常运行调整中都可能发生。当床料中含碳量过高时，如未能适时调整风量或返料量抑平床温，就有可能出现高温结焦。无论高温结焦还是低温结焦都常在点火过程中出现，一旦出现就会迅速增长。由于烧结是个自动加剧的过程，因此焦块长大的速度往往越来越快。床料流化不良造成堆积、给煤不均、播煤不均、燃烧不充分等会造成局域结焦。
1.3 结焦与燃烧器喷射角度有关
若燃烧器安装角度有偏斜、燃烧器本身存在缺陷，燃烧器切圆过大，煤粉气流发生偏斜擦墙，往往会导致锅炉严重结焦。
1.4结焦与炉内空气动力场的影响有关
炉内空气动力场是指空气在炉内的分布及扩散情况。它不仅是对送入炉内的空气量，更主要的是对一、二次风率、风速以及动量的描述。炉内空气动力场气流组织不合理，造成火焰中心偏斜，切圆直径偏大，造成一次风气流偏斜，造成局部结焦。
1.5结焦与燃烧调整有关
燃烧调整不合理，一次风压过低，风速过低，煤粉过细，着火早，二次风速过大，四角风量分配不均匀，四角燃烧器粉量不均匀等原因，均会引起煤粉气流擦墙结 焦。若锅炉运行中配风不合理或风量不足，氧量低，会使炉内产生还原性气氛。在投油稳燃时，使用上层油枪，使得上层一次风处热负荷集中，局部炉温高，达到灰熔点，导致锅炉结焦。
1.6结焦与锅炉设备漏风有关
一次风速过低，煤粉过细，着火早，二次风速过大，四角风量分配不均匀，四角燃烧器粉量不均匀等原因，炉膛漏风、制粉系统漏风增大进入炉内的风量，降低燃烧室的温度水平，推迟燃烧进程。冷灰斗处漏风会抬高火焰中心，火焰拉长，导致炉膛出口烟温升高，容易引起屏过结焦。空预器漏风，不但引风机电耗增大，而且部分送风量进入烟道，容易造成炉内缺风。
1.7结焦与燃烧不平衡有关
炉膛燃烧区域热负荷不平均，燃料量在某个区域偏高，局部温度高，未完全燃烧的煤粉颗粒粘结在水冷壁的卫燃带上面，积聚造成结焦。
2、结焦的危害性主要表现在
2.1结焦若熔合成大块时，因重力从上部落下,使炉底漏入大量冷风，造成燃烧器区域（尤其是燃烧器区域）煤粉火焰着火状况的严重恶化，使炉膛负压产生剧烈波动（超限）而引起锅炉灭火。还会砸坏冷灰斗水冷壁，导致降负荷甚至停炉；
2.2水冷壁全部结焦时，只有停炉进行人工清焦；
2.3炉膛结焦引起过热汽温升高，并导致过热汽温、再热汽温减温水开大，甚至会招致汽水管爆破；结焦会使锅炉出力降低，严重时造成被迫停炉：
2.4导致锅炉排烟损失增大,出力降低，使锅炉效率降低；
2.5使锅炉内不完全燃烧的煤粉量急剧增加，导致引风机消耗电量增加。
2.6严重的结焦还会导致停炉，给锅炉运行的安全性、经济性带来了严重的影响。
3、预防锅炉结焦的措施
3.1严格控制燃煤的质量
煤种变化将对结焦有很大影响，特别是燃用灰熔点低、挥发份相对较高的煤种。因此要加强对入厂煤和入炉煤化验，严格把关，其在下部炉膛燃烧时着火点早，火焰相对密集，造成扩散性燃烧，下部炉膛容积热负荷较大，从而造成局部高温区壁面结渣。煤种灰分熔点低是主要原因，但你可以设法降低炉膛的温度，如增设水冷壁管排，去掉一些卫燃的耐火浇注料，使炉膛温度降低到灰熔点以下，但对你的效率可能会有影响，每个型号的锅炉在设计时都有针对性的煤种，只有烧对应的煤种才能发挥锅炉的最佳状况，因此燃用设计煤种是防止炉膛结焦最重要的因素。
3.2选择合适的煤粉细度。
煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。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。所以运行中调节煤粉细度的方法主要是调整制粉系统的通风量和调节粗粉分离器折向挡板。通风量大时，携带煤粉的能力增大，煤粉细度变粗；通风量小时，携带煤粉的能力变小，煤粉细度变细。
3.3合理控制炉膛温度
炉内温度过高，势必会引起结焦。应特别注意炉内温度场的分布情况，防止火焰中心偏斜过大甚至局部过热。对锅炉进行优化燃烧调整试验，通过对炉膛出口烟温（或高温受热面管壁温度）进行在线监视，在保证主参数合格的前提下，建立在线的优化运行指导系统，也可以评价锅炉炉膛出口是否会产生结焦，从而防止在燃用不同煤种时锅炉炉膛结焦，并能获得最大的锅炉效率。
3.4选择合理的运行氧量。
锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛，它对锅炉的结焦有非常大的影响，如果锅炉运行氧量偏低，炉内还原性气氛较强，煤的灰熔点就会下降，锅炉就容易结焦。提高锅炉运行氧量，避免炉内出现还原性气氛。加强炉内吹灰工作，特别是重点区域要增加吹灰次数，如果运行氧量还偏低，必要时适当降低负荷。由于结焦的主要区域在炉膛出口处，此处容易堵塞烟道，增加烟气阻力，引风机出力更显不足，所以要防止结焦与还原性气氛恶性循环的趋势。控制氧量在4%-6%之间，严禁缺氧燃烧。
3.5运行中加强配风工况调整
降低一次风风速，防止一次风气流冲击对侧水冷壁，未完全燃烧的煤粉积聚在卫燃带上结焦；保持一次风粉均匀性，一方面是同层各角一次风管的风速均匀，另一方面是同层各燃烧器的风粉成比例。调节三次风，使火焰不贴壁；调节二次风使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧；调节一次风，使火焰长度合适；调节吸风机，保持炉膛负压在-70pa左右；既要保证煤粉在炉膛内充分燃烧所需要的时间，又要避免在下炉膛形成扩散燃烧。
3.6组织合理而良好的炉内空气动力场
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。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渣，因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边
3.7加强燃烧调整
避免大起大落，幅度太大。严格控制升温升压速度，防止出现两侧烟气温度偏差。
3.8加强锅炉运行的定期检查
正常巡回检查中，一定要注意检查燃烧器区及粉管闸板门前、后温度，发现异常，及时汇报，进行处理；减温水量不正常地升高，应进行吹灰；在负荷适当时要对水冷壁进行吹灰，降低炉膛的容积热负荷，高负荷运行时要加强受热面壁温的监视，防止超温。
4、总结
锅炉结焦问题的产生受多方面复杂因素的影响，它会给锅炉的安全连续生产带来严重的影响，。但是我们通过对结焦原因进行分析，排除结焦形成的主要因素，并针对性地提出了一系列的解决措施。经过实践证明，锅炉结焦事故是可以避免的，是可以保证锅炉生产的安全性、稳定性和经济性。
[1] 赵和权. 浅析锅炉结焦[J].黑龙江电力技术，2008,(2): 23-25.
[作者简介]：周小博，1981年5月生，男，广东湛江，工学学士，机械工程师，现任职于广东省特种设备检测研究院湛江检测院，主要从事锅炉、压力容器、压力管道等特种设备检验工作。