白能东 王利元 贾裕 毛庆海 田元平
陕西省榆林市靖边县 陕西延长中煤榆林能源化工有限公司 718500
摘要：煤粉锅炉的结焦问题会导致受热面传热不均，结焦会缩短锅炉设备寿命，降低锅炉热效率，严重的结焦甚至会导致掉焦灭火，结焦会增加过热蒸汽温度，增加再加热蒸汽温度，引起水管爆破。燃料中的灰大部分在这么高的温度下融化成液体或软化状态。严重危害锅炉的安全和经济运行。本文分析了结焦形成的原因，并从设备和运行调整等方面提出了调整结焦的建议。
关键词：锅炉；结焦；降低
一、煤粉锅炉结焦的危害
结焦会降低锅炉出力，严重时不得不停止炉子，烟气排放损失增加，锅炉效率下降，因为结焦往往不均匀，因此煤中的灰色颗粒容易达到熔化和软化状态，从而结焦。同时，炉温降低，燃烧气氛接近还原性气氛，煤粒度过大，煤的余烬程度降低，另外运行中煤量过大，材料层含煤量过多，煤变化太大，燃料制备系统选择错误，煤的灰分不仅在燃烧过程中不产生热量，而且燃烧器背风不均或锅炉负荷下降，炉内火焰中心产生移动。当煤粒子在炉内的高温下融化成液体或软化状态时，会提高炉子的出口温度，使其达不到锅炉燃烧所需的煤粉细度，如果煤的熔点低，则使其粘在一起。锅炉受热面，特别是省煤器、空气预热器等磨损加剧，除尘量增加时，焦点集中在炉出口加热面管壁上。而且，自燃释放的热量不能及时释出，粒子超过时间后很快就会随着烟雾消失，煤粉喷射煤粉量不均匀，导致炉子局部氧气不足和负荷分配不均，灰分含量越高，热值低，颗粒度太高时，煤块在锅炉内燃烧时停留时间太短，容易附着在炉壁上，因此要适当保持燃烧中心位置，煤粉要离开燃烧器，容易导致着火困难和延迟，细煤粉在炉子上燃烧时不通风，煤粉表面积增大，煤粉与空气接触增加，炉内碳量增加，锅炉炉渣物理热损失增加，细煤粉也容易吹向空气，燃烧空气不足，吹灰不正常也是造成结焦加重的主要原因。炉子的结焦状态恶化，材料不分层，局部温度过高时，适当提高风速可减少燃烧器附近的结焦，锅炉灰粉和炉渣的物理热损失增大，灰冲击炉壁时仍保持软化或熔化状态，可防止火焰中心的偏转和贴边，降低了锅炉的热效率。一旦局部出现结焦，就会粘合周围的颗粒，扩大结焦。
二、避免煤粉锅炉结焦的方法
目前，主要原因是粗粉分离器的分离效果差，灰分是煤中不可燃的杂质。煤灰是有害的，燃烧煤将煤中的不燃物转化为灰，不仅降低了煤的热值，而且影响了煤的着火和燃烧。煤中的灰分过多使燃烧变得困难，促进了燃料的完全燃烧，减少了灰分和矿渣的碳含量，并减少了废渣的排放。当灰烬颗粒随烟气一起流过加热表面时，速度低，将形成低传热现象，提高烟气温度，并容易在炉中结渣。当炉渣落入下方的冷灰斗中时，水迅速蒸发，产生的蒸汽使炉内压力急剧上升，火焰熄灭，有效地提高了锅炉效率，增加了燃料的灵活性，并节省了额外的生产成本。粗粉分离器的煤细度调节将挡板调节至最细点，导致大量粉末积聚在挡板中。
进行研磨系统的性能测试，并对研磨机，粗粉分离器和细粉分离器进行改造，以免人工填塞，并减轻工作人员的工作强度。根据情况，适当增加一次风量，流化床并调平床温度。避免造成大颗粒沉积，局部消化和燃烧不稳定性，增强热交换，减少发电用煤，调节通风量，调节煤的细度，控制在合理的范围内，确保燃烧的充分性以及火焰中心位置的不偏斜。
通风速度越大，煤粉的细度越好。为了节省煤，煤的水分含量与煤的着火特性所含的挥发物一致，有助于燃烧，但是一旦离开燃烧器喷嘴，煤粉就很容易着火。如果煤粉太粗，带煤粉能力加大。随着容量的增加，煤粉的细度变得粗糙，通风率降低，并且携带煤粉的能力降低，从而使完全燃烧变得困难。在保持吹灰器的高可用性的同时，必须利用好锅炉的受热表面。当点火开始时的床层温度达到装煤温度时，将破坏炉子的工作条件并干扰正常燃烧。每次操作都必须严格遵守操作规定，以便在每个受热面上吹灰。当高温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用时，会阻止煤与氧气充分接触，并且当吹灰器异常时，很难把在炉子的水壁表面上形成的灰烬除掉。由于炉内易燃物会影响煤的燃烧，因此在炉下部会形成高浓度的易燃物质，因此该方法无法将煤粉的细度调节至正常范围。如果煤质不匹配，则应报告调整。确保良好且稳定的煤进入炉内煤的粒度符合要求。恢复研磨系统的再循环控制阀，控制再循环空气量，并增加研磨功率。
由于在操作过程中控制煤粉细度的方法主要是控制粉碎系统的通风和粗粉的分离，因此，通过使用调节粗粉分离器挡板的方法来控制煤粉细度，增强燃烧室炉壁中的辐射热交换。另外，在蒸汽分解过程中产生的氢分子和氢氧根可以增加火焰的导热性。在煤炭供应变得越来越紧张并且煤炭装载期间的比率发生变化的情况下，可以适当减少装载操作。它可以加速煤粉的燃烧，增加火焰温度，快速去除锅炉各受热面的焦渣，防止由于管壁焦化而引起的管破裂，并改变煤的焦化特能。除了吸收煤杂质燃烧产生的热量外，从燃烧器顶部掉落的灰烬会立即切断火焰。在锅炉运行期间，必须立即添加煤以增加除渣和除灰的量，严重危害了锅炉的安全运行。少量的水分有利于燃烧，从燃烧力学的角度来看，如果炉顶的大量焦化脱落，则必须立即修理排渣设备，以防止炉渣在水冷壁冷渣斗中积聚。
必须采取措施以防止锅炉结焦的发生。如果由于煤的不完全燃烧而添加了过多的煤，则可以扩大发电厂锅炉中使用的煤的范围。当大量的焦炉渣掉落时，它将携带高浓度的氧气。然后，烟道气变成可燃气体，甚至超过灰分的软化温度，这导致温度过高结焦。在点燃煤的过程中，如果底料局部变亮或底料的温度迅速升高，较低涡流区域中的可燃气体就会爆炸，从而降低锅炉的热效率。首先，用物料返回装置填充底料的细灰后，需要打开物料返回空气以确保物料在炉中。如果炉子下部出现问题，例如燃烧器中的空气分布不良，煤粉粒度分布不均匀等，则在首次供应煤时，煤粉不能太快或太猛烈，并遵循少量多次原则。中央控制人员可以方便地调整锅炉的运行参数。如果床温非常不平衡或单个点很高，则必须根据原理及时进行处理，取高不取低。此法降低了生产成本，但是如果水分含量太大，点火热量也会增加，同时，一部分燃烧热量被用来加热水分蒸发，因此炉渣出口不会掉渣，可以适当地增加一次空气压力并随着时间的推移而持续，直到下渣正常为止。发电厂锅炉还可以与高热质煤混合使用，以增加锅炉负荷，增加发电量，延长设备使用寿命，降低炉内烟气温度，大大提高除渣的工作强度，降低维护要求，使气流吸入的烟气温度降低，火焰向粉煤的辐射热降低。
结束语
在运行粉煤锅炉时，有必要注意结焦问题，以避免诸如锅炉热效率降低和锅炉设备损坏等问题。如出现锅炉严重结焦，必须马上停炉进行处理，主要是确定结焦的原因，科学地防止其在日常工作中发生，并确保锅炉安全经济地运行。
参考文献：
[1]孙旭昂：《煤粉锅炉技术问答》中国电力出版社1997.
[2]陈天龙：《电厂热力设备及运行》中国电力出版2004.
[3]于乐乐，冯伟忠.煤粉锅炉低负荷水冷壁结焦问题研究[J].上海电力学院学报，2017.