火電廠鍋爐結(jié)焦的成因及防治

（青島松靈電力環(huán)保設(shè)備有限公司，山東 膠州 266300）

火力發(fā)電與社會供電體系密切關(guān)聯(lián)，電廠的發(fā)電量決定了社會的正常用電水平。在科學技術(shù)的引導下，電廠工程建設(shè)取得了顯著的成效，以火力發(fā)電為主的發(fā)電工程正有序地進行著?；痣姀S生產(chǎn)電能是借助燃料燃燒產(chǎn)生熱能，再通過“熱能-機械能-電能”等一系列轉(zhuǎn)換流程，最終輸送出大量的原始電能給用戶使用。鍋爐是熱力發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備，面對持續(xù)性的滿負荷作業(yè)狀態(tài)，鍋爐常會出現(xiàn)結(jié)焦問題而影響了發(fā)電廠的作業(yè)效率?？紤]到火力發(fā)電生產(chǎn)活動的安全可靠性，需深入分析鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象的成因及防治措施，本文就這一問題展開論述。

1 導致鍋爐結(jié)焦的相關(guān)因素

爐膛在燃料燃燒過程中會因溫度交替變化控制不當，導致未充分燃燒顆粒的粘合能力增強，從而使爐膛內(nèi)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。具體來說，造成鍋爐爐膛結(jié)焦的因素復(fù)雜多樣，多數(shù)與燃料質(zhì)量及設(shè)備性能相關(guān)，詳細情況如下：

（1）煤質(zhì)因素?；痣姀S可選擇的燃料種類較多，煤燃料是一種既經(jīng)濟又高效的常用燃料。從鍋爐實際運行情況判斷，煤燃料品質(zhì)是影響結(jié)焦的主要因素。煤粉在燃燒時，其灰份熔融特性形溫度、軟化溫度、熔化溫度等發(fā)生異常變化。飛灰的成分決定著其熔點，當煤粉中堿性氧化物含量大時，灰熔點低，容易結(jié)焦；當煤粉中氧化硅、氧化鋁含量大時，灰熔點高，就不容易結(jié)焦。

（2）鋼球因素。鋼球是鍋爐設(shè)備的一個組成部分，適用于原始煤燃料的粉碎處理，幫助鍋爐爐膛更加充分地燃燒煤燃料。鋼球質(zhì)量不合格也會造成不同程度的結(jié)焦現(xiàn)象，阻礙了煤燃燒效率的提升[1]。比如，由于鋼球質(zhì)量與實際生產(chǎn)要求不一致，使得大量鐵屑混入煤粉使原煤質(zhì)量不達標，從而增加了煤粉中的堿性氧化物含量，堿金屬氧化物是組成低熔點共熔體的重要成分。

（3）溫度因素。溫度是影響爐膛燃燒效率的重要因素，若操作人員無法正常的控制爐膛內(nèi)溫，很容易引起結(jié)焦等各種問題。一般情況下，在爐膛內(nèi)溫過高狀態(tài)下，結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生的概率越高。這是由于燃燒器區(qū)域的溫度越高，飛灰就越容易達到軟化狀態(tài)或熔融狀態(tài)，產(chǎn)生結(jié)焦的可能性就越大。另外，煤粉中易揮發(fā)的物質(zhì)氣化也越強烈，也為鍋爐發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象創(chuàng)造了條件。

（4）監(jiān)測因素。鍋爐進行熱能生產(chǎn)環(huán)節(jié)缺乏針對性的監(jiān)測系統(tǒng)，爐膛燃燒剛開始出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象未能及時發(fā)現(xiàn)并處理，造成結(jié)焦問題越來越嚴重，進而影響了鍋爐設(shè)備的燃燒性能。如：旋轉(zhuǎn)鍋爐操作中因爐膛內(nèi)溫持續(xù)增加，常在熱面管壁上先形成淺薄層結(jié)焦，持續(xù)一段時間未處理才會生成大厚度的焦炭顆粒。作業(yè)人員因缺少監(jiān)控系統(tǒng)為指導，未能及時發(fā)現(xiàn)鍋爐結(jié)焦問題。

2 鍋爐結(jié)焦造成的諸多危害

造成鍋爐結(jié)焦的成因是復(fù)雜多樣的，由此產(chǎn)生的危害問題也十分嚴重，在很大程度上約束了火電廠生產(chǎn)電能的效率。試驗發(fā)現(xiàn)，鍋爐結(jié)焦的程度不一，如圖1所示，但均會對設(shè)備會造成性能受損、壽命減短、老化加速等諸多不良影響，具體表現(xiàn)如下：

（1）性能受損。爐膛內(nèi)結(jié)焦降低了鍋爐應(yīng)有的性能指標，直接影響了燃料燃燒的效率。如：結(jié)焦會引起過熱汽溫升高，并導致過熱汽溫、再熱汽溫減溫水開大，甚至會招致汽水管爆破；結(jié)焦會使鍋爐出力降低，嚴重時不得不中斷鍋爐的作業(yè)狀態(tài)；結(jié)焦易成灰渣大塊，嚴重時使渣溝受堵，不得不降負荷運行。

圖1鍋爐結(jié)焦的級別

（2）壽命減短。結(jié)焦若熔合成大塊時，重力也隨之增大且從上部落下，導致砸壞冷灰斗水冷壁。低負荷運行條件下，結(jié)焦過多易導致燃料燃燒不穩(wěn)定，嚴重時爐膛內(nèi)會出現(xiàn)熄火問題。此外，結(jié)焦最嚴重的危害在于結(jié)焦會縮短鍋爐設(shè)備的使用壽命，故障率高而增加了檢修次數(shù)，使火電廠運營成本明顯增多。

（3）老化加速。設(shè)備老化是火電廠急需解決的問題，大部分鍋爐設(shè)備均面臨著老化的危害，而結(jié)焦現(xiàn)象則是加速老化的一大因素[2]。鍋爐的大焦塊掉下后，瞬間產(chǎn)生大量的水蒸氣使爐底漏入大量冷風，造成燃燒器區(qū)域煤粉火焰著火狀況的嚴重惡化，使爐膛負壓產(chǎn)生劇烈波動而引起鍋爐滅火。

3 防范鍋爐結(jié)焦問題的綜合策略

從電力生產(chǎn)系統(tǒng)分析，鍋爐設(shè)備是燃料燃燒的主要設(shè)備，處理爐膛結(jié)焦問題是減小鍋爐故障發(fā)生率的必備措施，從而增強鍋爐燃燒的性能；從經(jīng)濟收益角度考慮，防范鍋爐結(jié)焦可提升火電廠生產(chǎn)電能的效率，在提高燃燒效率的同時創(chuàng)造更多的實際經(jīng)濟收益。因此，新時期火電廠工程建設(shè)階段，應(yīng)注重鍋爐結(jié)焦的防范處理，創(chuàng)建穩(wěn)定可靠的鍋爐操控環(huán)境，細分只要有以下幾個方面：

（1）燃料篩選。目前，火電廠多數(shù)采用煤炭作為主要的燃燒原料，煤料質(zhì)量對鍋爐結(jié)焦的影響很大。火電廠選用煤燃料時應(yīng)進行嚴格的篩選，選出更加符合鍋爐燃燒標準的煤塊，使其在爐膛內(nèi)充分燃燒以減小結(jié)焦的可能性。如：配備自動選煤機對原始煤料反復(fù)篩選；投入高質(zhì)量的煤塊完成熱能生產(chǎn)任務(wù)。

（2）溫度調(diào)控。爐膛內(nèi)溫必須加以嚴格地控制，值班人員需參照實際情況調(diào)整溫度，避免高低溫轉(zhuǎn)換不均衡造成的結(jié)焦問題。一般情況下，可安裝電子測溫儀實施溫控作業(yè)，24 h對爐膛內(nèi)溫全面監(jiān)控[3]。值班人員掌握結(jié)焦特性之后，根據(jù)測溫儀上的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)溫差，避免煤灰顆粒聚集過多產(chǎn)生的結(jié)焦。

（3）及時清焦。當鍋爐處于停止作業(yè)狀態(tài)下，安排清理人員對爐膛內(nèi)的淺薄層結(jié)焦及時清理，保持爐膛內(nèi)壁不會形成初始結(jié)焦層。此外，可把吹灰器安裝在鍋爐設(shè)備的適當位置，如圖2所示，定時吹掃爐膛內(nèi)壁的炭灰顆粒層。設(shè)置自動化控制系統(tǒng)，自動監(jiān)測并清理爐膛內(nèi)的結(jié)焦層程度，超出爐膛承受范圍后要及時處理。

圖2 聲波吹灰器的應(yīng)用

（4）分時作業(yè)。分時段作業(yè)是防范鍋爐因長時間燃燒作業(yè)造成的結(jié)焦現(xiàn)象，同時也降低了設(shè)備正常生產(chǎn)環(huán)境下面臨的荷載大小。如：用電高峰期，鍋爐處于24 h持續(xù)燃燒產(chǎn)熱，此時要注意結(jié)焦問題的監(jiān)測與處理以避免類似問題的出現(xiàn)；在用電低峰期，應(yīng)適當?shù)販p短鍋爐燃燒的時間，定期對爐膛內(nèi)壁清掃焦層。

（5）控制中心。對鍋爐燃燒中心的距離進行適當控制，能夠防止灰渣撞擊爐膛內(nèi)壁造成的結(jié)焦現(xiàn)象。這是因為，煤燃燒產(chǎn)生的灰渣撞擊爐壁后易粘附在壁上，若清除不及時便會出現(xiàn)結(jié)焦且越積越多，因此，使鍋爐燃燒中心處于有效位置，降低了火焰中心偏斜、貼邊、粘附等問題的發(fā)生，改善了鍋爐設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率[4]。

（6）人員培訓。制定科學的人員培訓計劃，提高參與鍋爐設(shè)備生產(chǎn)控制人員的專業(yè)技能，使其深刻認識到鍋爐結(jié)焦的危害性，并及時采取處理方案解決問題。企業(yè)可引入虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)，建立虛擬化鍋爐操控環(huán)境，引導生產(chǎn)人員科學地控制鍋爐燃燒過程中的狀態(tài)，提前防范結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)束語

總之，伴隨著社會用電量的大幅度增加，企業(yè)及個人用戶每年用電的需求量也呈持續(xù)上升的趨勢，火電廠鍋爐設(shè)備的運行荷載也明顯增大。鍋爐是整個火電廠發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，也決定著煤炭燃燒效率，鍋爐爐膛發(fā)生結(jié)焦對發(fā)電是極為不利的，盡快解決火電廠鍋爐結(jié)焦問題是發(fā)電廠需要重點研究處理的問題。

[1]張孝禮.大型火電廠鍋爐“四管”爆漏原因分析及防治對策[J].寧夏電力，2009，15（12）：43-44.

[2]王 剛，王洪星，譚衛(wèi)東.鍋爐結(jié)焦的原因分析及防范措施[J].黑龍江科技信息，2010，25（6）：82-84.

[3]朱紹才，宋 暢，王月明.四角切圓鍋爐燃用神華煤防結(jié)渣技術(shù)[J].熱力發(fā)電，2011，20（13）：15-17.

[4]劉先榮.廣州發(fā)電廠220t/h鍋爐結(jié)渣原因分析及對策[J].湖北電力，2011，22（5）：10-12.