锅炉结渣原因分析及预防措施

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锅炉结渣原因分析及预防措施

1、引言

内蒙古某热电有限责任公司1#锅炉于2001年9月投产，系哈尔滨锅炉厂生产的hg-670/13. 7-ym13型超高压、一次中间再热、固态排渣煤粉炉，制粉系统采用正压直吹式系统，配有5台mps-170型中速磨煤机。

该炉自投产以来，结焦现象十分严重。炉膛结焦后，水冷壁被大面积的焦块遮住，炉内正常的换热过程被打破，导致换热推迟，过热器超温，减温水量增大，排烟温度升高，热效率降低。另外，炉膛内的焦块落下时不仅引起炉膛负压的波动，导致mft（主燃料跳闸）动作，锅炉频频灭火，而且大块的焦还砸坏冷灰斗，影响捞渣机的运行。结焦问题已严重影响该炉的安全、稳定、经济运行，亟需找出导致结焦的主要原因，并采取相应措施加以解决。

2、锅炉基本情况介绍

2.1设备及主要参数简介

该炉呈“Ⅱ”型布置，平衡通风，炉膛宽度和深度均为11600mm，高度为40000mm，炉膛四周为膜式水冷壁，炉膛上方布置有前屏过热器，炉膛出口布置后屏过热器，水平和尾部烟道中按烟气流向依次布置对流过热器、再热器热段、再热器冷段、省煤器和空气预热器，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机http://www.ahsrst.cn压制的生物质颗粒燃料。

锅炉主要设计参数如下：

额定蒸发量 670t/h;

锅筒工作压力 15.89mpa;

过热蒸汽压力 13.7mpa;

过热蒸汽温度 540℃；

再热蒸汽温度（人／出口） 317/540℃；

再热蒸汽压力（入／出口） 2,6/2.4mpa；

热风温度 339℃；

排烟温度 137℃：

锅炉效率 92.05%。

锅炉燃烧方式为四角喷燃切圆燃烧，各角沿高度方向布置有5只一次风喷口、7只二次风喷口及2只油配风器喷口，分上下两组排列，均等配风，气流形成逆时针假想切圆，切圆直径为+864mm。燃烧器设计参数见表1。

2.2煤质特性

该炉设计煤种为烟煤（海渤湾老石旦、准格尔煤田），实际燃用煤种为准格尔小窑煤，两种煤的煤质分析数据见表2和表3。

两种煤的结渣特性用煤灰软化温度st作为判别，由表2知：两者的软化温度st >1500℃，属不易结渣煤；用灰成分结渣指数r。来预测结渣。经计算，设计煤种r=0.55，现用煤种r。=0.10，设计煤种与现用煤种均属不易结渣煤。因此，煤质特性不是影响该炉结渣的主要因素。

3、炉内空气动力场冷态试验

3.1试验内容及方法

(1)冷态模化计算。

在实炉上进行冷态等温模化试验，除了保证煤粉燃烧器出口气流的雷诺数达到自模区，还要按照冷、热态时煤粉燃烧器一、二次风出口气流动量比相等的原则进行，此次冷态模化试验按设计参数进行。

(2)煤粉燃烧器一、二次风速度调平。

根据一次风管道上靠背管流量系数的标定结果和二次风挡板特性曲线，定出冷态空气动力场试验时一、二次风速度。

(3)炉内空气动力场试验。

在每个风喷口上捆-绑示踪烟花，分层按模拟试验风速引燃烟花，进行空气射流轨迹示踪，利用摄影、摄像技术将该过程记录下来用于分析炉内的空气动力场情况。摄像平台及定位灯的布置如图1、图2所示。

3.2炉内空气动力场试验结果

炉内空气动力场烟花示踪试验是在炉膛出口负压30—50pa、二次风风速40～45m/s、一次风风量17～19m3／s情况下进行的。一次风烟花示踪试验结果见图3。

由图3可以看出，1—4层一次风射流形成的切圆逆时针旋转，由于同层四角风速不均，部分变形为椭圆形，直径5700～7100mm，切圆中心向炉膛右侧和后侧偏移1～2m，右水冷壁、后水冷壁、左水冷壁局部偏斜严重，有射流刷墙。

二次风烟花示踪试验结果见图4。

由图4可以看出，二次风射流形成的切圆逆时针旋转，直径5500～7500mm，最大值达到+7900mm，切圆中心向炉膛右侧和后部偏移l—2m，右水冷壁、后水冷壁、左水冷壁局部、前水冷壁局部射流冲刷严重。下组燃烧器烟花示踪试验结果见图5。

由图5可以看出，下组燃烧器射流形成的切圆逆时针旋转，直径7000～7500mm，数值很大，切圆中心多数向炉膛右侧和后部偏移1—2m，四面水冷壁都有明显的射流冲刷，右水冷壁、后水冷壁、左水冷壁局部和前水冷壁局部尤为严重，与炉膛观察的水冷壁结渣严重区域相一致。

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4、结渣原因分析．

4.1炉内实际切圆太大

切向燃烧在炉内形成强烈旋转上升的气流，气流最大切向速度的连线构成炉内实际切圆。实际切圆是切向燃烧的一个重要参数，它对炉膛结渣、稳燃以及炉膛出的烟速、烟温偏差均有重要影响。实际切圆偏大则易引起结渣，实际切圆偏小则影响燃烧的稳定性，因此保证适中的实际切圆直径非常重要。

该炉假想切圆直径为∮864mm，冷态空气动力场试验表明实际切圆直径为8000—9000mm。一般认为，实际切圆相比炉膛断面的当量直径的范围在0.4～0,8之间，综合考虑煤质特性及稳燃、结渣问题，对于烟煤应取较小值。本炉的实际切圆相对直径大于0.7，运行时易造成水冷壁结渣。

4.2炉膛结构设计不合理

从炉膛结构方面来看，炉膛断面越大，炉膛越高，越不易结渣。该炉炉膛断面为正方形炉膛，宽度和深度都是11600mm，炉膛高度是40000mm，上一次风喷口至屏式过热器下沿的高度为13000mm，燃烧器整体高度为6835mm，这些数值与同容量锅炉相比均较小，导致炉膛容积热负荷、燃烧器区域壁面热负荷较高，增大了结渣的可能性。

4.3炉膛底部漏风严重

该炉排渣机液压关断门由于损坏密封不严，造成炉底漏风十分严重。炉膛漏风使炉膛内的温度水平降低，炉内吸热减少，炉膛上部温度升高，特别是炉底漏风，会使火焰中心上移，引起炉膛顶部受热面结焦。该炉炉顶大屏结焦多属此种情况。

4.4燃烧器调整不合理产生还原性氛围

该炉自投运以来由于煤粉流动性、干燥度及输粉管的通畅性等原因造成四角给粉不均匀的情况比较常见。四角风粉不均会造成炉内局部缺氧燃烧产生还原性氛围，在这种气氛中，灰中熔点较高的fe0会还原成熔点较低的fe0，能使灰熔点降低300～350℃，大大增加了结渣的可能性。

4.5射流两侧补气条件差异较大

该炉燃烧器轴线与水冷壁夹角al为42。和a248°，两侧区域不对称，由于a2 >al，因此a2侧的补气条件比a1侧充分，a2侧的静压高于ai侧的静压，在此压差作用下，射流向al侧倾斜，气流容易贴边而产生结渣。

5、炉内结渣的防治措施探讨

5.1减小燃烧器安装切圆直径

该炉冷态空气动力场试验表明，实际切圆很大，应该减小。可在各层一次风、二次风喷口内安装导向档板，使射流逆向偏转，这样通过改变射流角度达到减小假想切圆直径的目的，从而减轻水冷壁结渣。

5.2适当提高一次风速

一次风速对射流刚性的影响很大，提高一次风速可有效增强一次风射流的刚性，避免由于射流两侧静压差的作用而产生偏斜，也避免了一次风射流直接冲墙而产生的结渣。

5.3确定煤粉合适细度

该炉各台磨出口分离器档板开度为35%～40%，煤粉细度r90为20%～26.8%，较设计值r90=16%增大。煤粉颗粒变粗使炉膛内的煤粉火炬拖长，粗粉会因惯性作用直接冲刷受热面，而且燃烧后的灰粒容易离析、撞击炉膛而结渣。另外，粗粉燃烧

温度比烟气温度高很多，熔化比例高，也易冲墙结渣。

5.4加强吹灰器和除渣设备的运行和维修管理

运行各值要加强对吹灰器的现场检查，必须严格按运行规程对各受热面进行吹灰，发现吹灰器因泄漏、卡涩或程序控制失灵，应及时手操退出，避免吹坏炉管和烧坏吹灰器。要经常安排少量吹灰器轮流大修，保持吹灰器较高的可用率。出渣设备发生故障应立即修复，防止冷灰斗内产生堆渣现象。

6、结论

燃煤锅炉的结渣问题十分复杂，影响因素很多，与煤质特性、炉膛热力参数、燃烧器的结构、炉内空气动力工况、锅炉运行参数等密切相关。防止及解决炉内结渣问题的主要措施应从改善炉内空气动力工况人手，通过炉内空气动力场试验去分析结渣的主要原因，如切圆直径，气流的偏斜情况，一、二次风的配比，燃烧器的布置，炉膛结渣部位等，然后提出对应的解决方案，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑颗粒燃料

锅炉：火电厂锅炉结渣问题分析及预防措施2017-03-19 14:34 | #2楼

随着国民经济的日益增长，电力的发展也向着大容量、经济、环保的方向迈进，在我国火力发电厂也成为了电力发展的中坚力量。火力发电厂能否安全稳定的运行，与电网的安全之间的关系也日趋紧密，而作为火力发电厂主要组成部分的锅炉，能否安全有效的运行，也间接影响着电网的安全。

近几年来，锅炉的发展非常迅速，国内300mw以上的机组，已成为我国电力的支柱。随着锅炉容量的不断扩大，再加上引进的技术原因和安装过程中存在的问题以及锅炉运行水平没有能及时跟上，锅炉在运行中存在很多问题，对锅炉的安全运行与经济运行造成了很大的危害，锅炉结渣就是其中普遍存在的问题之一，下面就对结渣的机理、危害及预防逐一进行分析和总结。

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一、结渣的危害

在电站煤粉锅炉中，熔融的灰渣黏结在受热面上的现象叫结渣，结渣对锅炉的安全运行与经济运行会造成很大的危害，其主要影响可归纳为下面几个方面：

1、对炉内传热的影响而降低锅炉效率

当受热面上结渣时，由于渣的导热系数很低，因而热阻很大，使炉内受热面的吸热能力大为降低，以致锅炉烟温升高，排烟热损失增加。如果在燃烧室出口结渣，在高负荷时会使锅炉通风受到限制，以致锅炉内氧量不足。如果在喷燃器出口结渣，则影响气流的正常喷射，这些都会造成化学不完全燃烧和机械不完全燃烧损失的增加，从而降低了锅炉效率。

2、降低锅炉出力

受热面结渣会是烟温升高，从而使主汽温度升高，为了保证主汽温度，就需要降低锅炉出力。

3、高温腐蚀的出现

在结渣前，灰和烟气复杂的化学反应，有时会出现高温腐蚀，而且锅炉压力的升高，就越容易缠上高温腐蚀。

4、造成受热面爆管

结渣使受热面受热不均，再加上结渣形成的热偏差，很容易导致受热面爆管。

5、造成锅炉灭火和停炉

结渣比较严重时，如果除渣时间过长，大量冷空气进入炉内，易形成灭火，有时大渣的滑落也可以将火压灭。如果炉膛出口或者冷灰斗被封堵，还会造成停炉。

二、结渣的机理

既然要介绍结渣的形成机理，就要首先介绍炉内受热面的沾污和积灰，受热面的玷污和积灰可以看做是结渣的前奏，它们之间是相互有机联系的。那么是什么力量是灰粒沉积在受热面上的呢?一般来说只要有下列几个作用力：

1、分子之间的吸引力。当灰粒直径小于3m时，分子间的吸引力就比灰粒本身重力大，使灰粒在受热面飞过时受到吸引。

2、重力沉淀。灰粒较大时，就肯能由于重力而沉降在受热面。