【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)生了氧化還原反應(yīng),例如在弱還原性氣體中,會使高熔點的三價鐵(Fe2O3)還原成低熔點的二價鐵(FeO)。因此在燃燒過程中,當(dāng)空氣量不足時,由于煤燃燒不完全,爐膛的還原性氣體一氧化碳(CO)增多,使灰中的化學(xué)成分發(fā)生還原反應(yīng),從而使灰熔點降低，結(jié)渣性增強(qiáng)；這時爐膛溫度即使不高,也可能產(chǎn)生結(jié)渣。當(dāng)灰處在氧化性氣氛中時，灰中的FeO氧化為Fe2O3，灰熔點升高，燃燒時不易結(jié)焦。設(shè)計提供的灰熔點，均為較強(qiáng)還原氣氛下得到的數(shù)值，因此以它估計結(jié)渣傾向時是偏于安全的?；胰埸c與氣氛的這種關(guān)系在鍋爐的設(shè)計和燃燒調(diào)整中被用來防止?fàn)t膛結(jié)渣。 一次風(fēng)門與二次風(fēng)門調(diào)節(jié)不當(dāng)鍋爐運行的配風(fēng)方式也是影響積灰結(jié)焦的主要因素。如果一次風(fēng)門與二次風(fēng)門調(diào)節(jié)不當(dāng),則會使?fàn)t膛內(nèi)煤粉與空氣的混合不好,造成煤在爐內(nèi)燃燒不良、煙氣溫度不均勻。在煙氣溫度高的地方,管壁溫度高,未燃盡的煤粉顆粒一旦粘結(jié)在上面繼續(xù)燃燒,將形成灰的粘附。在空氣少的地方,容易產(chǎn)生燃燒不完全,產(chǎn)生大量的CO,使灰熔點降低,導(dǎo)致結(jié)渣。此外,由于爐膛內(nèi)的煙氣處于劇烈的運動中,煙氣成分不斷變化,同一煤種的煤灰在不同部位的灰熔點可能不同,也促進(jìn)了結(jié)焦。 空氣動力工況 爐內(nèi)空氣動力場的特性對結(jié)焦的影響也很大。例如，直流燃燒器若存在整體高寬比過大、切圓直徑偏大、爐膛火焰偏斜、一次風(fēng)粉氣流貼墻等情況，都容易造成結(jié)焦；一次風(fēng)速過高沖擊對面爐墻，也容易造成結(jié)焦。燃燒器出口結(jié)焦或者燒損變形后，會改變出口氣流的方向，破壞正常的空氣動力結(jié)構(gòu)，使燃燒高溫區(qū)結(jié)焦加劇。此外，如果風(fēng)粉管路配風(fēng)不均勻，一部分燃燒器缺風(fēng)，而另一部分燃燒器風(fēng)量很大，也會影響爐內(nèi)的燃燒工況和貼壁氣氛，引起結(jié)焦。 制粉系統(tǒng)及給粉機(jī)故障煤粉細(xì)度和粒度分布對鍋爐結(jié)渣有一定影響，煤粉過細(xì)、過粗均可能引起結(jié)焦。煤粉細(xì)度視煤種與具體的鍋爐的結(jié)構(gòu)而定，應(yīng)通過試驗來確定。當(dāng)磨煤機(jī)出現(xiàn)故障時,煤粉顆粒變粗,進(jìn)入鍋爐的煤粉燃燒不完全,且燃燒后的灰粒容易產(chǎn)生離析,撞擊爐膛受熱面而產(chǎn)生結(jié)渣。當(dāng)給粉機(jī)運行不正常時,如給粉機(jī)堵塞,也會導(dǎo)致燃燒調(diào)節(jié)不正常,工況紊亂，發(fā)生結(jié)焦；嚴(yán)重時投油助燃，由于煤油的燃燒速度不同,會造成局部燃燒不全、還原性氣體增多,灰熔點降低,甚至還會造成煤粉和空氣在爐膛中分布不均勻,導(dǎo)致火焰偏斜,最高焰層邊移,而使燃燒后的灰渣得不到足夠的冷卻,進(jìn)而使灰粒與爐膛內(nèi)的水冷壁管接觸時,粘結(jié)在上面而形成結(jié)焦。 鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運行 鍋爐積灰結(jié)渣隨鍋爐負(fù)荷及煙氣溫度的增加而增加。當(dāng)鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運行,特別是超負(fù)荷運行時,爐膛熱負(fù)荷增加,溫度升高,灰粒得不到冷卻,在吹灰器吹不到的地方易形成積灰,如不及時吹灰清渣,當(dāng)熔融軟化的灰粘結(jié)在上面時會形成大面積結(jié)渣。 鍋爐設(shè)計不當(dāng)及安裝或檢修質(zhì)量不好鍋爐積灰結(jié)焦不僅與煤灰性質(zhì)有關(guān)，而且同鍋爐設(shè)計參數(shù)密切相關(guān)，主要是爐膛熱負(fù)荷（包括爐膛容積熱負(fù)荷和斷面熱負(fù)荷）、煤粉在爐膛內(nèi)逗留的時間、燃燒器結(jié)構(gòu)形式以及受熱面的布置等。爐膛容積設(shè)計過小,會使?fàn)t膛出口煙溫偏高,導(dǎo)致爐膛出口附近的受熱面結(jié)焦；爐膛斷面過小時,會使燃燒器溫度偏高、噴燃器附近水冷壁結(jié)焦；噴燃器安裝不好,會造成火焰偏斜而結(jié)焦；象爐膛最上排燃燒器與大屏底部距離過小，衛(wèi)燃帶敷設(shè)過多，水冷壁面積偏小等，都會造成爐膛溫度過高，引起爐膛結(jié)焦；風(fēng)機(jī)出力不足或爐墻漏風(fēng)過大,也會影響正常的動力工況而促進(jìn)結(jié)焦。在設(shè)計一臺鍋爐之前，首先要選擇好所燃用的煤種，即設(shè)計煤種。如果一臺鍋爐在建造和安裝過程中完全符合設(shè)計要求，那么，鍋爐在燃用設(shè)計煤種時，一般不會發(fā)生結(jié)焦或嚴(yán)重積灰的情況。但在實際鍋爐運行過程中，往往燃用的煤種接近或完全偏離設(shè)計煤種，這時就要產(chǎn)生一定程度的結(jié)焦或積灰，如果實際燃用煤種無法滿足設(shè)計要求時，必須考慮對鍋爐的設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以適應(yīng)所燃用煤種的要求。 煤質(zhì)發(fā)熱量過高或過低大家知道,煤的發(fā)熱量過低,對鍋爐的安全運行危害極大,但是對于按設(shè)計煤種設(shè)計的鍋爐來說,是不是煤的發(fā)熱量越高越好呢？答案是否定的。因此,要改變發(fā)熱量高的煤就是優(yōu)質(zhì)煤,就是好煤的觀念。這是因為當(dāng)燃煤的發(fā)熱量高于設(shè)計值太多時,爐膛溫度及出口煙溫驟升,即使燃用煤的ST值大于設(shè)計煤種的ST值,仍可能造成灰的熔融軟化,而導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦,甚至被迫停爐。在這種情況下,鍋爐結(jié)焦不是因為灰熔點低,而是因為所燃用的煤的發(fā)熱量太高造成的。華潤熱電廠據(jù)了解就是風(fēng)量設(shè)計不足，造成了嚴(yán)重的結(jié)焦，不能吃細(xì)糧。好了，下一步我們就來談?wù)劮乐瑰仩t結(jié)焦的措施。六、鍋爐防止結(jié)焦的措施鍋爐設(shè)計中防止結(jié)焦的措施（1） 鍋爐設(shè)計的前提眾所周知,鍋爐必須按一定的煤質(zhì)特性來設(shè)計制造。因此,正確地選定設(shè)計煤種,以期在電站建成后,從煤的產(chǎn)、供、銷、運等各方面都得到保證,是使機(jī)組能在設(shè)計條件下正常運行,充分發(fā)揮其應(yīng)有效益的基本前提,必須充分重視。根據(jù)對我國煤質(zhì)性質(zhì)及燃燒效果的分析,有些鍋爐結(jié)焦并非都是運行不當(dāng)或設(shè)計不正確的結(jié)果,而是煤質(zhì)根本不適于所用的燃燒方式。例如固態(tài)排渣煤粉爐燃用灰分高、灰熔點過低的煤,就不可避免地會嚴(yán)重結(jié)焦,而液態(tài)排渣煤粉爐或流化床燃燒鍋爐,則恰恰適用于這種煤種?？梢姼鶕?jù)煤種性質(zhì)選擇正確的燃燒方式,是避免燃燒某些煤種造成鍋爐結(jié)焦的根本性措施。電站鍋爐用煤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)鍋爐設(shè)計、運行等方面有較大影響的煤質(zhì)特性制定的，包括干燥無灰基Vdaf、干燥基Ad和Sd、收到基水分Mar、灰的軟化溫度ST作為主要分類指標(biāo)。（2） 正確設(shè)計爐膛結(jié)構(gòu),合理布置輻射受熱面過去爐膛設(shè)計最重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)是爐膛容積熱強(qiáng)度和爐膛斷面熱強(qiáng)度,整個爐膛設(shè)計合理的判斷指標(biāo)是爐膛出口煙溫應(yīng)低于燃料的灰熔點。然而對300MW及以上鍋爐爐膛設(shè)計的研究表明,大型鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計的指標(biāo)遠(yuǎn)不止這幾項。除爐膛容積熱強(qiáng)度Qv是指單位時間內(nèi)、單位爐膛容積中燃料所放出的熱量。、爐膛斷面熱強(qiáng)度Qa是指單位時間內(nèi)，單位爐膛截面上燃料所放出的熱量。外,還有燃燒器區(qū)域的熱強(qiáng)度單位時間內(nèi)、單位燃燒區(qū)域壁面上所放出的熱量。、爐膛輻射受熱面熱強(qiáng)度、最上層燃燒器中心距分隔屏式過熱器底部的高度、以及最下層燃燒器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指標(biāo)。加設(shè)這些指標(biāo)的目的是不僅要滿足爐膛燃燒和傳熱的要求,還要保證爐膛運行安全可靠。a、 爐膛容積熱強(qiáng)度的選取研究數(shù)據(jù)及理論分析表明,隨著鍋爐容量的增大,爐膛容積熱強(qiáng)度值相對減小。此外,近20幾年來環(huán)境法規(guī)的日益嚴(yán)格對鍋爐燃燒技術(shù)產(chǎn)生極大的影響,低NOx氮氧化物（NOx）是由空氣中的氧氣和氮氣反應(yīng)生成的，包括NO、NO2等，其中又以NO為主，但是空氣中的氧氣和氮氣在大氣狀態(tài)下并不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是因為燃燒形成的1200~2400℃的高溫環(huán)境為氧氣和氮氣反應(yīng)生成NO、NO2創(chuàng)造了條件，才造成了氮氧化物（NOx）排放，這就是氮氧化物（NOx）排放的形成機(jī)理燃燒原理與傳統(tǒng)的燃燒熱力學(xué)理論的矛盾,使國內(nèi)外都又采用保守設(shè)計、適當(dāng)增大爐膛容積的趨勢。在燃燒一般煙煤時,410t/h鍋爐的爐膛容積熱強(qiáng)度約為110～150kW/m3,1000t/h鍋爐的約為100～140kW/m3,而2000t/h鍋爐則在80～120kW/m3之間。對于灰分水分多、發(fā)熱量低及灰熔點低的劣質(zhì)煤,該值更應(yīng)選得小些。例如盤山電廠的500MW鍋爐,其校核煤種軟化溫度為1190℃,設(shè)計爐膛容積熱強(qiáng)度僅為88kW/m3。焦作電廠220MW鍋爐，煤種軟化溫度為1390℃,爐膛容積熱負(fù)荷為120 kW/m3 。華潤熱電廠135MW440t/h鍋爐，校核煤種軟化溫度1400℃， kW/m3 。b、 爐膛斷面熱強(qiáng)度的選取大容量鍋爐爐膛設(shè)計中,爐膛斷面熱強(qiáng)度數(shù)值的選取比爐膛容積熱強(qiáng)度更為重要,因為這一數(shù)值決定了爐膛形狀,直接影響爐內(nèi)的空氣動力工況。理論分析及研究數(shù)據(jù)表明，與爐膛容積熱強(qiáng)度相反,隨著鍋爐容量的增大,爐膛斷面熱強(qiáng)度值是相應(yīng)增大的。理論分析表明，爐膛斷面熱強(qiáng)度值大約與鍋爐容量的1/3次方成正比。研究數(shù)據(jù)表明,燃燒煙煤時,～,～ MW/m2。對灰熔點較低的煤種,則應(yīng)選取較小值,以防止火焰沖墻造成燃燒器區(qū)域結(jié)渣。 MW/m2 ， MW/m2 。c、 輻射受熱面的布置隨著鍋爐容量、參數(shù)的增大,為了使?fàn)t膛出口煙溫不致過高而引起嚴(yán)重結(jié)焦,大型電站鍋爐爐膛上部都布置有大量的輻射式分隔屏過熱器,而此處的煙氣溫度仍高于燃料灰熔點,這是爐膛內(nèi)易造成結(jié)渣、積灰的部位。通常設(shè)計此處煙溫不可過高,且采用較大的屏間橫向距離(～)來防止屏區(qū)結(jié)渣形成搭橋。 MW/m2 。（3） 燃燒器的設(shè)計a、 燃燒器功率的選擇和布置大容量鍋爐的特點是燃燒器數(shù)量多,必須多排布置。近年來,特別受到NOx排放量的限制,趨向于采用單支熱功率較小的燃燒器,因此需用燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度反映燃燒器區(qū)域火焰集中的情況。燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度隨鍋爐容量變化不大,～。對燃用灰熔點低的煤,為防止運行結(jié)渣可將高度方向的距離拉開,使燃燒器區(qū)域的溫度水平降低。例如某500MW鍋爐,保證了運行多年而不結(jié)渣。燃燒器高度確定后,還要校核最上排燃燒器至分隔屏過熱器底部的高度,以避免火焰直接沖刷屏底和滿足火焰有效燃燼高度；校核最下排燃燒器至冷灰斗轉(zhuǎn)角處的距離,避免火焰直接沖刷冷灰斗斜面。b、