结焦是锅炉运行中比较普遍的问题,一般情况下,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,运行中通过吹灰很容易除掉。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使结焦不断发展。在燃烧过程中,煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发,成气态进入烟气中,当温度降低时凝结,或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。或者凝结在飞灰颗粒表面,成为熔融的碱化物膜,然后粘附在受热面上形成初始结焦层,成为结焦发展的条件。

    1 锅炉结焦的原因分析

    1.1 选择合理的炉膛出口温度。

    根据经济技术比较,对煤粉炉最经济的炉膛出口温度在1200~1400度之间,但实际上,为了防止对流受热面结渣,炉膛出口温度不能过高。在炉膛出口布置屏式受热面的锅炉,对一般性结渣性煤应小于1200度。

    1.2 控制合理的炉内过量空气系数a。

    过量空气系数a增加,受热面的积灰、结渣趋势减弱。主要归因于炉膛出口烟温降低,炉膛壁面处的烟温降低。A过低容易造成氧量不足,在炉内出现还原性气氛,熔点较高的Fe2O3还原为熔点较低的FeO,从而使灰熔点大大降低,这样就增加了结渣的可能性。

    1.3 保证空气和燃料的良好混合,避免在水冷壁附近形成还原性气氛,防止局部严重积灰、结渣。

    当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时,尽管炉内总空气量大,但仍会出现局部区域的炽热焦碳和挥发分得不到氧量而出现局部还原性气氛。当煤粉炉烟气含氧量低于3时,由于局部缺氧,将会使CO含量急剧增加。

    1.4 在影响结焦的因素中,煤质特性起这主要的作用。煤粉在燃烧时,其灰份熔融特性用变

    形温度t1,软化温度t2和熔化温度t3来表示,软化温度t2的高低是评价煤灰是否容易结焦的主要指标。飞灰的成分决定着其熔点,当煤粉中碱性氧化物含量大时,灰熔点低,容易结焦;当煤粉中氧化硅,氧化铝含量大时,灰熔点高,就不容易结焦。

    1.5 应用各种运行措施控制炉内温度水平。

    第一,炉内温度水平高,将使煤中一些易挥发碱性氧化物汽化或升华(1400度以上),使碱金属化合物在受热面上凝结(1000~1100度)。碱金属直接凝结在受热面上会形成致密的强黏结性灰。第二,可在初始灰层中形成产生低熔点复合硫酸盐反应的条件,还会使含有碱性化合物的积灰外表层黏结性增强,加速积灰过程的发展。第三,煤灰呈熔化或半熔化状态,熔融灰会直接黏在受热面上,产生严重结渣。