0、引言
近年来，我国电力建设突飞猛进，火电机组的装机容量越来越大。但因我国各地动力煤煤质差异过大，炉膛结渣和受热面污染等现象较普遍，大渣掉落而砸伤冷灰斗水冷壁管，堵塞排渣口促使冷灰斗水封急剧汽化而引起炉膛负压波动，由此引起�；ざ鞫鳰FT，或被迫降负荷运行，个别锅炉曾发生严重事故，限制了锅炉出力，威胁机组的安全运行。本文针对某600MW超临界锅炉炉膛结渣分析原因并提出对策。
1、锅炉炉膛结渣的机理
通常，结渣的形成包括以下三个过程。
(l)初始沉积层的形成。炉管上灰沉积物迅速聚结的基本条件是存在一个粘性表面，粘性表面一般由硫酸钠、硫酸钙、钙与硫酸盐的共晶体等基本物质组成。粘性沉积物处于熔融或半熔融状态，对金属或耐火材料具有润湿作用，并且灰成分一般也能相互润湿，这样由于粘附作用而形成初始沉积层a
(2)一次沉积层的形成。随着初始沉积层的加厚，烟温升高，沉积速率加快，沉积物与沉积物之间以及沉积物与受热面之间粘接强度增加，沉积层表面温度升高，直至沉积层的熔融或半熔融颗�；静辉俜⑸潭纬烧承粤魈宀�，即捕捉表面。富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
颗�；�、
木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
(3)二次沉积层的形成。捕捉表面形成后，无论灰粒的粘度、速度及碰撞角度如何，只要接触到沉积层的颗粒一般均会被捕捉，使沉积层快速增加，被捕捉的固体颗粒溶解在沉积面上，使熔点或粘度升高，从而发生凝固而又形成新的捕捉表面，直到沉积表面温度达到重力作用下的极限粘度值时的温度，使沉积层的形成不再加厚，而使撞击上的灰粒沿管壁表面向下流动。结渣速度取决于一次沉积层的形成过程，各沉积层的形成均以惯性沉积为主，是否结渣以及结渣的程度与煤种、炉温、空气动力场等有关。
2、锅炉结渣原因分析
掺烧印尼煤期间，l、2号炉多次出现锅炉掉焦问题，2009年3月份l、2号锅炉共发生5次掉焦，锅炉掉焦瞬时正压最高达1196Pa，3月30日23时2号锅炉因掉大渣造成炉膛负压急剧波动而发生灭火，由于锅炉多次频繁发生掉大渣，为此成立攻关小组对掉渣原因进行了分析，主要内容如下。
2.1煤质特性
不同煤种煤灰的结渣特性相差甚远，主要与灰的化学成分及其矿岩结构特性有关，主要包括灰的熔融温度、灰渣粘温特性和灰成分。
一般说来，灰的熔融温度特性中，变形温度越低，则结渣性越强，软化温度与变形温度越接近，结渣性越强：熔渣粘度低的更易湿润受热面，因此，灰熔融温度低和熔渣粘度低的煤灰易结渣�；页煞种蠧a0、Mg0、Na20、K，O与Fe203，FeS2的含量高的结渣性强，其中Naz0、K20含量高的灰沾污性强；Al203和S102的含量高的结渣性就弱。
(1)印尼煤灰熔点较低，通过化验分析，印尼煤灰熔点T2温度1 130℃，属于强结焦性煤种，客观上为锅炉结焦创造了条件。
(2)煤的灰熔点是由灰的特性决定的，并不是简单的两种煤的算术平均值，但实际化验结果表明配煤灰熔点T2温度1130℃与印尼煤一致，因此表明配煤没有起到提高灰熔点的作用。
(3)印尼煤的灰分很小，即使体现出强结焦特性，但由于灰量较小，对于锅炉的影响相对较小，但混配后灰熔点没有增加，反而大大增加了灰的比例，因此使锅炉的结焦量增加。烧印尼煤多次掉焦，基本上都不是发生在吹灰过程中，因为锅炉结焦吹灰频度已经加大，从锅炉掉焦来看，焦相对疏松，如果在吹灰器吹扫范围内结焦，完全可以通过吹灰吹落焦块，而不会是目前结大焦自动脱落，表明结焦部位在吹灰器吹扫范围之外。
(4)煤粉细度及其均匀性指数对燃烧有重要关系，煤粉越细，越容易燃尽，越粗就越不易燃尽，就有可能产生火焰刷墙，或火焰中心上移，引起结渣；均匀性指数n越小，则煤粉中的粗颗粒越多，燃尽就差，同时也易产生火焰冲刷壁面，或因此而使火焰中心上移，引起结渣。
2.2炉内空气动力特性
炉膛内的烟气温度以及水冷壁附近的温度情况和介质气氛等都与炉内空气动力特性密切相关。正常运行工况下，高温的火焰中心应该位于炉膛断面的几何中心处，而在实际运行中，由于炉内气流组织不当，造成火焰中心偏移，高温烟气流冲刷水冷壁面，使熔渣在接触壁面前无法凝固而造成结渣。
2.3锅炉设计特性参数
锅炉燃烧一直存在一定偏斜，两台锅炉长期左侧温度偏高（分离器A、B侧），虽然目前锅炉具体结焦部位还不能确定，但通过多次掉焦前后的参数变化对比发现，两台锅炉的结焦部位有很大的一致性。如果说结焦影响了受热面的传热，那么掉焦参数稳定后应该使汽温的偏差减小，但恰恰相反，掉焦后反而造成偏差增大，而且非常明显，只能说明火焰偏斜是造成结焦的主要原因；掉焦前后垂直水冷壁出口A侧温度基本不变，而掉焦后垂直水冷壁出口B侧温度明显升高（升高10～20℃），几次掉焦前后l、2号炉上述几项参数的变化表现出明显的一致性，表明结焦的部位也基本相同，应该可以说明这不是一个偶然性的问题。由此也可以判定锅炉结焦主要集中在炉膛上方偏左墙位置。
3、预防锅炉结渣采取的措施
3.1正确设计炉膛结构
过去炉膛设计最重要的结构设计指标是炉膛容积热强度和炉膛断面热强度，整个炉膛设计合理的判断指标是炉膛出口烟温应低于燃料的灰熔点。对600MW的锅炉炉膛设计的研究表明，大型锅炉炉膛结构设计的指标远不止这几项。除炉膛容积热强度、炉膛断面热强度外，还有燃烧器区域的热强度、炉膛辐射受热面热强度、最上层燃烧器中心距分隔屏式过热器底部的高度、以及最下层燃烧器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指标。加设这些指标的目的是不仅要满足炉膛燃烧和传热的要求，还要保证炉膛运行安全可靠。设计燃烧器和选择假想切圆的原则应是在保证一次风射流引射和卷吸高温烟气，使其迅速着火和燃烧稳定的前提下，提高射流速度，减少偏转，避免出现在炉墙附近燃烧，尤其不能出现射流贴墙燃烧。为此，在设计燃烧器时，应控制单组燃烧器的高宽比，一般不要大于8。为避免产生风帘，两组燃烧器之间的有效间距通常不应小于1100mm，这样可减小射流两面的压差，提高射流刚度，防止射流贴墙或靠墙。在选择四角射流假想切圆时，考虑到射流进入炉膛后不可避免的要产生较大偏转，因此切圆直径不易过大，一般以600～800mm较为合适。根据试验研究和我国目前的运行实践证明，燃烧器在正常运行调整时选择上述数值，一般可避免射流偏转而引起的炉膛结渣。
合理选择和布置吹灰器。对于炉膛吹灰器没有布置或布置不足的电站锅炉，需要增加炉膛墙式吹灰器的数量以强化燃烧器区吹灰。某电厂机组炉由于水平烟道吹灰器数量不足，导致在燃用低灰熔点准东煤时高温过热器和高温再热器沾污严重又不能及时清除，积灰落至折焰角斜坡堆积，并将高温过热器和高温再热器管淹没，严重影响了烟气的正常流通，后在水平烟道增加一层4只吹灰器，积灰问题得到解决。
3.2保持适当的煤粉细度和均匀度
燃煤过粗会延迟燃烧过程，使炉膛出口烟温升高，同时烟气中会出现未完全燃烧的颗粒，这样会造成结渣。煤粉过细，煤灰易于黏附壁面，影响受热面传热。做好燃烧管理工作，进行全面的燃烧特性分析，特别是灰的成分分析及灰熔点和结渣特性分析，尽量用固定煤种，避免锅炉运行时煤种多变。保持合适的煤粉细度和均匀度，不使煤粉过粗，以免火焰中心上移，导致炉膛出口结渣。另外，做好灰粒的惯性输运。在三种灰粒输运机理中，扩散和热迁移主要是对初始沉积层的形成起作用。对具有潜在结渣倾向的煤，初始沉积层主要由挥发性灰冷凝而形成，具有较低熔点的碱金属和碱土金属硫酸盐，呈液态容易捕捉飞灰。对潜在结渣倾向小的煤，初始沉积层有一部分是由小颗粒的热迁移而产生，对惯性撞击灰的捕获能力较小。由于初始沉积层对锅炉的安全运行不构成影响，并且控制初始沉积层几乎是不可能的。因此，要控制锅炉的结渣，就要避免煤灰粒子向水冷壁惯性撞击。
3.3控制炉膛出口烟温
当有充足的空气量时，控制炉膛出口烟温是避免结渣的又一重要方面。炉膛出口烟温控制在规定范围内，一般可避免炉膛上部的结渣。为使炉膛出口烟温不过高，可采用调整燃烧和适当减少炉膛热强度的方法达到。
(1)合理配风。合理配风的唯一标准应是风、粉混合均匀，着火迅速和燃烧稳定。这样，炉膛出口烟温就会降低。配风不当使火焰中心上移，就使炉膛出口烟温升高：火焰中心下移，将使冷灰斗附近温度升高。因此，在运行中应注意配风，使火焰中心保持在炉膛中心。
(2)减少炉膛热强度。提高锅炉效率可减少燃料消耗，保证给水参数，减少锅炉饱和蒸汽的用量等均可达到降低炉膛热强度的目的。为避免炉膛热强度过大，应禁止锅炉在较大的超负荷工况下运行。
(3)降低火焰中心。采用四角布置燃烧器的锅炉，尽量利用下排燃烧器，同时下排二次风量不易过大，这样可使火焰中心下移。
3.4风粉配比的调整
(l) -次风与燃煤配比：风粉配比受燃煤指标的影响很大，当燃烧设计煤种或进行掺煤燃烧时风粉比要进行相应调整，这需要从实际运行经验中摸索数据。当磨煤机一次风投入自动时，给煤量跟踪一次风量，所以恰当的风粉比至关重要，经试验得出一次风量与给煤量的比例关系如表l所示。
(2)一次风与二次风量的配比：该配比能保证在机组一定负荷下输入炉膛的二次风量合适，即维持炉膛氧量正常，使锅炉充分稳定燃烧。经试验得出一次风量与二次风量最佳比例关系表如表2所示。
(3)二次风与三次风配比：改变二、三次风的比例对燃料燃尽有一定影响，虽然三次风量较小，但改变了三次风也就改变了二次风量即改变了配比。从炉拱处下射的二次风是燃烧所需空气的主要来源，同时起着携带已经着火的风粉混合物向下引射达到下炉膛足够深度的作用，从而延长火焰行程。而从前后墙下部喷入的三次风起着分级燃烧、调节火焰长度和补充完全燃烧所需空气的作用。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
(4)炉底注入热风的调节：炉底注入热风布置于下炉膛后墙，再热蒸汽温度主要是通过在炉膛底部注入热风予以调节的。在锅炉最大连续出力时，热风注入挡板开度为零，随着负荷的降低，逐渐增大炉底注入的热风量，并相应调整二次风，使总风量与燃煤量相适应。由于炉底热风的注入，抬高了炉膛火焰中心的位置，使得炉膛出口烟气温度升高，增加了再热器的吸热量，使再热汽温能够维持在额定值。
4、结论
本文通过某发电厂600MW超临界机组锅炉炉膛结渣的案例分析，得到了该炉膛结渣的主要原因，并提出了改进措施，有利于其他同类型电厂结渣问题的解决，为防止锅炉结渣危及到电厂的安全运行提供了有益的参考。
