关于解决直流锅炉结焦问题的措施

摘要：在工业快速发展的背景下，直流锅炉在生产中扮演着重要角色，但是结焦一直是影响其稳定运行的重要障碍。文章对于直流锅炉结焦的原理、影响因素进行分析，再者结合临河发电掺烧疆煤使用情况，对于结焦的情况进行研判，并且提出对应的应对措施，期望可以保证直流锅炉处于稳定的运行状态。

关键词：直流锅炉；结焦问题；发电业务

直流锅炉作为现代工业和能源领域中的重要设备，其高效稳定的运行对于保障生产安全和提高经济效益具有重要意义。然而，在实际运行过程中，结焦问题常常困扰着操作人员和维护工程师，成为影响锅炉性能和寿命的关键因素之一。结焦不仅会导致热效率下降，还可能引发安全事故，因此，研究和解决直流锅炉结焦问题显得尤为迫切。

一、直流锅炉结焦的原理分析

直流锅炉结焦，是一个复杂的物理化学过程，这牵涉到燃料的燃烧、灰分的沉积、高温下矿物质的化学反应等。当燃料在锅炉燃烧的时候，其中的无机矿物质，会转化为灰分，这些灰分会随着烟气流经炉膛内，部分颗粒会沉积在受热面上。在高温的环境中，这些沉积物会经过烧结、熔融，形成坚硬的结焦层。

二、直流锅炉结焦的影响因素

直流锅炉结焦，是一个复杂的过程，其形成会受到各种因素的影响，这些因素之间相互交织，共同作用于锅炉的运行过程，继而导致结焦现象出现。下面是直流锅炉结焦的影响因素：1）燃料特性。不同的燃料，其有不同的灰分含量，硫分含量、矿物质，这些特性直接影响着燃烧过程中灰分的沉积和结焦形成。高灰分和高硫分的燃料，更加容易在燃烧的过程中出现大量的灰渣和硫酸盐，这些物质在高温下容易沉积，并且形成结焦。2）燃烧温度。燃烧温度过高，会导致燃料中矿物质熔化，并且沉积在受热面上，形成结焦层。同时，高温还会加速灰分的烧结过程，使得结焦层更加坚硬、难以清除。相反，燃烧温度太低，可能让燃烧处于不完全的状态，此时会有很多没有燃尽的碳粒和灰渣，这些物质会在受热面上沉积，并且形成结焦。3）空气动力学条件。锅炉内的气流组织，速度分布、湍流强度，都会对于灰分的沉积和结焦造成影响。如果空气动力学设计不合理，气流在局部区域可能会存在死角或者涡流的情况，灰分在此区域沉积，并且慢慢形成结焦。同时，气流速度过快或者过慢，也会对灰分的沉积速度和结焦层厚度造成影响。4）锅炉的设计和运行参数，也会对结焦造成影响。在此期间，需要看到的是，过量空气系数、燃烧器补助、炉膛结构等，都会对于燃烧过程和灰分沉积造成影响。如果空气系数国大，燃烧温度会不断降低，不利于结焦的形成。过量的空气系数过小，可能让燃烧不完全，继而产生大量的未燃尽碳粒和灰渣。燃烧器的布置和炉膛结构，也会对于气流的组织和灰分的沉积产生影响，继而影响结焦的形成。除了以上因素外，还有一些其他因素也会对直流锅炉结焦产生影响[1]。5）灰熔点的问题。直流锅炉结焦问题在很大程度上与煤的灰熔点特性密切相关。灰熔点是指煤中矿物质在高温下开始熔化并形成液态的温度。当锅炉燃烧过程中的温度超过这一温度时，灰分就会变成熔融状态，容易粘附在受热面上，从而引发结焦。煤中的矿物质通常包括硅、铝、钙、铁等元素，这些元素的化合物在不同的温度下会表现出不同的熔融行为。例如，含铁量高的煤灰其熔点较低，更容易在锅炉的高温区域形成结焦。

三、临河发电厂直流锅炉使用掺烧疆煤出现结焦情况分析

疆煤的灰分含量较高，这意味着在燃烧过程中会产生更多的灰渣。这些灰渣在高温环境下容易熔化并沉积在受热面上，随着时间的推移，逐渐形成一层坚硬的结焦层。同时，疆煤中的硫分含量也较高，燃烧时会生成大量的二氧化硫和三氧化硫。这些硫化物与烟气中的水蒸气结合，形成硫酸蒸汽，进一步加剧了灰分的粘结性，促进了结焦的形成。临河发电厂的直流锅炉在设计和运行参数方面可能存在一定的问题。例如，过量空气系数、燃烧器布置以及炉膛结构等可能不够合理，导致气流组织不佳，灰分容易在某些区域沉积并形成结焦。此外，锅炉负荷的变化、燃料供应的波动以及运行人员的操作水平也可能影响燃烧过程的稳定性，从而导致结焦现象的发生[2]。

四、直流锅炉使用掺烧疆煤出现结焦的应对措施

（一）严格遵守掺配原则

在火力发电厂的日常运营中，煤炭的稳定供应和质量是保障发电效率与设备安全的关键因素。特别是对于使用低灰熔点疆煤的锅炉系统，合理的掺配原则显得尤为重要。为此，需要将关注点放在：1）严格控制低灰熔点疆煤的掺配比例至关重要。规定低灰熔点疆煤的掺配比例必须低于30%，并且所选用的煤炭灰熔点应大于1250℃。这一措施旨在从源头上减少结焦的风险，因为高灰熔点的煤炭在燃烧过程中更不易形成熔融状态，从而降低了结焦的可能性。2）在疆煤掺配过程中，还需注意磨煤量的控制。具体而言，上层磨煤量应小于底层磨煤量，形成倒三角形的分布。这种设计有助于优化燃烧室内的气流和温度分布，进一步降低结焦风险。同时，这种布局也有利于提高燃烧效率，使煤炭能够更充分地燃烧。3）当煤质发生变化或引入新煤种时，必须及时告知发电部。这是因为不同煤种之间的特性差异可能会对燃烧过程产生显著影响。提前通知发电部可以让他们有足够的时间调整燃烧策略，确保锅炉的稳定运行。为了确保各运行部门能够准确掌握煤炭的灰熔点信息，燃管部每周都会将入厂煤灰熔点表单反馈至各运行部门。这些部门可以根据提供的煤质数据来制定合适的掺配方案和除焦计划，从而确保锅炉的长期稳定运行[3]。

（二）采取多方面的技术措施

锅炉灰熔点设计温度（STt2）为1220℃，掺配燃煤灰熔点＜1250℃时一般易结焦。目前掺烧新疆煤主要为重庆中沃能源化工销售有限公司、甘肃能源化工贸易有限公司原煤、新疆振坤物流股份有限公司、中联润士有限公司，新疆宜化（振坤物流），热值均在4500-4800kcal/kg左右，灰熔点1140-1190℃，处于我厂锅炉易结焦煤灰熔点范围。对此，需要采取的技术措施主要有：

1.注重入厂煤的管理

入厂煤的管理，需要将关注点放在：1）为便于精细化燃煤掺配，提高疆煤掺配量，减少锅炉结焦量，提高机组安全稳定运行，需燃管部15天进行一次入厂煤灰熔点化验，并将化验结果提供输煤和发电运行部；燃管部控制每日来煤计划疆煤比例＜30%、发热量Qnet，ar＞4150-4300大卡，收到基全硫St，ar＜1.8%，收到基灰分Aar＜27.5%，干燥无灰基挥发分Vdaf＞35%，灰熔点（软化温度）＞1250℃。2）地方性煤种，存在疆煤掺配可能，在新进地方煤种前，需燃管部提供地方煤是否掺配疆煤及掺配比例，便于输煤部进行精细化掺配，精确控制疆煤比例＜30%。3）地方煤掺配煤种比例如发生变化，燃管部要求供应商提前一天告知，并送样化验灰熔点，将化验结果反馈至输煤和发电部，为掺配提供准确掺配数据。4）如需新进煤种，要求燃管部提前一天送样化验灰熔点，将化验结果反馈至输煤和发电部，为掺配提供数据支撑。5）有新进煤种进厂后，输煤部立即取样送检化验灰熔点，对燃煤参数进行二次确认，并将化验数据在燃煤数据报送群内通报。6）地方煤间断供煤3天以上，按照新进煤种对待，进行入厂化验流程。7）如新进煤种的灰熔点＜1220℃时，燃管部调配相同数量高灰熔点煤种配合输煤进行燃煤掺配，确保入炉煤灰熔点不低于1250℃、硫份＜1.5%，挥发分＞35%（单一煤种不低于33%）。

2.做好掺配管理工作

在掺配管理期间，需要注意的有：1）疆煤掺配后要求入炉煤热值4200±100大卡，硫份＜1.5%，灰熔点＞1250℃，挥发份＞35%（单一煤种不低于33%）。

2）疆煤掺配后入炉煤热值、灰熔点、疆煤比例均匀，不发生大幅波动，不集中堆积和集中入炉。3）目前掺烧疆煤比例＜30%不易结焦，严格控制疆煤掺配比例＜30%，同时尽可能降低上层磨（D磨）比例。4）如地方煤灰熔点＜1220℃，应增加其他高灰熔点煤进行掺配，控制入炉煤灰熔点加权平均值＞1250℃，严禁与低灰熔点疆煤进行掺配，防止发生大面积结焦。5）输煤部每天做好新疆煤掺比例、入炉煤热值、硫分、灰熔点统计，并在燃煤数据报送群内通报。

（三）建立完善的运行控制和应急处理机制

要想有效地解决直流锅炉结焦问题，还需要建立完善的运行控制和应急处理机制。在此维度，需要将关注点放在：1）机组正常运行期间加强定期吹灰工作，满负荷期间白班、中班、前夜班进行一次长吹全面吹灰工作，确保屏过区域无挂焦。2）机组正常运行期间，加强底渣和屏过区域焦量检查，如发现屏过或底渣掉渣量明显增多，且低再入口烟温异常升高，持续＞760℃，应及时增加1-16号长吹，根据渣量情况对1-6号长吹进行手动单吹，根据底渣掉渣量进行处理。

3）掺配新疆煤上煤时、上煤后，要对输煤系统强巡检，尤其对落煤管、导料槽、滚轴筛、碎煤机等区域重点检查，发现异常及时汇报相关人员并采取有效措施。停煤后对以上区域的积煤、积灰进行彻底清理。4）每班记录清楚锅炉结焦情况和焦质特性，便于结焦后分析处理。5）当锅炉运行中发现焦量增大时，机长及时汇报值长并做调整，及时协调输煤确认上煤情况并进行调煤，根据炉膛烟温及炉内结焦情况，及时调整氧量和增加吹灰频次，同时根据焦量情况申请调整负荷，防止结焦扩大。6）当发现锅炉下部有蓬焦时，及时协调输煤进行调煤，联系维护人员清焦，防止结焦加剧。当发现蓬焦持续增多，根据公司除焦提级管理规定执行，并按下列方式处理：当锅炉底部第一层观察孔上部大量蓬焦时，停止吹灰，值长联系维护人员除焦并通知发电、维护、安监、生技各部门专业主管。当锅炉严重蓬焦至第二层观察孔时，值长汇报公司领导请示机组降负荷至80%额定负荷以下，并汇报发电、生技、维护、安监各部室主任，由带班主任协调各部室和组织力量除焦。同时值长安排维护人员优先清除A1和B4上部焦块，直至A1和B4上部焦块清除完毕后并经请示公司领导同意后方可增加机组负荷。当锅炉蓬焦超过第三层观察孔时，值长汇报公司领导请示机组降负荷至50%额定负荷以下，带班主任组织人员全力除焦，优先清除A1和B4上部焦块，直至积焦全部清除完毕后并经请示公司领导同意后方可增加机组负荷。除焦期间保证保持燃烧稳定，适当提高炉膛负压-100Pa至-150Pa，防止掉大焦引起炉膛正压。7）除焦期间，须在DCS盘前设立“正在除焦”的警示牌，除焦结束后收回。8）当锅炉焦量过大，可暂时关闭挤压头，以防钢渣超过负荷跳闸。9）锅炉液压关断门上部大量积渣进行放渣时，应逐个放渣，缓慢单侧开启液压关断门，防止大量焦渣突然下落，钢带过负荷跳闸。10）锅炉钢带故障，短时无法恢复，值长应按蓬焦进行组织和汇报，联系输煤调整煤种、维护进行事故掏渣。11）当因焦量大，导致碎渣机、斗提机入口堵焦或卡焦时，及时联系维护疏通，短时可停运底渣系统，维护清理积焦；长时间未处理好，值长应汇报带班主任，协调各部室和组织力量进行事故放渣。12）当炉内结焦严重，各项清焦措施效果无效时，金属壁温超限、过热器及再热器减温水量明显增大已无法维持机组正常运行时，应及时汇报公司领导，申请停炉处理。13）当掉大焦块引发锅炉灭火时按机组跳闸进行处理。

五、结语

综上所述，通过严格控制低灰熔点疆煤的掺配比例、优化磨煤量分布、及时沟通煤质变化以及定期反馈煤质数据等措施，我们可以有效地降低直流锅炉结焦的风险。这些措施不仅有助于保障发电过程的安全与高效，还能延长设备的使用寿命，减少维修成本。在未来的工作中，我们将继续关注煤炭市场的变化和技术发展动态，不断完善和优化掺配策略，为火力发电厂的可持续发展贡献力量。同时，我们也期待与业界同仁共同探讨更多创新的解决方案，共同推动直流锅炉技术的发展和应用。

参考文献：

[1]吴士区.600MW超临界直流锅炉结焦解决分析[J].能源与环境，2019，（04）：43+45.

[2]林树亮，李建军.350MW超临界直流锅炉结焦原因分析与改进[J].山东工业技术，2018，（19）：167.