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1、煤粉锅炉结焦及其预防措施〔113007〕辽宁发电厂〔071003〕华北电力大学聂熙庆黄敏坤【摘要】针对煤粉锅炉易结焦的现象,从燃煤灰分的熔融特性、锅炉结构和喷燃器方位、炉气性质、运行操作等方面分析产生结焦的原因,提出了加强燃煤灰分监督,采用分层多喷嘴的燃烧设备,调整适宜的喷嘴角度、燃烧强度、送风量等防止结焦的措施,供有关专业人员参考。【关键词】煤粉锅炉结焦原因预防措施在火力发电厂的生产过程中,由于锅炉炉膛结焦,影响锅炉的传热过程,降低锅炉的热效率。如果锅炉结焦增多,运行人员将不得不频繁地打焦,有时甚至被迫停炉处理。同时锅炉大量结焦
2、,还使炉膛出口烟温升高,易引起过热器管超温爆管。可见,锅炉结焦,给安全生产、设备维修造成一系列的困难。灰斗堵塞,无法进行排焦。1983年辽宁发电厂13号炉因结焦停炉处理近72h,启动不久该炉又被迫停炉处理结焦达23h以上。因此分析锅炉产生结焦的原因很有必要,下面主要从以下几方面进行分析。111燃煤灰分的熔融特性11111灰分中几种氧化物的熔点灰分中氧化物有SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Fe3O4、FeO、碱类等,其中1锅炉结焦原因的分析Fe2O3、Fe3O4、FeO、碱类的熔点都在1560℃以下,而灰分中的主要
3、氧化物,如SiO2、Al2O3、CaO和MgO的熔点均在在锅炉燃烧中,炉膛火焰中心温度达1600℃左右,燃料中较低熔点的灰分先被熔化,并随气流到受热面附近,由于温度降低而凝固。这些固态微粒大部分随烟气排出,少量附着于水冷壁上,形成积灰。这种积灰可用吹灰器吹掉。而有的灰分熔点过低,加上气流速度快,还未凝成固态就被冲到水冷壁上,粘成紧密的渣层。粘结在受热面上的灰渣,降低了受热面冷却烟气的作用,使壁面附近的温度升高,灰分更容易熔化和粘结,受热面上灰渣粘结就越来越严重,这就形成了炉内结焦。炉内大量结焦,不但给运行造成严重困难,有时炉内大块
4、结焦裂开掉落,因体积过大,无法通过冷灰斗出口,造成2000℃以上,通常不易熔化。结焦与燃煤灰分的化学成分有关,也与灰分所处的气体介质性质及温度有关。总之,结焦是由灰分中的氧化物在一定的气体和温度下生成的低熔点渣。11112低熔点渣的产生原因燃料在不同温度下灰分的变化不同。在500℃以下,灰分中CaSO4·H2O、Al2O3·SiO2·2H2O等失去结晶水;在900℃以下MgCO3及CaCO3分解;在1000℃以上灰分的硅酸盐类与其它氧化物发生化学变化。灰分是以多成分的复合化合物及混合物形式存在的,所以没有固定熔点。它只是·39·经
5、验交流随温度的升高从软化变为熔化状态。灰分的熔点比灰分中某些纯氧化物要低得多,因为灰分在整个熔化温度区内,其各组分间可反应生成具有更低熔点的共晶体。当然有的共晶体也可能受热分解成更难熔化的化合物(如3Al2O3·2SiO2熔点为1850℃)。而液态低熔点共晶体也可溶解灰中某些固态矿物质,使之在低于其熔点的温度下熔化。灰分在高温加热时,各成分相互反应,比例相应变化,并产生共熔体混合物,其熔点大都在1000～1200℃范围内。灰分中的碱土金属熔点最低(800～1000℃),它在挥发之前造成了灰分暂时软化。对灰分熔点影响较大的是FeO,
6、而在燃煤中通常都有含铁的化合物(如Fe2O3、Fe3O4和FeS等),在煤燃烧时易被还原生成FeO。由于FeO的熔点较低,高温炉气使喷嘴方位对结焦关系甚大;另外喷嘴位置紧靠一起,使燃烧中心集中而温度过高,使大量灰分熔化,也易造成结焦。113炉气性质与结焦的关系炉内烟气是属于氧化还是还原性气体对锅炉结焦有很大影响。如炉气是氧化性的,铁的氧化物为稳定的Fe2O3,而Fe2O3在高温下生成Fe3O4,它和SiO2形成较高熔点的渣;如炉气是半还原性的(即完全和不完全燃烧的混合炉气),则将发生还原反应:3FeO+CO2↑Fe3O4+COFe
7、3O4+H23FeO+H2O在一定温度范围内,FeO将与SiO2相结合,生成易熔的一系列共熔体,如4FeO·SiO2、2FeO·SiO2、FeO·SiO2等,其熔点为1065～1183℃,因此,灰分的熔化温度在半还原性炉气中比在氧化性炉气中要低得多。所以使炉气处于氧化性气体中,有利于防止结焦。114运行操作对结焦的影响锅炉的运行工况如何,对结焦影响很大。如运行中增加锅炉负荷,提高燃烧强度,使低熔点的FeO2SiO22CaO2Al2O3系的共熔体熔化区域增大,结焦的范围扩大。对于煤油混烧锅炉,由于油的发热量远高于劣质煤,使燃烧中心区
8、温度很高,所以煤油混烧的结焦量就比单烧劣质煤的多,特别是超负荷运行时更易结焦。在锅炉运行中,有时炉膛局部结焦,经常需要处理。这是因为炉内局部温度过高,或是炉膛局部出现半还原性炉气,或是炉气流经常冲刷该部位。为了从根本上解决问题,应注意掌握结焦规律和
