鍋爐結焦

結焦是鍋爐運行中比較普遍的問題，一般情況下，隨着煙氣一起運動的灰渣顆粒，由於爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻，如果液態的渣粒在接近水冷壁或爐牆前，已經因為温度降低而凝固，當附着在受熱面管壁上時，將形成一層疏鬆的灰層，運行中通過吹灰很容易除掉。當爐膛內温度較高時，一部分灰顆粒已經達到熔融或半熔融狀態，若這部分灰顆粒在達到受熱面前未得到足夠冷卻達到凝固狀態，具有較高的粘結能力，就容易粘附在受煙氣沖刷受熱面或爐牆上，甚至達到熔化狀態，粘附熔融或半熔融狀態的灰顆粒和未燃盡的焦炭使結焦不斷髮展。在燃燒過程中，煤粉顆粒中所含的易熔或易氣化的物質迅速揮發，成氣態進入煙氣中，當温度降低時凝結，或者粘附在煙氣沖刷的受熱面或爐牆上。或者凝結在飛灰顆粒表面，成為熔融的鹼化物膜，然後粘附在受熱面上形成初始結焦層，成為結焦發展的條件。

鍋爐結焦是個很複雜的物理化學過程，它涉及煤的燃燒、爐內傳熱、煤質的結焦特性、煤灰粒子在爐內運動以及煤灰與管壁間的粘附等過程。結焦的原因大致有以下幾個方面：

（1）灰的成分

灰的熔融性與其成分和含量有關。灰中的鹼性物質的增加將使灰的熔點降低。當煤含有較多量硫化鐵的時候，結焦最為嚴重。

（2）煤粉細度不均勻

煤粉細度和粒度分佈對鍋爐結渣有一定影響，煤粉過細、過粗均可能引起結渣。煤粉細度視煤種與具體的鍋爐的結構而定，應通過試驗來確定。

（3）燃料與空氣的混合比

燃燒過程中，若空氣量不足，其燃燒時就不易達到完全燃燒，將導致灰熔點降低，形成結焦；火焰偏斜，使最高火焰層移到邊側，這樣灰就得不到足夠的冷卻，而灼熱的灰粒與水冷壁受熱面接觸的時候，就很快的粘了上去，形成結焦。

（4）漏風降低了燃燒室的温度水平，推遲燃燒進程。冷灰鬥處漏風會抬高火焰中心，火焰拉長，導致爐膛出口煙温升高，容易引起屏過結焦。 ^[1] 

結焦對鍋爐運行及安全會造成極大的危害，主要反映在以下幾個方面：

（1）鍋爐的大焦塊掉下後，瞬間產生大量的水蒸汽，使爐底漏入大量冷風，造成燃燒器區域（尤其是下捧燃燒器區域）煤粉火焰着火狀況的嚴重惡化，使爐膛負壓產生劇烈波動（超限）而引起鍋爐滅火；結焦若熔合成大塊時，因重力從上部落下。導致砸壞冷灰鬥水冷壁，導致降負荷甚至停爐；

（2）水冷壁全部結焦時，只有停爐進行人工清焦；

（3）爐膛結焦引起過熱汽温升高，並導致過熱汽温、再熱汽温減温水開大，甚至會招致汽水管爆破；結焦會使鍋爐出力降低，嚴重時造成被迫停爐：

（4）結焦會縮短鍋爐設備的使用壽命；排煙損失增大，鍋爐效率降低；

（5）引風機消耗電量增加。 ^[1] 

在影響結焦的因素中，煤質特性起這主要的作用。煤粉在燃燒時，其灰份熔融特性用變

形温度t1，軟化温度t2和熔化温度t3來表示，軟化温度t2的高低是評價煤灰是否容易結焦的主要指標。飛灰的成分決定着其熔點，當煤粉中鹼性氧化物含量大時，灰熔點低，容易結焦；當煤粉中氧化硅，氧化鋁含量大時，灰熔點高，就不容易結焦。

因為鋼球質量不合格，使得大量鐵屑混入煤粉中，從而增加了煤粉中的鹼性氧化物含量，鹼金屬氧化物是組成低熔點共熔體的重要成分。

燃燒器區域的温度越高，飛灰就越容易達到軟化狀態或熔融狀態，產生結焦的可能性就越大，另外煤粉中易揮發的物質氣化也越強烈，也為結焦創造了條件。我廠鍋爐火咀，兩個一次風之間僅隔一箇中排二次風，而且中排二次風在運行中開度很小，這就使得燃燒器區域壁面熱負荷增高，在燃燒低熔點煤粉的時候就很容易結焦。

1、使得低灰熔點煤燃燒區域的温度水平有所降低

鍋爐結焦可以通過控制爐膛温度水平而有效減少， 通過試驗表明， 隨爐內温度升高， 結渣率一般呈現指數升高， 在爐內温度下降50℃情況下， 結渣率約降低5倍左右。 為了降低鍋爐出口煙温， 以及防止局部熱負荷過高， 可以採用合理的燃燒器運行方式， 還可以採用均等配風來加大過量空氣係數等方式， 在一定要求下， 還可以通過降負荷運行的方式。

2、組織合理的空氣動力場

通過空氣動力場的合理控制， 能夠有效避免局部熱負荷過高、 控制氣流偏斜、 控制好相關的還原性氣氛出現。

3、燃煤的混合摻燒

鍋爐結焦的主要原因之一就是煤灰的熔點低， 為了更為有效避免鍋爐結焦或降低結焦水平， 可以把一定比例的高灰熔點煤種摻入具有易結焦特性的燃料中。 一方面， 混摻後鍋爐受熱面灰渣沉積量下降， 另外一方面， 考慮到高熔點固態灰對於受熱面的沖刷， 沉積量也會有所降低。

4、適當調整一次風速

燃燒器附近的結焦程度可以通過適當提高一次風速而有所減輕。為了使得着火點離燃燒器更遠， 可以通過提高一次風速可推遲煤粉的着火， 這樣， 火焰高温區也有所推移， 噴口附加結焦能避免。 通過一次風速的提高， 還能使得一次風射流的剛性有所增加， 一次風直接沖刷壁面而產生結焦能有所避免， 則是由於射流兩側靜壓作用而產生的偏轉能夠有效減少。

5、控制低灰熔點煤燃燒區域的過量空氣係數

為了減少鍋爐結焦的發生， 可以在實際運行中較大的過量空氣係數， 這種直接的措施也是運行調整中常用的做法。 鍋爐温度水平可以通過加大送風量而有所降低， 另外， 還原性氣氛的區域面積也能有所減少， 低熔點FeO的生成量能有效降低。

6、保證吹灰設備的良好投入應該確定合理的吹灰時間

避免結焦加劇的有效手段包括鍋爐進行及時的吹灰， 燒結在結焦產生初期， 強度比較低， 較為容易清除， 所以， 最佳的吹灰時間間隔應該在實際情況下進行確定。 ^[2]