锅炉结焦(一)
锅炉结焦原因危害以及如何预防
锅炉结焦原因危害以及如何预防
锅炉结焦是指灰渣在高温下熔化后粘结在炉墙、受热面、炉排上的现象。
锅炉结焦的原因：
1 ，煤的灰熔点低；超负荷运行时，炉温升高，烟气流速加快，煤的灰粒
呈熔融；煤粉炉的炉膛矮或煤粉过粗使其在炉膛内燃烧不尽；煤粉炉的煤粉喷嘴 角度调节不当，距后墙太近或喷射速度大；运行调节不当，使火焰偏斜到炉墙或
水冷壁附近；吹灰或除焦不及时。
2 ，燃用煤种的煤质对电厂锅炉的结焦有着根本的影响，结焦的内因受灰
质的组成成分和熔化温度影响。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向，可用灰熔 点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。通常可用灰成分中的钙酸比、硅 铝比、铁钙比及硅值来判断其结焦倾向，用Na2O的质量分数可以判断其沾污性。
3 ，炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷、燃烧器区域热负荷、炉膛几何尺
寸对锅炉结焦有直接关系。炉膛容积热负荷设计值的选取不但影响煤的燃尽，更 重要的是影响炉膛出口温度和炉膛温度，特别对于灰熔点低的煤种，选取较大的
炉膛容积和截面积是必然的，否则炉膛上部及炉膛受热面容易结焦。
4 煤灰成分与组成、炉膛环境温度和炉内空气动力场。煤灰成分与组成是
产生结焦的根源，炉膛环境温度是影响结焦的首要外部因素，炉内空气动力场组
织的好坏，则对锅炉结焦具有重要作用。
5 ，锅炉结渣的原因是多方面的，涉及到锅炉的设计、燃烧器的设计布置、
设计煤种以及实际运行煤种的特性及其差异。锅炉结焦的危害：
1 ，结焦会引起过热汽温升高，并导致过热汽温、再热汽温减温水开大，
甚至会招致汽水管爆破；结焦会使锅炉出力降低，严重时造成被迫停炉；结焦会 缩短锅炉设备的使用寿命；排烟损失增大，锅炉效率降低；引风机消耗电量增加 ；由于结焦往往是不均匀的，因而水冷壁结渣会对自然循环锅炉的水循环安全性
和强制循环锅炉水冷壁的热偏差带来不利影响。
2.结焦易成灰渣大块，使捞渣机、碎渣机运输困难，有时会过载跳闸，严
重时使渣沟受堵，不得不降负荷运行。
3.结焦若熔合成大块时，因重力从上部落下，导致砸坏冷灰斗水冷壁。低
负荷会因掉大块焦而引起燃烧不稳甚至熄火。
4.若造成水冷壁全部结焦时，只有停炉进行人工清焦。
5.锅炉的大焦块掉在捞渣机后，瞬间产生大量的水蒸气，破坏捞渣机的水
封，同时使炉底漏入大量冷风，造成燃烧器区域（尤其是下排燃烧器区域）煤粉
火焰着火状况的严重恶化，使炉膛负压产生剧烈波动（超限）而引起锅炉灭火。
下面从运行的角度来谈谈如何防止锅炉结焦：
1.选择合理的运行氧量。 锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛，
它对锅炉的结焦有非常大的影响，如果锅炉运行氧量偏低，炉内还原性气氛较强， 煤的灰熔点就会下降，锅炉就容易结焦。这是因为灰熔点随着铁量的增加而下降， 铁对灰熔点的影响还与炉内气体性质有关，在炉内氧化性气氛中，铁可能以Fe2O3 形态存在，这时随着含铁量的增加，其熔点的降低比较缓慢；在炉内还原性气氛 中（氧量不足），Fe2O3 会还原成FeO ，灰熔点随之迅速降低，而且FeO 最容易 与灰渣中的SiO2形成熔点很低的SiO2，其灰熔点仅为1 065 ℃。当煤质有波动时， 运行人员没办法根据实际情况进行调整，造成锅炉燃烧配风方式不是处于优化状 态，特别是上层喷嘴煤粉颗粒燃尽性差，有一部分大颗粒煤粉在炉膛出口处尚未 燃尽，导致锅炉炉膛出口烟温偏高，结焦严重，由于炉膛截面大，热负荷较小； 当煤质变劣时，煤粉的燃尽性能适应能力不强。提高锅炉运行氧量，避免炉内出 现还原性气氛。加强炉内吹灰工作，特别是重点区域要增加吹灰次数，如果运行 氧量还偏低，必要时适当降低负荷。由于结焦的主要区域在炉膛出口处，此处容 易堵塞烟道，增加烟气阻力，引风机出力更显不足，所以要防止结焦与还原性气 氛恶性循环的趋势。机组检修时，对空气预热器进行重点清洗，降低风烟道的阻
力，提高风机的出力。
2.选择合理的炉膛出口温度对锅炉进行优化燃烧调整试验，对炉膛出口烟
温（或高温受热面管壁温度）进行在线监视，在保证主参数合格的前提下，建立 在线的优化运行指导系统；通过合理调配各一次风和二次风的运行风门开度以及 运行氧量，保证主参数合格和炉膛出口烟温低于燃煤灰熔点的同时来保证蒸汽质 量，从而防止炉膛出口结焦；通过对炉膛出口烟温、过热汽温、锅炉负荷、燃烧 氧量、炉膛排烟温度等各种运行参数的在线监测，也可以评价锅炉炉膛出口是否 会产生结焦，从而防止在燃用不同煤种时锅炉炉膛结焦，并能获得最大的锅炉效
率。
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、结焦。（鯾傃鹭倹；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。
4.应用各种运行措施控制炉内温度水平。 -炉内温度水平高，将使煤中?
恍┮谆臃⒓钚匝趸锲蛏?400 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。
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。煤灰呈熔化或半熔化状态，熔 融灰会直接黏在受热面上，产生严重结焦。措施：加大运行中过量空气系数，增 加配风的均匀性，防止局部热负荷过高和产生局部还原性气氛，调整四角风粉分
配的均匀性，防止一次风气流直接冲刷壁面，必要时采取降负荷运行。
5.组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提。当灰渣撞击炉壁
时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结渣，因此必须保持燃烧
中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边
6.四角煤粉浓度及各燃烧器配风应尽量均匀。煤粉喷口煤粉量分配不均匀
的状况必然造成炉膛局部缺氧和负荷分配不均匀，在燃烧空气不足的情况下，炉 膛结焦状况恶化。当燃烧器配风不均匀或者锅炉降负荷，燃烧器缺角或缺对角运 行时，炉内火焰中心会发生偏斜。运行时要尽量调平四角风量，避免缺角情况。
7.要有合适的煤粉细度。煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷【锅炉结焦】
受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结 焦。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响，二是炉膛
出口烟温升高，易引起结焦。
8.适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦。提高一次风速可推迟煤【锅炉结焦】
粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以 避免喷口附加结焦。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流 两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风直接冲刷壁面而产生结焦。注意一次风
速的提高受煤粉着火条件的限制。
9.炉膛出口温度场应尽可能均匀。降低炉膛出口残余旋转，均匀的温度分
布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结焦温度。应用二次风反切来减少残余
旋转，
10. 掺烧不同煤种。煤种掺烧能在一定程度上综合所掺煤种的灰焦特性。
低灰熔点煤灰分仍在受热面上沉积，但高熔点固态灰对受热面有一定的冲刷作用，
使沉积量降低。
11. 配风方面。高负荷开大底层风。
12. 加强对炉膛的吹灰，防止低负荷掉灰对锅炉燃烧产生不良的扰动。
锅炉除焦剂使用效果分析
[摘要]针对锅炉结焦对其产生的不利影响，讨论了锅炉结焦的原因，对锅炉使用的除焦剂的除焦机理进行了描述，通过对两台200MW机组锅炉使用除焦剂后参数变化的分析，说明使用除焦剂后。锅炉运行稳定性得到提高，除焦剂的实际使用效果是有效的，认为使用除焦剂时，配合正常的定期吹灰更为有效。 0 引言
我国电站锅炉和大部分工业锅炉基本上以燃煤为主，锅炉用煤普遍存在质量偏劣、燃烧时易造成受热面的结焦、积灰和腐蚀等问题，当锅炉结焦和积灰后，会使锅炉蒸发量降低，排烟温度和烟气阻力上升。不但使燃烧工况恶化，降低锅炉热效率，而且造成局部水循环故障，甚至使部分管壁过热烧坏而被迫停炉，因此锅炉结焦(渣)的危害很大，严重影响锅炉的安全、经济运行，正确合理地使用锅炉除焦剂可预防锅炉结焦，同时在一定程度上也提高了锅炉的热效率。
1 锅炉结焦原因分析
受热面上的灰污染按其粘结强度可分为松散性积灰和粘结性积灰(包括结焦)，松散性灰污的产生仅是一个物理过程，从技术角度出发，松散性灰污有时无法避免，且只要保证适当的受热面结构设计尺寸，组织好燃烧工况和保持足够的气流能量，并在必要时配合正常的定期吹灰等，即可将灰污染程度控制在合理的范围内，而对同时具有物理化学两种作用的粘结性灰污(这种现象发生在锅炉的高温部分，例如炉膛称之为结焦)，由于灰污层强度高，物理方法难以清除，且具有无限生长的特性，带来的危害性更大。 运行中影响锅炉粘结性灰污(结焦)的因素是多方面的、复杂的，主要有以下几点：
1.1 煤灰成分及特性
燃料中灰分含量高，灰熔点低，是锅炉易结焦的原因之一，对煤种及燃烧方式的选择，应尽量选择与设计煤种相符的煤种，当燃煤为低灰熔点时，应与灰熔点高的煤混烧。
结焦是否产生还取决于燃煤的矿物质特性，处于锅炉燃烧中心(温度达1450—1650℃)的粉煤灰可能已全部熔化或表面熔化，在正常情况下，熔渣离开燃烧中心碰到受热面以前应当已冷却成固体状态，这样与受热面碰撞后仍被烟气带走，只会引起磨损，不致酿成结焦，若熔渣在与受热面撞击时，仍保持熔化状态，则粘附在管壁上，形成结焦，造成锅炉结焦的主要原因是灰份的成分及其熔点，煤灰中所含的SiO2、Al2O3、MgO、Fe3O4、Fe2O3、FeO、CaO、Na2O、K2O等各自有不同的熔点，一般来说，Si2O、Al2O3的含量高时，煤灰熔点也高；铁和碱金属的氧化物多时，煤灰熔点较低；具有助熔作用的CaO以及燃料中黄铁矿(FeS)等多时，会使煤灰熔点下降；当它们作为混合物晶体存在时，又会使煤灰熔点改变，如果灰渣中形成三元共晶体A2O3·2SiO2+2FeO·SiO2+SiO2，则熔点只有1000—1100℃；形成二元共晶体
CaO·FeO+CaO·Al2O3熔点为1200℃。
1.2 锅炉设计方面的影响
在设计锅炉时，基本上是以煤种成分来确定锅炉的有关参数，参数的取值大小，对锅炉是否结焦影响很大，当炉膛容积热负荷过高，说明炉膛容积小，水冷壁受热面面积布置少，炉内火焰温度高，往往容易造成结焦，因此保持合适的炉膛热负荷，严格控制锅炉超负荷运行对防止锅炉结焦具有一定的作用。
1.3 运行操作方面的管理及影响
锅炉在燃烧时，燃用煤种与设计煤种的相差过大，锅炉负荷过高或过低，煤粉细度变粗、均匀度下降，
一、二次风速与风量配合不适当，往往造成燃烧器出口结焦或烧坏；吹灰、除焦不及时也是锅炉结焦原因之一，因此应正确控制一、二次风与粉比例，使燃料能稳定地着火和良好地燃烧，维持适当的火焰中心位置，煤粉气流在进入对流受热面以前应当燃烬，并冷却至一定温度，对防止或减轻锅炉结焦具有一定的作用。
2 锅炉除焦剂的除焦机理
添加化学药品可改变矿物质在炉内的反应历程，从而改变其灰污特性，从30年代开始有人研究并采用化学添加剂清除锅炉受热面上的积灰，60年代，以铜为主要成分的添加剂开始用于解决炉膛结焦，并已开发成产品在一些国家应用，80年代我国的除焦剂(清灰剂)问世，综合起来主要有两大类：氧化型和盐型，现已广泛用于清除锅炉受热面上的灰污。
“速特威”2633锅炉除焦剂属于盐型除焦剂，其工作原理是提高焦层共熔物的熔点，使之二次燃烧，在400℃的温度下，会与焦层中的有机物发生自燃，在700℃的温度时，在气流的作用下，与焦层中的炭沫、硫磺和其它可燃物质碰撞、摩擦会发生燃烧和微爆现象，使焦层松化，除焦剂在深入焦层内部过程中，改变焦层的晶格，使焦层的晶体由坚硬的纳长石和钙长石，改变为疏松的石英和莫来石等。
对于锅炉结焦，除焦剂虽不能防止其产生，但能改变其结焦强度，此时配合气流的物理作用就能达到除焦的目的，因此在使用除焦剂时，配合正常的定期吹灰，效果更为明显。
3 除焦剂使用案例
某发电厂#11、#12炉系北京巴威公司生产的B&WB-670/13.7-M型超高压、中间再热、自然循环锅炉，分别于1990年、1991年建成投产，上述两台锅炉受热面结焦严重，对机组安全、经济运行造成很大的不利影响，为此，2005年度使用速特威(STW)-2633液体除焦剂对#11、#12炉进行除焦。
3.1 除焦的必要性
锅炉结焦严重，随之而来的是频繁落焦问题，落焦对锅炉燃烧产生很大的扰动，造成锅炉燃烧不稳，甚至造成锅炉灭火、机组跳闸，严重影响机组安全运行，2004年以来，因炉膛落焦#11、#12锅炉发生数次灭火事故，由于结焦严重，锅炉受热面传热效果受到很大影响，一方面，造成二级过热器区域烟气温度偏高，受热面管束易超温而缩短使用寿命，同时使锅炉减温水耗量增大，降低机组效率；另一方面，造成锅炉排烟温度严重偏高，排烟设计值为140℃，而实际运行中，排烟温度高达160—170℃，比设计值高20—30℃，从而使锅炉排烟热损失增大，严重影响机组经济运行。
锅炉熄火造成机组跳闸，将对电网造成较大冲击，影响到社会效益，机组效率降低造成发电煤耗上升。意味着能源消耗上升，烟气、灰、渣排放量上升，对资源及环境保护造成不利影响，此外，机组跳闸后恢复过程中须投用助燃油(#0柴油)，也会加大资源消耗。
3.2 速特威-2633除焦剂除焦原理及特点
“速特威”-2633锅炉除焦剂为液态化学制品(硝酸盐水溶剂)，呈淡蓝色，PH值4—6.1，无毒、无味、 无爆炸危险，对人体无危害，对环境无污染，其除焦机理和过程为：除焦剂通过喷药设备由看火孔喷人炉膛，在炉膛内迅速汽化，随后在随烟气气流通过炉膛、过热器、再热器的同时，与受热面的结焦发生化学反应，改变焦块(灰渣)原有坚硬的钠长石和钙长石的晶体结构，使其变为疏松的莫来石和石英，随后在气流的作用下(包括正常的定期吹灰)脱落，从而达到除焦的目的，实践证明其除焦范围大、效果好，喷药过程中不会对锅炉燃烧产生任何不良影响，同时，在气体排放中也不会对环境产生不利影响。
3.3 除焦剂使用效果
3.3.1 排烟温度变化
由于使用除焦剂减轻和清除锅炉受热面的结焦和高温积灰，强化了锅炉……无爆炸危险，对人体无危害，对环境无污染，其除焦机理和过程为：除焦剂通过喷药设备由看火孔喷人炉膛，在炉膛内迅速汽化，随后在随烟气气流通过炉膛、过热器、再热器的同时，与受热面的结焦发生化学反应，改变焦块(灰渣)原有坚硬的钠长石和钙长石的晶体结构，使其变为疏松的莫来石和石英，随后在气流的作用下(包括正常的定期吹灰)脱落，从而达到除焦的目的，实践证明其除焦范围大、效果好，喷药过程中不会对锅炉燃烧产生任何不良影响，同时，在气体排放中也不会对环境产生不利影响。
3.3 除焦剂使用效果
3.3.1 排烟温度变化
由于使用除焦剂减轻和清除锅炉受热面的结焦和高温积灰，强化了锅炉传热，因而降低了锅炉的排烟温度，根据锅炉的DCS数据统计分析，使用除焦剂的2005年锅炉排烟温度较2004年平均下降13℃，考虑到环境温度2005年较2004年同期低，经折算，在相同环境温度的条件下，2005年排烟温度较2004年降低约12℃，一般来说，锅炉排烟温度每降低10—15℃，锅炉效率可提高约1％，故可认为锅炉热效率提高1％左右，如图1所示。
锅炉结焦(二)
锅炉结焦及燃烧讲义
锅炉结焦及燃烧
问题
1、什么是锅炉结焦？ 2、结焦的危害有哪些？ 3、结焦的原因和机理是什么？ 4、如何防止结焦，有哪些措施？
5、锅炉燃烧和结焦的关系以及相关理论知识的介绍
一、结焦的概念
在锅炉炉膛中心，火焰温度高达1400-1600℃左右，煤粉燃烧时，其灰分处于熔化状态，当熔化的灰粒在离开火焰碰到受热面或炉墙时受到冷却就会粘附在受热面的管子或炉墙上，而且越结越多，这种现象就叫结焦。
大家注意到上述概念牵扯到了这样的几个名词：煤粉燃烧，灰粉熔化状态，那么我们有必要对煤粉燃烧和灰粉熔化状态进行一简单的介绍：
1、煤的成分
为了了解煤的某些特性，将煤的成分分为：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（H2O）、灰分（A）；这里主要介绍灰分，灰分是煤粉燃烧完全燃烧后形成的固体残余物的统称，其主要成分有硅、铝、铁和钙以及少量的镁、钛、钠和钾等元素的组成的化合物。
依据炭化程度分，炭化程度越深，挥发分含量越少，碳的含量越多。我国动力煤习惯上分为4类：
无烟煤：挥发分6.5—10%，着火困难，燃尽不易； 贫煤：挥发份低，约 10—19%，燃烧性质与无烟煤接近； 烟煤：挥发分含量高，挥发分19—37%，碳化程度低于无烟煤； 褐煤：挥发分含量较高，挥发分37%以上，有利于着火。
我公司燃料煤特性一览表
2、灰的性质
灰的性质主要是指它的熔化性和烧结性，熔化性主要影响炉内的运行工况，烧结性主要影响对流受热面的结灰性能。在火焰中心，灰分处于熔化状态或软化状态，具有粘性，如果遇到受热面管子，很容易粘接在上面，形成结渣。
关于灰分的熔化性能，目前都用实验的方法测得，把灰制成底为等边三角形的椎体，
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo349067/
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