煤粉锅炉炉内结渣原因与对策的分析研究.pdf

全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编 研究与管理 煤粉锅炉炉内结渣原因与对策的分析研究 许传凯 (西安热工研究院 西安 710032) 1 前言 近年来，我国电力建设突飞猛进，新建投产机组快速增加，煤炭供应紧张，不少电厂不得 不燃烧非设计煤种，与此同时，神华煤的大规模开采也为电厂创造了广泛使用的条件，但神华 煤是个强结渣性煤种，锅炉制造厂与电厂对燃用该煤种尚缺乏足够的经验，因此，电厂锅炉炉 内不同程度的结渣现象时有发生，轻者需要频繁吹灰，重则因大渣掉落而砸伤冷灰斗水冷壁管， 或堵塞排渣口，或因冷灰斗水封中水的急剧汽化而引起炉膛负压波动，或由此引起保护动作而 MFT，或被迫降负荷运行，个别锅炉曾发生严重事故。本文仅就结渣问题作一分析探讨。 2 结渣机理 当灰渣颗粒接近温度相对低得多的受热面表面附近区域时，受到急剧的冷却而被完全固 化，粘附性大大降低，因此，干净的水冷壁或过热器受热面一般不易产生结渣。 结渣的形成过程是，在煤粉燃烧过程中，总会有细小(30“m)的灰粒在受热面表面不断 的沉积，其初期结构松散，厚度在锅炉运行后不久会趋于相对稳定，只影响烟气与工质的传热， 不会破坏锅炉的正常运行。但若这初始积灰层含有铁、碱金属的氧化物或硫化物时，会形成低 熔点的共熔混合物，这种沉积层的结构致密，粘附强度大，会使沉积灰层厚度逐渐的增加，导 致受热面结渣。此外，当较大的熔融或半熔融状颗粒，特别是边燃烧边打到壁面时，由于熔渣 对金属和耐火材料，以灰渣之间的相互湿润性，粘附强度大，会使沉积层厚度增加，由于热阻 加大而灰层表面温度升高，同时因吸热减少而烟气温度升高，结积速度加快，如此恶性循环， 直到沉积层表面呈熔融状。随着灰融熔温度特性及炉内温度高低的不同，这些渣可具不同的形 态，或较疏松、或紧密、或里融熔状。 在墙式燃烧锅炉的旋流燃烧器出口处或切圆燃烧煤粉锅炉的角偶处，有时会出现结焦，这 是聚积的煤粉在高温和缺氧的条件下析出挥发分后形成的焦块。 象，在煤粉燃烧锅炉中最常见的是结渣而不是结焦。 3结渣原因分析 煤粉锅炉炉膛内受热面的结渣通常发生在三个部位，冷灰斗、燃烧器区域水冷壁和炉膛上 部出口区域的屏式过热器等，特别是后两个部位更为多见。它们是在一定的条件下形成的，影 响因素很多，主要是煤灰成分、炉膛温度环境、火焰冲刷受热面和烟气还原性气氛。 全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编 研究与管理 3．1 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，前人的 研究巳总结出了很多的结渣特性判别准则，在不少文献资料中均可查到‘11，主要包括灰的熔融 温度、灰渣粘温特性和灰成分。研究结果表明：既没有任何一项准则可以完全正确地预报结渣 倾向，但任何一项准则又都有相当的可靠性(～70％)，其中灰软化温度ST、硅／铝比Si02／A1203 及碱／酸比较好，比较常用(见表)。 结渣指数 判别界限 预测结渣程度 )1390 轻微 ST(℃) J260一】39() 中等 1260 严重 1．7 轻微 Si02／At203 2．8～1．7 中等 2．8 严重 0．4 轻微 ， B／A 0． 4～O．7 中等 O．7 严重