银川热电厂一期锅炉结焦、积灰的原因分析及治理

银川热电厂一期锅炉结焦、积灰的原因分析及治理

隋玉冰

隋玉冰(宁夏电投西夏热电有限公司)

摘要：对银川热电厂一期锅炉设备运行中受热面结焦、积灰严重的原因进行分析，并针对导致结焦、积灰的原因，提出减少受热面结焦、积灰的治理措施。

关键词：锅炉结焦积灰治理措施

0引言

银川热电有限责任公司一期是三台杭州锅炉厂生产的NG—75/5.3/485—M1型锅炉，为单汽包、集中下降管、自然水循环、“∏”型布置固态排渣煤粉炉，采用的是正四角切向布置直流煤粉燃烧器，均等配风。一九九九年开始投产，至二000年全部完工。但在最初运行的两三年内，锅炉结焦、积灰极其严重，因为水冷壁结焦和过热器积灰竟然导致非计划停炉十几次，已经对安全生产和经济生产造成了极大的影响。下面是对结焦、积灰原因进行的分析和所采取的治理措施。

银川热电有限责任公司用的煤种是灵武煤

灵武煤具有低灰、低硫、高挥发分、高发热量的特点，但灰熔点低T2＜1200℃，在运行中出现了较严重的结焦现象。

因为热电厂距银川市较近，所以要考虑对周边环境的影响，使用的煤要求硫分含量低，而灵武煤恰好能满足这样的要求，所以银川热电厂使用的煤种一开始就决定了它的单一性。灵武煤的灰分组成如下：

1水冷壁结焦

1.1水冷壁结焦原因分析固态排渣煤粉炉中，火焰中心温度可达1400～1600℃，在这样高的温度下，燃料燃烧后的灰多呈熔化或软化状态。随着烟气一起运动的灰渣粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却下来。如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙以前，已因温度降低而凝固下来，那么它们附着受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易将它们清除。但渣粒如果以液态或半液态粘附到受热面管壁或炉墙上，将形成一层紧密的灰渣层，很难清除。

热电厂使用的是灵武煤，其成分如表一所示，其T2为1150℃，一般认为，灰熔点如果很高（如T2＞1350℃），管壁上积灰层和附近烟气的温度很难超过灰的软化温度，所以不会发生结焦。如果灰熔点低（如T2＜1200℃），灰粒子很容易达到软化状态，就易发生结焦。灵武煤的灰分组成如表二所示，二氧化硅比即SR=45.7，〔SR=SiO2/(SiO2+Fe2O3+CaO+MgO)〕。实验得之，较大的硅比意味着灰渣有较高的粘度，当SR＞72时，不易发生结焦。当SR＜65时，就有可能发生严重结焦。另一个指标碱酸比B/A=(Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2)为0.89，说明碱性氧化物的含量较多，灰分的流动性较高，实验表明，酸碱比低于0.5时，不易结焦；酸碱比高于0.5时，在固态排渣炉中极易发生结焦。从以上灰分特性来看，灵武煤具有较强的易结焦性。

热电厂一期采用的是正四角切向布置直流煤粉燃烧器，正常运行工况下，高温的火焰中心应该在炉膛断面的几何中心处。但在实际运行中，由于运行人员水平有限，炉内气流组织不当，四角上的燃烧器风粉配比不均匀，火焰中心偏移，实际切圆变形，高温火焰偏离炉膛中心，煤粉火炬贴壁冲墙，水冷壁附近产生高温，大量灰粒子冲击水冷壁受热面，引起局部水冷壁结渣。

热电厂投运初期，为追求社会声誉、提高供暖质量，经常超负荷运行，超负荷运行，炉内温度也相应升高，结渣的可能性也增大了。为了满足高负荷的需要，运行人员盲目提高制粉速度，造成煤粉较粗，使用粗煤粉又导致在水冷壁上产生还原性气氛，促使水冷壁结渣。特别是灵武煤中Fe2O3的含量较高，Fe2O3在还原性气氛中会被CO还原为熔点较低的FeO，而FeO与SiO2等进一步形成熔点更低的共晶体，会使灰熔点下降150～300℃，增大了结渣的可能性。

1.2水冷壁结焦的危害水冷壁结焦后，使传热减弱，工质吸热减少，排烟温度升高，锅炉蒸发量和效率降低。过热蒸汽超温。结焦还影响气流正常的流动状态和炉内燃烧过程，部分水冷壁结焦会对自然循环安全性带来不利影响，还可能堵塞部分烟道，增加烟道阻力和风机电耗。在热电厂所产生的影响就是导致了十数次非计划停炉，影响了热电厂的经济生产和安全生产，同时又增加了运行工人的工作强度。

2过热器上的高温烧结性积灰

2.1过热器积灰的原因分析灵武煤的灰分中含有数量较高的碱金属氧化物，碱金属氧化物中的Na2O与K2O的熔化温度较低，一般在700至800℃，在炉内高温条件下，它们成为气态随烟气流经对流受热面，由于烟气温度逐渐降低，就凝结在高过受热面上。烟气中的二氧化硫，在催化剂的作用下有一部分氧化为三氧化硫，三氧化硫与凝结在管壁的碱金属氧化物及金属表面或灰分中的氧化铁在长期烧结下，在管壁形成白色烧结性复合硫酸盐内灰层。灵武煤灰分中具有含量较高的Na2O与K2O，导致烧结性积灰的强度较高。再由于炉膛水冷壁结焦严重，炉膛内烟温升高，灰分的温度也提高了很多，这也导致了积灰的高强度。在内灰层的粗糙表面上粘附一些难熔灰分固体颗粒，形成松散而多孔的外灰层。

2.2积灰的危害积灰影响传热和烟气的流通，严重时还会堵塞烟气能道，降低锅炉出力，而且清除起来也十分困难，耗费大量的人力。

3治理措施

3.1严格按正常负荷运行，严禁长时间超负荷或低负荷运行。

3.2调整一、二次风风速、风率、风粉配比，使燃烧稳定，保持火焰在炉膛中的充满度。避免火焰中心偏移。

3.3加强受热面的清洁工作，合理吹灰。吹灰次数的多少直接影响锅炉运行的安全性和经济性。次数过多，会使锅炉受热面的磨损增加，同时造成不必要的汽、水损失。根据我厂运行经验，每天安排对过热器吹灰一次，水冷壁按需要吹灰，效果很不错。

3.4掺烧。不同的煤，灰分含量不同，将不同的成分的煤按一定的比例进行混烧可以降低灰的熔点，有效防止结渣。我厂通过与其他电厂的交流并结合自己的实践，在灵武煤中掺入一定比例的含灰分较大石嘴山煤，并投资数百万增加了脱硫设备，有效防止了煤灰结渣。

3.5加强运行工人的技能培训，提高人员的自身素质，加强对煤粉细度的监测，保持合格的煤粉细度（18%~22%）。

热电厂通过采取这一系列措施，已经基本解决了锅炉结焦与积灰的问题，再没有因锅炉结焦而非计划停炉过。

参考文献：

[1]范从振.锅炉原理.东南大学.

[2]银川热电锅炉运行规程（内部资料）.