锅炉结焦原因分析.ppt

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锅炉结焦原因分析及治理改进锅炉结焦原因分析及治理改进内蒙古电力科学研究院锅炉技术研究所主主要要内内容容结焦的危害结焦过程及判据原因分析治理改进措施11概述随着国家西部开发战略和可持续发展战略的深入实施，国民经济快速、稳定发展，同时国家节能降耗、环保减排的治理力度也在不断加大。

电力能源建设迎来了飞速发展的大好时机和重大挑战。

近年来，一大批现代国外进口及国产大型锅炉相继投入商业运行。

大型锅炉机组燃料利用率高，具有良好的深度调峰能力，环境保护问题得到较好解决，热工自动控制水平显著加强提高。

但锅炉运行的安全性、可靠性研究成为日益重要的课题，它直接影响到燃煤发电技术发展和作为成熟商业技术的推广应用。

我国是产煤大国，煤炭资源丰富，煤种品质差异很大，变化范围宽广。

因此决定了火力发电厂以燃用煤炭为主，据统计我国7070以上发电装机容量为燃煤发电机组，而区内更高达9090以上。

动力用煤普遍使用低品位劣质煤种，加之现有供煤配煤系统有许多不完善之处，新增大容量火电机组较多，幅度较大，电站锅炉燃用煤种品质难以得到保证，锅炉燃煤多变且灰分有不断升高、热值不断下降的趋势，有的煤种AarAar甚至高达4040以上，发热量仅为13800KJ/Kg13800KJ/Kg（3300Kcal/Kg3300Kcal/Kg）接近于煤矸石品质。

锅炉受热面产生了许多磨损、积灰、结焦腐蚀、爆管等问题，使机组安全、可靠性得不到根本保证，更谈不上经济性运行。

锅炉结焦是运行中常见问题，且无论锅炉容量大小、形式如何，都难以避免。

它对安全、经济运行影响大，所涉及到的设备、系统范围广，原因错综复杂，根本解决问题，难度较大。

因此，结合锅炉煤质、运行热力特性，对结焦机理进行研究分析，提出一些使用的防治改进技术，具有重要意义。

22结焦的危害及治理意义2.12.1结焦的危害结焦使受热面受到粘污，增大了传热热阻，使传热恶化，据计算由于结焦会使受热面传热能力降低30306060。

导致火焰中心上移，炉膛出口烟气温度升高，锅排烟温度升高。

各级减温水用量大幅度增加，超过设计用量50506060，甚至引发屏式过热器、高温对流过热器、再热器结焦、管壁超温、爆管。

因大型锅炉过热器壁温安全裕度较小，正常运行时，已接近材料允许使用温度，烟气温度升高，减温水量不足，很容易引起超温。

在高温烟气作用下，灰焦往往与管壁发生电化学反应，产生高温腐蚀现象。

煤中硫成份较高，会加剧这种腐蚀。

由于传热热阻增大，燃料利用率下降，会使锅炉无法维持在满负荷下运行，只好进一步增加投煤量，提高烟气温度，燃料浓度升高，助燃风浓度相对降低，形成恶性循环。

严重时只能维持4040负荷，甚至深度降负荷投油燃烧，借此维持平衡和甩焦。

造成较大的经济损失。

主要表现在：

炉膛及排烟温度升高致使锅炉效率平均降低1122，煤耗大幅增加；低负荷运行经济性很差，甚至被迫停炉；经常停炉清焦，运行、检修成本增加，少发电量进一步带来损失。

人身、设备安全受到严重威胁。

坠落的焦块可能造成锅炉灭火、放炮，经常砸坏炉底冷灰斗水冷壁、炉底除渣设备和液压关断门，甚至造成人员。

2.22.2治理意义显著的经济效益降低锅炉的启停损失，减少燃油消耗量，燃料利用率提高。

统计计算表明，300MW300MW机组，启停一次经济损失为240240260260万元。

锅炉效率提高1122，可降低发电煤耗8810g/KW.h10g/KW.h，排烟温度降低1010，可降低发电煤耗112g/KW.h2g/KW.h。

提高机组可靠性增加发电量，增加带负荷能力。

使检修（抢修、临修）、运行维护成本降低30304040。

良好的社会效益增加机组可利用小时数，锅炉安全、稳定、经济、可靠性得到根本保证，确保东送潮流稳定。

启停次数减少，燃油量减少，水、汽排放量降低，环境污染程度减轻，有利于资源有效合理利用。

提高劳动生产率，降低检修劳动强度。

提高企业竞争力，为机组节能降耗工作开展，创造了有利条件。

33结焦过程及判据3.13.1结焦过程结焦：

烟气中携带的熔化或部分熔化的灰颗粒，碰撞到受热面管子被冷却凝固而形成。

形态主要以粘稠或熔融的沉淀物形式出现，主要出现在辐射、半辐射和高温对流等受热面。

结焦过程：

结焦是一个物理、化学综合过程，基本上分两个阶段。

首先是煤中的碱金属化合物、黄铁矿分解产物、钙和磷的化合物，由煤颗粒中挥发出来，变成以氧化物、氯化物、氢氧化物的蒸汽或气体，随烟气冲刷高过管子，换热冷却后在管子外表面凝结，形成粘结性沉淀层。

同时，在高温烟气中硫氧化物气体长期作用（烧结）下，形成薄而密实的硫酸盐沉积层（第一层灰）。

该沉积灰层极难清除。

然后随着灰层厚度不断增加，其灰污表面温度不断升高，逐渐接近于当地烟气温度，若此烟气温度使灰处于熔化状态，则在第一在第一层粗糙的灰粗糙的灰层表面及易表面及易粘附一些烟气中尚未得到冷却成为凝固状态的液态灰颗粒，形成增长速度很快的梳状、松散多孔的外灰层沉积物（第二层灰），也就开始了结焦过程。

形成第二层灰渣后，渣层中发生物理化学变化，使灰层强度增加。

继续粘附灰粒，厚度逐渐增大。

其次，由于燃烧器最上层一次风喷口到屏过底部距离，不能满足煤粉在炉膛内充分燃烧要求，停留时间短，或炉膛内水冷壁结焦，致使炉膛出口烟气温度，高于灰的熔化温度，灰粒处于熔融或半熔融状态，直接粘附在高过管子外表面。

不断发展、恶化，使烟气通道堵塞。

3.23.2结焦判据工程中常用的预测炉内结焦倾向方法有以下几种：

3.2.13.2.1根据煤灰熔点温度根据煤灰熔点温度进行行预测还原性气氛中煤灰初始变形温度tt11。

tt1112891289，不结焦；tt111108110812881288，中等结焦；tt1111071107，严重结焦。

美国CECE公司DTDT（相当tt11）温度判据为：

DTDT13711371，不结焦；DTDT1093109312041204，易结焦。

弱还原性气氛中煤灰软化温度tt22。

tt2213901390，轻微结焦；tt221260126013901390，中等结焦；tt2212601260，严重结焦。

该判据具有6565的分辨率。

日本用tt22温度判据为：

tt2212301230，结焦性低；tt2212301230，结焦性高。

3.2.23.2.2根据煤灰成份综合比值进行预测硅比系数GG。

定义式如下：

式3.21式式中中当当量量FeFe22OO33FeFe22OO331.11FeO1.11FeO1.43Fe1.43Fe。

硅硅比比中中分分母母大大多多为助助熔熔剂，SiOSiO22大大则灰灰渣渣粘粘度度和和灰灰熔熔点点较高高，因因此此，GG越大，越大，结焦焦倾向越小。

判据如下：

向越小。

判据如下：

硅/铝比。

判据为：

SiOSiO22/Al/Al22OO331.871.87，轻微结焦；SiOSiO22/Al/Al22OO331.871.872.652.65，中等结焦；SiOSiO22/Al/Al22OO332.652.65，严重结焦。

铁/钙比（美国判据）。

推荐值为：

FeFe22OO33/CaO/CaO0.30.3，不结焦；FeFe22OO33/CaO/CaO0.30.33.03.0，中等或严重结焦；FeFe22OO33/CaO/CaO3.03.0，不结焦。

碱/酸比（B/AB/A）。

定义式如下：

式3.23.222硅比我国美国法国结焦倾向GG78.878.8727280807272轻微66.166.178.878.86565727265657272中等66.166.1505065656565严重判据如下：

上述上述预测炉内炉内结焦焦倾向的方法没有向的方法没有绝对性，性，实际应用，往往几种方法互相用，往往几种方法互相结合采用，合采用，综合判定。

合判定。

碱酸比我国国外结焦倾向B/AB/A0.40.40.70.7严重0.2060.2060.40.40.40.40.70.7中等0.2060.2060.40.4轻微44原因分析锅炉结焦，往往是由于众多因素综合作用，而产生的。

所涉及到的设备、系统亦较多。

本文将从燃料、设备、运行等几方面加以分析。

4.14.1燃料入炉煤11681168煤灰熔点：

煤灰熔点是导致锅炉结焦的重要原因之一。

根据判据，tt1111001100、tt2212001200的煤即属于易结焦煤种。

因该温度已非常接近炉内烟气温度，煤灰颗粒处于熔融状态，煤灰粘结到受热面管子上的几率较大。

煤灰成分：

煤灰中对结焦有重要影响的成份主要为碱金属化合物（包括氧化物、氯化物、氢氧化物等）、含铁矿物盐、复合硫酸盐、硅铝酸盐，它们往往形成共熔体复合盐，在高温烟气中分解、挥发而成蒸汽、气体，有的发生化学反反应。

碱金属氧化物、。

碱金属氧化物、氯化物及其硅酸化物及其硅酸盐、硫酸、硫酸盐类易易挥发，能促，能促进灰灰层形成，降低灰熔点；形成，降低灰熔点；FeSFeS、FeOFeO熔点熔点较低，且使灰熔点降低；低，且使灰熔点降低；SiOSiO22熔点和气化温度很熔点和气化温度很高，但硅酸盐的共熔体熔点有较大降低，AlAl22OO33使灰熔点升高；CaOCaO则是低熔点共晶体的重要组成部分，在1010以内，可使灰熔点降低,当3030后，灰熔点显著升高。

灰量：

灰熔点与灰份含量有一定关系，灰份为771515，灰熔点迅速降低，在10102525的范围内，灰熔点出现最低值。

4.24.2锅炉设备炉膛几何尺寸：

重要几何尺寸包括炉膛长宽及断面尺寸、炉膛有效高度、火焰相对中心等。

这些尺寸决定了炉膛热负荷是否与煤种相匹配，并能够满足炉内火焰充满度好，煤粉充分燃烧，组织合理的燃烧空气动力工况。

炉膛断面宽深比宜为1.01.01.11.1，不宜超过1.251.25。

如几何尺寸设计不当，将使热负荷值较高则必然导致炉内局部区域或整体结焦。

我国各容量电站锅炉热负荷推荐值如下：

炉膛容积热负荷推荐值（qqVV）KW/mKW/m33炉膛断面热负荷推荐值（qqAA）MW/mMW/m33燃料固态排渣炉液液态排渣炉排渣炉开式炉膛半开式炉膛熔渣段无烟煤109109140140145145169169538538698698贫煤116116163163151151186186163163198198523523698698烟煤9999198198186186198198523523640640褐煤9393151151油233233349349气349349锅炉蒸发量（锅炉蒸发量（t/ht/h）2202204104106706701000100020002000切切向向燃燃烧烧褐煤和易结渣褐煤和易结渣煤煤2.102.102.562.562.912.913.373.373.203.203.723.723.203.203.783.783.303.303.833.83烟煤烟煤2.332.332.672.672.792.794.074.073.723.724.654.654.374.375.405.404.804.805.625.62无烟煤、贫煤无烟煤、贫煤2.202.203.483.482.582.583.503.502.732.734.004.004.984.98前墙或对冲燃烧前墙或对冲燃烧2.212.212.792.793.023.023.723.723.493.494.074.07油、气油、气4.074.074.774.774.194.195.295.295.235.236.166.166.126.127.797.797.097.098.148.14燃烧器区域容积热负荷（qqrvrv）及壁面热负荷（qqrfrf）燃燃烧器器角角度度，切切圆直直径径，高高宽比比等等几几何何尺尺寸寸：

对于于四四角角切切圆燃燃烧的的直直流流燃燃烧器器组较为重重要要的的几几何何尺尺寸寸为：

燃燃烧器器喷口口轴线与与水水冷冷壁壁夹角角或或与与炉炉膛膛断断面面对角角线间夹角角，该尺