锅炉结焦机理毕业设计（论文）

毕业设计报告（论文）第一章 结焦发展的条件与机理第一节 什么是结焦结焦分为低温结焦、高温结焦和渐进性结焦。低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度，由于局部超温或低温烧结引起的结焦，常在起动和压火时的床层中发生，并有可能发生在高温旋风分离器的灰斗内，以及外置换热器和返料机构内。高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象。其特点是面积大，甚至波及整个炉床，而且从高温焦块表面上看是熔融的，冷却后呈深褐色，质地坚硬，并夹杂少量气孔。渐进性结焦是运行中较难察觉的一种结焦形式，主要因布风系统设计和安装质量不好、给煤颗粒度超出设计值、运行参数控制不当、风帽错装或堵塞等所致。这 3 种结焦类型并不是明显分离的，不论是哪种类型的结焦，一旦渣块在床料中存在并随着时间的推移，焦块将越来越大，结果会堵塞排渣管甚至导致停炉。 第二节 结焦发生的条件结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于 炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，当附着在受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的粘结能力，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展。在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发，成气态进入烟气中，当温度降低时凝结，或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。或者凝结在飞灰颗粒表面，成为熔融的碱化物膜，然后粘附在受热面上形成初始结焦层，成为结焦发展的条件。锅炉结焦将对机组运行的安全性和经济性产生不良的影响。水冷壁、过热器受热面结焦导致炉膛出口烟温、蒸汽温度及排烟温度升高，严重时会引起管壁过热、超温，损害受热面的安全。结焦往往是不均匀的，会使过热器热偏差增大。水冷壁处结焦对自然循环锅炉的水循环安全性造成不利的影响。锅炉上部结焦焦块跌落时，可能砸坏水冷壁，影响燃烧的稳定，可能造成灭火。若燃烧器喷口结焦，会影响气流的正常喷射，破坏炉内的空气动力工况，严重时会引起锅炉灭火。如果结焦严重，将会迫使锅炉停止运行，进行除焦。除焦时间较长时，炉膛底部漏入冷风过多，降低燃烧室温度，使燃烧不稳定，甚至灭火。除焦工作是劳动强度很大，危险性较高的劳动，进行除焦增加了运行人员的劳动强度，而且增加了安全隐患。过热器处结焦，使锅炉通风阻力增大，厂用电量上升。结焦会引起受热面超温、锅炉通风不足、蒸发量不足等，可能会限制锅炉出力，使机组被迫减负荷。锅炉结渣是个很复杂的物理化学过程,它涉及煤的燃烧、炉内传热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程,至今还没有能定量描述结渣过程的数学模型。根据研究结果,可以从下面一些过程来探讨结渣机理。锅炉的结渣在煤粉炉和燃油炉中，燃烧火焰中心温度在15001700之间。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，灰份将从液态变为软化状态进而变成固态。如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结渣（俗称结焦）。 锅炉的积灰锅炉受热面上的积灰有粘结性和疏松性积灰两种。粘结性积灰是由于烟气中的硫酸蒸汽凝结在受热面管壁上而粘住灰粒，并与灰粒作用而形成水泥状的堵灰。当锅炉的燃烧不正常时，烟气中带有大量的碳粒子，这些碳粒子可以吸附烟气中的二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽。二氧化硫和水蒸汽又化合成亚硫酸（H2SO3）。亚硫酸是很强的还原剂，会再次氧化成硫酸（H2SO4）；碳粒子吸附的三氧化硫和水蒸汽也会直接化合成硫酸。含有硫酸的碳粒子具有很强的粘性，它沉积在受热面上不仅很牢固，而且硫酸有很强的腐蚀性，它与受热面作用生成硫酸亚铁（FeSO4），更增加的这种灰的牢固性。随着燃料中含硫量的增加，粘结性积灰的可能性也增加。疏松灰是各种锅炉中最常见的积灰方式，它发生在锅炉的所有受热面上，煤粉炉主要是这一类积灰。当烟气冲刷管束时，管子的背面形成涡流区，大的灰粒因其运动惯性动能大，不容易卷进涡流区；但小的灰粒则容易被卷近旋涡撞在管壁上，并通过静电引力及摩擦阻力等方式粘结在上面形成积灰。煤中的灰是指存在于煤中的所有的无机物质,同时也包括存在于煤有机化合物中的无机元素。通常,煤中的无机物可以分为三类,即原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质。原生矿物质主要来源于形成煤的植物生长过程,基本上以分子状态均匀分布于煤中,其在煤中的含量很小,不超过2%3%；次生矿物质是指在成煤过程中,因地壳变动使外界泥沙混入煤层中的矿物质,离散地、较均匀地分布于煤粒中。而外来矿物质则是指采煤时混入到煤层中大块或层状的岩石,它具有原矿物质的一般特性。有些研究者也将原生矿物质和次生矿物质总称之为内在灰分,而外来矿物质则称之为外在灰分。对于原生灰分,与煤中有机物相联系的Na离子、K离子及其氧化物在高温下挥发成气态。而与煤有机体相连的钙和镁离子,当煤燃烧,煤颗粒表面边界层中的含氧量足够低时,也会导致钙和镁的挥发,但是挥发性的钙和镁一旦到达氧化性气氛中(含氧量约为3%)便会迅速氧化生成小于1的小颗粒。挥发态的钠、钙、钾一方面在残留灰粒表面发生非均相的冷凝,生成低熔点灰粒相；另一方面,也发生均相成核凝结,生成0.020.5灰尘微粒。对于外在灰分,有些灰粒在燃烧过程中熔化,粘接在一起形成较大的灰粒,而有些灰粒随着碳粒在熔化过程中的爆破,形成尺寸较小的残留飞灰。由于飞灰在炉内的生成机理不同,使得飞灰颗粒尺寸呈双峰形分布,第一个峰值在1左右,第二个峰值位于1012。第一个峰值是由于挥发性灰的冷凝。第二个峰值是灰分积聚和碎裂后的残留飞灰。在绝大多数情况下,残留飞灰的尺寸上限为单个煤颗粒的尺寸,尺寸下限为煤颗粒中单个灰粒的尺寸。高温结焦主要是有运行中一次风量过低流化不良;床温过高超过灰熔点;风帽损坏布风不均；点火升温阶段投煤的时间和量掌握不好都会造成高温结焦。在缺氧状态的还原性气氛中灰熔点会大幅下降，诱发严重的结焦。结焦的根本原因是熔化状态下的灰沉积在受热面上。可见，灰的熔点是结焦的关键。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2FeO?SiO2，其灰熔点仅为1 065 。由于燃烧的煤种发热量较高，在运行时要尽可能的保持下层火咀的运行，调整时开大上层二次风，关小下层二次风，尽可能的降低火焰中心，防止过热器处结焦。运行设备好坏直接影响流化床锅炉的正常运行，锅炉耐火材料脱落，耐火材料大面积脱落或炉膛内有异物,破坏高温返料器工作和床料流化不正常，风帽损坏较多、风帽局部堵塞、风帽漏灰渣、风室内有大量灰渣、布风板烧坏变形漏风、床温测点失准未及时修复、热工控制系统不完备，仪表配置不合理，测点不足，司炉盲目操作，也是造成锅炉结焦主要原因。第三节 锅炉结焦的主要因素锅炉结焦的主要因素有：煤质差（灰熔点低）、炉膛温度和空气动力场，火焰中心抬高，炉膛出口温度增高，低氧燃烧产生过多还原性气体，吹灰不及时、长期高负荷运行等。1.煤的灰熔点低 2.燃烧时监视或调整不当造成超温3.一次风量过小（投煤后）,低于临界流化风量4.点火升压过程中,煤加的太快,过多或加煤后没有加风5.煤种、煤质变化幅度过大6.压火操作不当或压火、启动过程中操作缓慢,造成物料流化不起来而局部结焦7.耐火砖大面积脱落或炉膛内有异物,破坏床料流化8.回送装置返料不正常或堵塞9.负荷增加过快,操作不当10.床温表不准,操作人员误操作11.风帽损坏,渣漏至风箱,造成布风不均12.放渣过多.造成料层太薄13.未及时放渣,料层太厚14.锅炉启动前风帽堵塞过多15.给煤粒度普遍大，使密相区燃烧分额过大16.锅炉运行中，长时间风煤配比不当 循环流化床锅炉在运行时出现结焦的现象主要有： CRT显示床温、床压极不均匀，燃烧极不稳定，相关参数波动大，偏差大。 结焦初期(局部)料层差压下降，结焦严重时，料层差压急剧增加。 氧量快速下降，几乎近于零。炉膛负压增大，一次风量，风室风压波动大。 负荷、压力、汽温均下降。 排渣不畅，床层排渣管发生堵塞，单个或多个放渣口放不出渣或放渣中有疏松多孔烧结性焦块(局部结焦)；观察火焰时,局部或大面积火焰呈现白色。除此之外，设计、安装的原因：炉膛容积大小或锅炉超负荷运行，造成炉膛热负荷过高；辐射受热面布置较少，水冷壁管间距过大，吸热量小；炉膛出口烟气温度选得太高；炉膛出口流通截面狭窄，火焰中心位置太高。送引风量太大，进行强化燃烧，炉温超过煤灰粘结温度时，会形成高温结焦。如果配风不当，煤不完全燃烧，会产生大量一氧化碳及氢等气体，使灰中熔点较高的三氧化二铁还原成熔点很低的氧化铁，降低了灰熔点(可能降低300350)。这时，虽然炉膛出口烟温低于煤灰的软化温度t2，也会导致剧烈的结焦。由于灰粒的形成机理及输运机理不同,灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程：一个为初始沉积层的形成过程,初始沉积层为厚度0.2mm0.5mm的化学活性高的薄灰层,它是由尺寸小于5m的灰颗粒所组成。对于具有潜在结渣倾向的煤,初始沉积层主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝而形成。对于潜在结渣倾向小的煤,初始沉积层由挥发性灰组分的冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成。初始沉积层中碱金属类和碱土金属类硫酸盐含量较高,这些微小的颗粒由范德瓦尔力和静电力保持在管壁上,并与管壁金属反应生成低熔点化合物,强化了微小颗粒与壁面的连接。初始沉积层具有良好的绝热性能,它的形成使管壁外表面温度升高。另一个沉积过程为较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上,当初始沉积层具有粘性时,它捕获惯性力输运的的灰颗粒,并使渣层厚度迅速增加。第四节 锅炉结焦的机理1、煤粉燃烧时，在高温受热面上形成污染和结渣的基本过程可分为两个阶段。开始在管子上形成第一层灰（原生层），但是随着其厚度的增加，其外表面温度不断升高，逐渐接近于当地的烟气温度，若此烟气温度高到使灰处于熔化状态，则在第一层灰上面形成增长速度很快的梳状沉积物（第二层灰），也就开始了结渣。形成第二层灰渣后，因渣层中发生物理化学变化致使灰层的强度不断增加。其中，第一层灰的形成与灰的组成有关，即和黄铁矿分解的产物、碱性化合物、钙的化合物、磷的化合物等有关，第一层灰中也有SiO2，它在炉膛高温条件下也能升华。此外，所有能促进形成疏松灰的因素也能影响第一层灰的形成。高度弥散粒子的表面活性也能使非常细的灰粒沉积在管子表面而形成第一层灰层。2、灰粒向水冷壁的输运过程灰颗粒向水冷壁面输运是结渣的重要环节。灰颗粒的输运机理主要有三类：第一类为挥发性灰的气相扩散；第二类为热迁移；第三类为惯性迁移(如图1所示)。对于尺寸小于1颗粒和气相灰分,费克扩散、小粒子的布朗扩散和湍流旋涡扩散是重要的输运机理。对于小于10的颗粒,热迁移是一种重要的输运机理。热迁移是由于炉内温度梯度的存在而使小粒子从高温区向低温区运动。研究表明热迁移是造成灰分沉积的重要因素之一。3、对于大于10的灰粒,惯性力是造成灰粒向水冷壁面输运的重要因素。当含灰气流转向时,具有较大惯性动量的灰粒离开气流而撞击到水冷壁面。灰粒撞击水冷壁面的概率取决于灰粒的惯性动量、灰粒所受阻力、灰粒在气流中的位置以及气流速度。在典型的煤粉锅炉中,气流速为10m/s25m/s时,直径为510灰粒就有脱离气流冲击水冷壁面的可能性。4、灰渣在管壁上的粘接和结聚长大由于灰粒的形成机理及输运机理不同,灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程：一个为初始沉积层的形成过程,初始沉积层为厚度0.2mm0.5mm的化学活性高的薄灰层,它是由尺寸小于5m的灰颗粒所组成。对于具有潜在结渣倾向的煤,初始沉积层主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝而形成。对于潜在结渣倾向小的煤,初始沉积层由挥发性灰组分的冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成。初始沉积层中碱金属类和碱土金属类硫酸盐含量较高,这些微小的颗粒由范德瓦尔力和静电力保持在管壁上,并与管壁金属反应生成低熔点化合物,强化了微小颗粒与壁面的连接。初始沉积层具有良好的绝热性能,它的形成使管壁外表面温度升高。另一个沉积过程为较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上,当初始沉积层具有粘性时,它捕获惯性力输运的的灰颗粒,并使渣层厚度迅速增加。5、中层燃烧器标高以上的两侧墙局部区域存在煤粉火焰刷墙的情况，造成局部区域高温，形成一定的结焦气氛(还原性气氛CO)，导致锅炉局部区域结焦。该厂3、4炉为同型号锅炉，燃用同样的煤种，分析燃用煤的灰熔点均大于1500。3炉的结焦情况很明显，而4炉结焦情况较稍微，由此判定3炉煤粉可能存在刷墙情况。检修中发现，3炉大部分燃烧器一次风喷口内的均流锥严重磨损并脱落，导致一次风喷口处的煤粉分布很不均匀；另外由于部分燃烧器喷口烧损变形，使一次风喷口角度产生一定程度的偏斜，造成一次风煤粉火焰刷墙并结焦。负荷的变化是导致3炉掉较大焦块的直接原因。在机组高负荷下，由于炉膛温度较高，为刷墙的煤粉结焦创造了有利条件，结焦的面积和厚度都较大，当机组降到低负荷以后，随着炉膛温度的降低和锅炉运行参数的降低，积聚在水冷壁表面的灰渣由于温度下降导致其由高负荷下的熔融状态向固态化方向转变，并且对水冷壁的附着力也大大下降，从而在某种特定情况下发生掉焦。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。6、内空气动力工况组织比较混乱 检查发现锅炉掉焦灭火频繁时，燃烧器的内、外二次风调风挡板开度位置比较混乱并且开度普遍偏大，大部分没有在冷态空气动力场推荐的开度值四周，造成双调风燃烧器的旋流强度偏小，其卷吸高温烟气的能力减弱，燃烧器的自稳燃性能下降，从而导致一次风煤粉火焰燃烧推迟，增大了煤粉刷墙结焦的可能性，同时锅炉抗外界扰动（如掉焦）的能力也大幅度下降。而将燃烧器内、外二次风调风挡板开度恢复到推荐值四周时，锅炉掉焦灭火现象则明显减少。7、炉膛下部漏风大，使下排燃烧器的燃烧稳定性下降，着火推迟，造成炉膛火焰中心升高，而下排燃烧器延迟着火的煤粉在中、上排燃烧器区域充分燃烧，使该部位炉膛温度较高，促使中、上排燃烧器着火提前，该区域的炉膛温度进一步提高，从而增大了在中、上排燃烧器区域间的结焦几率。3、4炉燃烧器区域炉膛温度的对比测试结果也证实了3炉确实存在局部高温区，从测量结果来看，3炉下排燃烧器及冷灰斗区域的平均温度比4炉低20；中排燃烧器区域的平均温度比4炉高20；上排燃烧器区域的平均温度比4炉高40。另外炉膛下部漏风较大，也使炉抗外界干扰的能力减弱，在检查炉底水封时发现，水封槽内积满了灰，只有很少量的水，因此水封效果大打折扣，必然存在较大的炉底漏风。8、炉内物料较多，床层压力和床层压差较大，风室风压高，流化风相对较小，会使炉内流化不良，密相区达不到还原性气氛，不能保证密相区一定的燃烧份额，物料在缺氧状态下燃烧，燃烧效率不高，较大的颗粒易沉积，炉渣中含碳量增高，排渣不易控制，大量炉渣堆积在进渣管入口及管内，有时进渣风不能使炉渣进入冷渣器，不得以用压缩空气吹扫进渣，冷渣器一旦进渣，渣量相当大，即使关闭压缩空气，大量的炉渣继续进入冷渣器，造成冷渣器各仓内聚集大量的炉渣，由于炉渣不能被及时排走，炉渣中的碳继续燃烧，造成冷渣器结焦。此外，由于炉膛床层压力较高，一般能达到7.510 kPa，而冷渣器选择室的床压一般只有26 kPa，两者存在较大的压差，有时即使不用进渣风，炉渣在压差的作用下会自行进入冷渣器。进渣量不能自由控制，各室不能建立起稳定的床压，使各室温度及排渣温度升高，容易造成某一区域的大渣继续燃烧，温度超过灰熔点温度而造成结焦。2003-11-03#9炉燃烧效率低，炉渣含碳量较高。 第二章 结焦对锅炉的危害第一节 水冷壁结焦1、对水冷壁结焦的分析 固态排渣煤粉炉中，火焰中心温度可达14001600，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。2、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T21350），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T21200），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SR72时，不易发生结焦。当SR65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。3、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。水冷壁结焦的危害 4、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。第二节 过热器上的高温烧结性积灰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。第三节 循环流化床锅炉结焦原因分析循环流化床锅炉结焦的主要原因是床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度，以及炉内流化工况不良等。1、燃料的影响 若煤的灰熔点低，当煤颗粒在炉膛内较高温度下熔化成液态或软化状态时，相互黏结，且自身燃烧放出的热量无法及时传出，就会产生结焦。其次，运行中给煤量过大，使料层中含煤量过多，料层温度升高，燃烧气氛更加趋于还原性气氛，煤的灰粒容易达到熔融及软化状态而结焦。另外，煤种变化太大，燃料制备系统选择不当，煤粒度太大，或粗颗粒份额较多也会严重影响床层的流化，导致密相区超温而结焦。2、运行参数的影响 运行中一次风量太小或减风至流化极限以下，会造成料层流化不好而出现局部温度过高的情况，一旦局部出现结焦就会黏结周围的颗粒而使结焦扩大。这种情况主要发生在起动过程中，因为起动时料层太低，风量较小，整个料层未能均匀地达到较好的流化状态。另外，料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数，在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。3、返料影响 返料风过小，或返料器突然由于耐火材料的塌落而堵塞，或因料层差压高放循环灰外泄失控等原因，返料无法正常返至炉内，都会造成床温过高而结焦。若此时再通过加煤来维持压力及汽温，则床温在返料未回炉膛及加煤的双重作用下会急剧上升而导致床上结焦。若运行中返料温度过高，可能会造成返料器内结焦。4、结构方面的影响 布风板设计不良、风帽布置不合理或风帽损坏，造成布风板布风不均，会造成部分料层不流化而产生结焦。另外，返料阀设计不当，返料风可能导致阀体内可燃物的燃烧，从而使返料温度升高造成返料器内结焦。第四节 结焦和积灰对锅炉的危害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，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、锅炉的大焦块掉下后，瞬间产生大量的水蒸气，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。6、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。第三章 防止锅炉结焦的技术措施第一节 对煤质、工作人员及设备的要求1、稳定煤种 当锅炉燃用易结焦煤时，可掺烧灰熔点高的煤种。当媒质发生变化后，应在燃用前得到煤种化验报告。2、提高检修质量，保证燃烧器安装角度正确。3、合理调整燃烧，使炉内火焰分布均匀、火焰中心保持适当位置。正常燃烧时，火焰稳定，颜色呈金黄色，氧量表指示正常，着火点应在距离燃烧不远处，火焰中心应在燃烧室中部，防止煤粉气流擦墙。在实际操作中，应根据设备、煤种情况，查明原因后进行燃烧调整。其中如需改变燃烧切圆，可将中间两排二次风关小，增加下层一次风刚性等办法。如发现结焦的部位在某侧墙，则可以通过局部调整一次风大小，改变二次风比例等方法进行调整。4、保持适当的过剩空气量防止缺氧燃烧，发现积灰和结焦时及时清除。因为缺氧燃烧会使烟气中灰分浓度加大，且使烟气中还原性气体增多，加剧结焦程度。及时进行吹灰和除焦，可保持受热面光洁，防止积灰和结焦。投油助燃时，使用下层油枪。5、减少锅炉设备漏风 利用停炉机会对锅炉炉墙密封、放灰闸板、空预器进行整治，减少漏风，增强其严密性。运行中加强检查制粉系统运行情况，如有漏风即及时停运消缺。6、避免锅炉长时间在非正常方式下运行。 如超出力运行，会使炉温和炉管温度过高，容易使灰熔化或软化，使灰更容易沉积在受热面上形成结焦。长期煤、油混烧也和上述情况一样，且会使燃烧着火提前，所以投入油枪助燃时，应及时开启油枪风。7、运行人员可根据燃料情况，及时调整煤粉细度。煤粉过粗，则着火延迟，不利于燃料的燃尽，有可能使火焰拉长，在炉膛出口处灰粒还处在高温软化或熔化状态，造成炉膛出口处结焦。煤粉过细，则着火过早，有可能烧坏燃烧器，煤粉细，使灰粒更容易粘结在受热面上。可见根据燃料情况合理调整煤粉细度，是控制结焦简单而又有效的方法。当锅炉燃用易结焦煤时，可掺烧灰熔点高的煤种。当媒质发生变化后，应在燃用前得到煤种化验报告。8、改进炉膛结构改进炉膛结构的目的是要控制炉膛容积大小和烟温，防止结焦通常要将炉膛出口烟温控制在煤灰变形温度最好在9001000。要控制炉膛出口烟温，就要选取适当的炉排热负荷和炉膛热负荷。炉膛容积热负荷的高低还取决于炉膛内水冷壁布置的多少。水冷壁太少，炉膛容积热负荷过高，就会严重结焦。特别是炉膛出口的捕渣管不要布置得太密，否则容易挂渣堵死。降低炉膛热负荷和烟温的措施是改进炉膛结构。如将拱石旋里的暗管改为明管或拆除部分卫燃带；炉膛两侧增加水冷壁或防焦联箱；以及煤粉炉适当加高炉膛，增大炉膛容积，改进燃烧器喷粉角度等。9、防止超负荷运行超负荷运行会引起结焦。对于裕量较大的风机来说，超负荷时就要较大幅度调大风量，提高送引风和二次风风速及烟速，增加过剩空气量。这种强化燃烧的结果使火焰偏高，烟气里携带大量熔融状态的煤粒煤灰粘结在炉膛出口捕渣管上，此处平均温度很快高于灰熔点，形成结焦。例如，本市某厂一台SHL型10t/h链条炉，在燃用一种结焦性较强的煤种时，由于锅炉负荷不同而引起燃烧工况及热效率的变化。10、加强运行操作的调整一般要把炉膛出口温度维持在850950(沸腾炉维持在750800)保持适当的过剩空气系数，合理使用一、二次风。若一次风太大，火焰上升得很高，甚至直射后墙，会促使高温结焦。若二次风使用得当，火焰中心下移，延长了烟气路线，可使炉膛出口温度降低50至80。给煤要均匀，在负荷变化较大或煤种变化时，应及时调整煤层厚度。如链条炉燃用结焦性强的烟煤(灰分小)，煤层厚度为80120mm，炉排取快速，送风量较小。燃用结焦性较差的烟煤(灰分大)，煤层厚度100140，炉排取中速，送风量较大。对于干煤应适当掺水，对于含硫化铁粘结性强的煤应及时打焦清渣，对于灰分大的煤应适当增加清炉次数，对于管群、烟管或烟室的堵灰应及时清理堵漏风炉膛漏风，破坏了正常燃烧工况，造成火焰的充满度和搅拌混合情况恶化，火焰中心升高或偏斜，会加速结焦的形成。解决的办法是减少漏风量，使炉膛出口负压不致过大(链条炉为1015Pa，煤粉炉为1530Pa)。锅炉各部位的漏风系数应控制在：炉膛0.1，炉排0.15，过热器0.05，省煤器0.1，空气预热器0.1，除尘器0.05。 11、煤要混合掺烧混合掺烧不同煤种，合理掌握煤块粒度及煤粉细度，特别是混烧结焦性强和结焦性差的烟煤，是预防结焦、提高锅炉热效率的好办法。12、加强碎煤机的调整 为了保证较合理的燃煤粒径，碎煤机飞锤的调整由原15 d改为5 d调整一次，并可根据实际燃煤的颗粒分布随时调整。较大的煤矸石及石块明显减少，排渣较畅通。13、控制冷渣器各仓室的床压及温度 由于消除了自流现象，冷渣器的进渣量也得到很好控制。各仓室床压一般维持在约5 kPa，与炉膛内的床压维持在同一水平，可以用进渣风自由控制进渣量，避免灰渣在仓室大量堆积，防止灰渣再次燃烧，进而控制各仓室温度，避免冷渣器结焦。14、完善冷渣器的结构 经过一年多的运行，冷渣器堵塞经常发生在冷渣器的过渣口。经过研究，在冷渣器过渣口外墙做了一个掏渣孔，当冷渣器过渣口有大的石块、浇筑料、焦块等杂物堵塞时，可以打开掏渣孔进行掏渣。自掏渣孔投入运行后，获得了很好的效果。冷渣器无论是高温结焦还是低温结焦，都是由于燃料燃烧效率低、炉渣中的含碳量高、炉渣中的碳在冷渣器内发生二次燃烧引起的。所以要防止冷渣器结焦，首先要提高燃烧效率，合理配风，尤其是流化风和二次风的使用，降低炉渣中的含碳量；其次是严格控制冷渣器各仓室的床温，使其在设计范围内，必要时可使用事故喷水，控制好排渣量的大小，尽量保持排渣均匀，各仓室维持一定的床压，维持一定流化床层高度，使炉渣得到充分冷却。同时，为保证安全稳定运行，应在点火过程中保证布风均匀性，并注意在点火过程后期适时排渣。避免低温结焦，最好的办法是保证易发地带流化良好，颗粒混合迅速均匀或处于正常的流化状态，这样温度均匀，可防止结焦。 最后，严格执行各厂家的运行规程，确保回料罗茨鼓风机设备安全运行。避免回料阀内因局部死区而出现结渣的现象。回料阀的充气量应严格控制在1的锅炉总风量之内，以防止未燃碳粒在局部区域复燃，避免回料阀内结渣。 循环流化床锅炉结焦有着设计、制造和运行等多方面的主客观原因。设计、制造单位，还应进行质量回访，总结经验，力求不断完善设计，解决结构隐患，优化整体设计。对于运行检修人员需应努力提高大型循环流化床锅炉技术的理论水平，同时多借鉴同类机组的运行经验，分析产生结焦的原因，执行各项防止结焦的技术措施，在实践中不断积累操作经验。如此，循环流化床锅炉的结焦还是可以控制和防范的。 结论 循环流化床锅炉由于环保性能好，以成为火力发电厂和工业锅炉领域的热点，目前，国内的循环流化床锅炉技术正在向更大容量方向发展。但是，很多循环流化床锅炉都不同程度存在出力不足、运行周期短、灰渣不完全燃烧损失高、排烟损失大等问题，出现这些问题除设计不当外，还有运行方式不合理所致，可以通过优化调整改善其运行性能。 循环流化床锅炉在许多单位最长运行周期已达3000小时左右，该炉型再经过一段时间防磨治理，在目前防磨治理的基础上，思想再开阔一些，对磨损原因和机理的探索再认真一些，防范措施、治理力度再加强一些、磨损这一顽症一定能相应治理的更好，其连续运行时间还将延长，达到或超过3500小时没问题。循环流化床锅炉这个新产品一定能在全国的发电和供热等各项事业中发挥出更大作用，一定能以它的独特优点逐渐取代目前市场上正在运行的其他任何炉型，一定能为社会和各企业发挥出他的重大经济效益、社会效益和环保效益，为缓解煤炭紧张局势做出贡献。综上所述，为了预防、减少锅炉的结焦，增加电厂的经济效益。我们不仅需要具备合格的能量来源和设备，同时也应该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。第二节 清焦的注意事项打焦应注意以下几点：1、要有足够数量的看火孔和打焦孔，位置和内扩角要适当。2、打焦人员要佩带劳动防护用品，最好在锅炉负荷较低、燃烧稳定时打焦，且炉膛负压应控制在5070Pa。燃烧不正常时，应禁止打焦和除灰。3、做好打焦吹灰记录。打焦吹灰时，不得开送风机或停引风机，不得启动给煤设备和油枪。4、加强吹灰工作。用手动空气枪头(压力为0.60.8MPa)吹灰。对于炉膛内较硬的焦块，可采用0.71.5MPa水压打焦，使焦块破裂脱落，但要防止直接喷到受热面或砖墙上。结 论 锅炉结焦机理是十分复杂的物理化学过程，与煤质、氧量、锅炉燃烧调整、吹灰、炉膛温度、煤粉细度等因素有密切关系，通过具体分析#2炉结焦原因并针对发生结焦的原因采取相应的对策，通过提高锅炉的氧量、对入炉煤进行合理调配、合理降低炉膛内温度及炉膛出口温度、控制合理的煤粉细度、加强吹灰、消除锅炉漏风、并加强对运行参数的监视及调整。通过3月的实验调整，现在#2炉结焦情况明显的减少，在此后的运行中从未发生过因锅炉掉焦或严重结焦造成的锅炉灭火跟被迫停运事故。同时通过优化调整，锅炉的各项参数都趋于稳定。锅炉运行工况得到改善，锅炉运行效率也大幅提高。参考文献 1、 岑可法等译著.循环流化床锅炉的设计与思考，科学出版社出版发行。 2、 循环流化床锅炉交流会论文集（2），中国电力出版社。2002。 3、 岑可法等.循环流化床锅炉原理设计及运行.北京：中国电力出版社。1998。 4、 杨建华，屈卫东，杨义波等.新乡火电厂440t/h循环流化床锅炉技术特点中国电力出版社。2002。 5、 440t/h超高压再热CFB锅炉说明书，东方锅炉股份有限公司，中国电力出版社。2000。致 谢本学位论文是在我的导师操高城的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，操老师都始终给予我细心地指导和无微不至的关怀，在此深深地向操老师以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在实习期间给我细心指导和无微关怀的南耀集团总工曹生华领导和申瑜青值长。在论文的写作期间，他们对我的提问作了详细的回答，让我从理论和实践中清晰明白了锅炉结焦的相关知识，非常的感谢他们！同时，我还要感谢我的好友王芳、刘艳伟等人，正是它们的帮助和支持，我才能耐心的去克服一个个困难和疑惑，直至论文的顺利完成，她们给予了我不少的帮助，谢谢她们。在论文即将完结之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接收我诚挚的敬意！最后我还要感谢培养我长大的含辛茹苦的父母，谢谢你们！第 18 页 共 18 页