电站锅炉结焦防焦.doc

电站锅炉结焦防焦 1 前言在电站锅炉运行中，锅炉结渣、积灰是个长期存在的问题。电站锅炉主要以煤作为燃料，其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物质，这些物质在锅炉运行的过程中有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结渣和积灰。锅炉结渣、积灰不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性，还可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。锅炉结渣即锅炉结焦，对锅炉运行危害严重： 炉膛内结渣会增加受热面的传热阻力,降低辐射吸热量,使炉膛出口烟温升高。这不仅影响锅炉的自然水循环,还会使对流受热面因热负荷升高、对流传热量增加而导致蒸汽温度、金属壁温超温。 炉膛结渣会造成因炉内空气动力场不均、燃烧偏斜发生的水冷壁管垢量超标；还会造成因炉膛受热不均而导致的炉墙撕裂。 燃烧器喷口及其附近结渣,会影响到煤粉射流及改变炉内燃烧空气动力工况,直接影响风粉的混合和燃烧；同时还会影响到火检的测量，危及锅炉的安全运行。 炉膛出口受热面结渣,则会影响受热面传热,甚至影响蒸汽温度,并增大通风阻力, 严重时甚至造成烟气通道的堵塞而使燃烧恶化。 锅炉掉焦严重时会造成锅炉出渣困难，被迫降出力运行甚至停炉出渣、打焦。 锅炉掉大焦时可能导致火焰拉断、局部爆燃等现象的发生，并引发锅炉灭火；灰渣脱落时,会划伤甚至砸坏水冷壁或冷灰斗；严重时发生锅炉水冷壁损坏并引发锅炉灭火、高温汽水伤人等事故。电站锅炉结渣是客观存在、不可避免的，从现有大机组生产运行情况看,有相当数量的机组为不同程度的结渣问题所困扰。这一方面是由于锅炉结渣的客观规律性所决定的，在另一方面还受我国在现阶段燃煤情况影响。在现阶段，由于煤电供需矛盾的存在，电站锅炉燃煤不能长期保持稳定，煤质多变；另外我国电站锅炉燃用煤质较差,约有半数在不同程度上属于易结渣类型。这两个客观存在的情况就加剧了电站锅炉的结渣现状。结渣一旦发生,将严重影响锅炉运行的安全性和经济性。我国多数主要动力煤产区都富藏灰熔融温度很低的煤种,因此电站锅炉结渣、积灰是个长期存在的问题。对于采用常规煤粉燃烧方式的锅炉来说,炉膛结渣将一直是设计和运行中需要认真对待的问题。从理论上对锅炉结渣、积灰的原理进行分析、探讨，掌握锅炉结渣的规律，从生产实践上采取合理的措施防止锅炉结渣、积灰，防止锅炉掉大焦就具有长期的、现实的意义。2 结渣机理探讨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。2.1结渣积灰的基本形式1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）。2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。2.2煤灰在燃烧过程中形态变化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。受热面的结渣和积灰，主要是燃烧时煤中矿物成份发生作用的结果，三种灰分在煤中的存在形态不同,在燃烧过程中的形态变化也不同： 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。 对于离散分布在煤中的次生灰分,在煤粒燃烧过程中,随着碳的消耗,离散的灰粒发生积聚(核缩过程)。或者,碳燃烧时发生破裂,灰粒也跟着破碎,形成不同尺寸的灰粒。 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。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。2.3 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。图1不同尺寸灰渣输运机理对于大于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。2.4 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。由于初始沉积层主要是由挥发分灰组分的冷凝及微小颗粒的热迁移而引起,因而从工程角度考虑,很难防止初始沉积层的形成,不过好在初始沉积层的厚度较薄。它并不会对锅炉的安全运行构成威胁。造成炉内结渣迅速增加,并对锅炉安全运行构成威胁的主要因素是惯性沉积。由惯性输送的灰粒在初始沉积层上的粘接除与初始层的性质有关外,还与撞击灰粒的温度水平有关,当撞击灰粒的温度很高,呈溶融状液态时,很容易发生粘接,使结渣过程加剧。认为在水冷壁壁面的灰层处于熔化状态或者炉内飞灰在迁移到水冷壁面时本身处于熔化状态时,水冷壁发生结渣。根据对结渣机理的分析,可以将结渣过程用更为简洁的方框图表示。图2结渣机理方框图3 控制炉内结渣过程的主要因素根据结渣机理,控制炉内结渣过程的主要因素,可以概括为：（1） 煤潜在的结渣性；（2） 灰粒惯性输运过程；（3） 炉内温度水平及分布；3.1 煤的潜在结渣性煤潜在的结渣性与煤灰的组分、存在形态、熔化特征温度和粘温特性等因素有关。煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、TiO2、P2O5、SO3等成分组成,煤灰的成分与煤灰的熔化特征温度和粘温特性间存在着统计关联。文献【1】曾收集了国内外约30余种评价煤潜在结渣倾向的方法。对于众多的煤潜在的结渣性评估指标,由于取得这些指标时所依据的物理概念不同,在使用时要根据具体情况进行分析。影响炉内结渣的因素有三个,因此仅根据煤潜在的结渣性来评估锅炉炉内是否会发生结渣,其准确性必然是有限的。如果要提高判断炉内结渣的准确性,则判断模型中应包括炉内温度及炉内空气动力结构等参数。3.2 灰粒的惯性输运在三种灰粒输运机理中,扩散和热迁移主要是对初始沉积层的形成起作用。对具有潜在结渣倾向的煤,初始沉积层主要由挥发性灰冷凝而形成,具有较低熔点的碱金属和碱土金属硫酸盐,呈液态容易捕捉飞灰。对潜在结渣倾向小的煤,初始沉积层有一部分是由小颗粒的热迁移而产生,对惯性撞击灰的捕获能力较小。由于初始沉积层对锅炉的安全运行不构成影响,并且控制初始沉积层几乎是不可能的。因此,要控制锅炉的结渣,就要避免煤灰粒子向水冷壁惯性撞击。电站锅炉炉内中心温度约为15001700,煤粒燃烧时其本身温度要比炉内温度高200300,因而煤灰在炉膛中心几乎全部为液态。在液态灰颗粒受惯性作用而向水冷壁运动过程中,由于灰颗粒运动速度快,受到的冷却效果差,熔融的灰颗粒很容易粘附,使渣层迅速积聚长大。因此,惯性撞击灰粒在撞击水冷壁时的状态对渣的结聚、长大具有重要影响。在四角燃烧锅炉中 ,气流在炉内作旋转运动,受惯性力作用,煤粉颗粒向旋转气流外侧聚集,因此,煤粉浓度切圆和温度切圆要比速度切圆大,这一点已被试验所证实。减少炉内气流切圆直径,降低煤粉细度均可减小煤灰颗粒向水冷壁的惯性迁移,有利于减轻结渣。当四角风速分配不均,炉内旋转气流中心偏斜或某一角一次风因速度低而偏转刷墙时,煤灰颗粒的惯性撞击几倍甚至几十倍的增加,这大大增加了结渣的速度和程度。因此,控制灰粒向水冷壁的惯性迁移,对防止锅炉结渣具有非常重要的意义。3.3 炉内温度及其分布由于熔化的灰粒碰到水冷壁时极易发生粘附,从而导致结渣。在煤灰熔点一定的情况下,炉内温度水平及其分布就成为是否发生结渣的重要因素。图3为水冷壁附近温度分布及煤灰粒子向水冷壁运行过程温度变化示意图。从图3中可以看到,煤灰粒子的冷却过程取决于炉内总体温度水平及水冷壁附近温度水平。当炉内温度较低时,煤粒呈熔化或软化状态的概率较少。另一方面,当炉内温度水平较高,而水冷壁附近温度较低,且温度分布较平缓时,煤灰粒子在碰撞水冷壁前可以得到较好的冷却,温度降低,与水冷壁碰撞时,被捕捉的概率降低。温度对炉内结渣具有非常重要的影响,研究结果表明,温度增高,结渣程度将按指数规律增长。图3水冷壁附近温度分布及灰渣冷却图水冷壁附近的温度分布除与炉膛中心温度、水冷壁吸热热流有关外,还与水冷壁表面的清洁程度有关。当水冷壁表面附有灰渣时,表面温度迅速增高。这不仅有可能使灰渣表面具有粘性,捕捉飞灰,而且还降低了惯性输运灰粒的冷却程度,因而灰渣的积聚具有自加剧性,即一旦发生结渣,其程度将会越来越严重,直到外层灰渣因熔化而发生自流。4 锅炉结渣的其他原因4.1 燃烧过程中空气供应量不足我们知道,煤的灰熔融特性常用变形温度(DT)、软化温度(ST)与流动温度(FT)来表示,并以ST来控制煤质。煤灰是多成分的复杂化合物,同一煤种的灰渣在不同的烟气或气体介质中,化学成分会发生变化,灰熔点也随着成分的改变而改变。同一煤种的灰渣,在弱还原性中,其灰熔点最低,在氧化性中则较高。这是因为在不同的气体介质下,煤灰中的化学成分发生了氧化还原反应,如在弱还原性气体中,会使高熔点的三价铁(Fe2O3)还原成低熔点的二价铁(FeO)。因此在燃烧过程中,当空气量不足时,由于煤燃烧不完全,炉膛的还原性气体一氧化碳(CO)增多,使灰中的化学成分发生还原反应,从而使灰熔点降低。这时炉膛温度即使不高,也可能产生结渣。4.2 一次风门与二次风门调节不当锅炉运行的配风方式也是影响结渣或积灰的主要因素。若一次风门与二次风门调节不当,则会使炉膛内煤粉与空气的混合不好,造成煤在炉内燃烧不良、烟气温度不均匀。在烟气温度高的地方,管壁温度高,未燃尽的煤粉颗粒一旦粘结在上面继续燃烧,将形成灰的粘附。在空气少的地方,容易产生燃烧不完全,产生大量的CO,使灰熔点降低,导致结渣。此外,由于炉膛内的烟气处于剧烈的运动中,烟气成分不断变化,同一煤种的煤灰在不同部位的灰熔点可能不同,也促进了结渣。4.3 磨煤机及给粉机故障煤粉细度和粒度分布对锅炉结渣有一定影响，煤粉过细、过粗均可能引起结渣。煤粉细度视煤种与具体的锅炉的结构而定，应通过试验来确定。当磨煤机出现故障时,煤粉颗粒变粗,进入锅炉的煤粉燃烧不完全,且燃烧后的灰粒容易产生离析,撞击炉膛受热面而产生结渣。当给粉机运行不正常时,如给粉机堵塞,也会导致燃烧调节系统动作,诱使磨煤机超负荷运行和投油助燃使火焰升高,并促进灰熔融软化。此外,由于煤油的燃烧速度不同,会造成局部燃烧不全、还原性气体增多,灰熔点降低,甚至还会造成煤粉和空气在炉膛中分布不均匀,导致火焰偏斜,最高焰层边移,而使燃烧后的灰渣得不到足够的冷却,进而使灰粒与炉膛内的水冷壁管接触时,粘结在上面而形成结渣。4.4 锅炉高负荷连续运行锅炉结渣、积灰随锅炉负荷及烟气温度的增加而增加。当锅炉高负荷连续运行,特别是超负荷运行时,炉膛热负荷增加,温度升高,灰粒得不到冷却,在吹灰器吹不到的地方易形成积灰,如不及时吹灰清渣,当熔融软化的灰粘结在上面时会形成大面积结渣。4.5 锅炉设计不当及安装或检修质量不好结渣和积灰不仅与煤灰性质有关，而且同锅炉设计参数密切相关，主要是炉膛热负荷（包括炉膛容积热负荷和断面热负荷）、煤粉在炉膛内逗留的时间、燃烧器结构形式以及受热面的布置等。炉膛容积设计过小,会使炉膛出口烟温偏高,导致炉膛出口附近的受热面结渣；炉膛断面过小时,会使燃烧器温度偏高、喷燃器附近水冷壁结渣；喷燃器安装不好,会造成火焰偏斜而结渣；风机出力不足或炉墙漏风过大,也会影响正常的动力工况而促进结渣。在设计一台锅炉之前，首先要选择好所燃用的煤种，即设计煤种。如果一台锅炉在建造和安装过程中完全符合设计要求，那么，锅炉在燃用设计煤种时，一般不会发生结渣或严重积灰的情况。但在实际锅炉运行过程中，往往燃用的煤种接近或完全偏离设计煤种，这时就要产生一定程度的结渣或积灰，如果实际燃用煤种无法满足设计要求时，必须考虑对锅炉的设计结构进行改造，以适应所燃用煤种的要求。4.6 煤质发热量过高或过低大家知道,煤的发热量过低,对锅炉的安全运行危害极大,但是对于按设计煤种设计的锅炉来说,是不是煤的发热量越高越好呢？答案是否定的。因此,要改变发热量高的煤就是优质煤,就是好煤的观念。这是因为当燃煤的发热量高于设计值太多时,炉膛温度及出口烟温骤升,即使燃用煤的ST值大于设计煤种的ST值,仍可能造成灰的熔融软化,而导致锅炉结渣,甚至被迫停炉。在这种情况下,锅炉结渣不是因为灰熔点低,而是因为所燃用的煤的发热量太高造成的。5防止炉内结渣的措施5.1 炉膛设计中防止结渣的措施5.1.1 锅炉设计的前提众所周知,锅炉必须按一定的煤质特性来设计制造。因此,正确地选定设计煤种,以期在电站建成后,从煤的产、供、销、运等方面都得到保证,是使机组能在设计条件下正常运行,充分发挥其应有效益的基本前提,必须充分重视。根据对我国煤质性质及燃烧效果的分析,有些锅炉结渣并非都是运行不当或设计不正确的结果,而是煤根本不适于所用的燃烧方式。例如固态排渣煤粉炉燃用灰分高、灰熔点过低的煤,就不可避免地会严重结渣,而液态排渣煤粉炉或流化床燃烧锅炉,则恰恰适用于这种煤种。可见根据煤种性质选择正确的燃烧方式,是避免燃烧某些煤种造成锅炉结渣的根本性措施。5.1.2 正确设计炉膛结构,合理布置辐射受热面过去炉膛设计最重要的结构设计指标是炉膛容积热强度和炉膛断面热强度,整个炉膛设计合理的判断指标是炉膛出口烟温应低于燃料的灰熔点。然而对300MW及以上锅炉炉膛设计的研究表明,大型锅炉炉膛结构设计的指标远不止这几项。除炉膛容积热强度、炉膛断面热强度外,还有燃烧器区域的热强度、炉膛辐射受热面热强度、最上层燃烧器中心距分隔屏式过热器底部的高度、以及最下层燃烧器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指标。加设这些指标的目的是不仅要满足炉膛燃烧和传热的要求,还要保证炉膛运行安全可靠。5.1.2.1 炉膛容积热强度的选取研究数据及理论分析表明,随着锅炉容量的增大,炉膛容积热强度值相对减小。此外,近20几年来环境法规的日益严格对锅炉燃烧技术产生极大的影响,低NOx燃烧原理与传统的燃烧热力学理论的矛盾,使国内外都又采用保守设计、适当增大炉膛容积的趋势。在燃烧一般烟煤时,410t/h锅炉的炉膛容积热强度约为110150kW/m3,1000t/h锅炉的约为100140kW/m3,而2000t/h锅炉则在80120kW/m3之间。对于灰分水分多、发热量低及灰熔点低的劣质煤,该值更应选得小些。例如盘山电厂的500MW锅炉,其校核煤种软化温度为1190,设计炉膛容积热强度仅为88kW/m3。5.1.2.2 炉膛断面热强度的选取大容量锅炉炉膛设计中,炉膛断面热强度数值的选取比炉膛容积热强度更为重要,因为这一数值决定了炉膛形状,直接影响炉内的空气动力工况。理论分析及研究数据表明，与炉膛容积热强度相反,随着锅炉容量的增大,炉膛断面热强度值是相应增大的。理论分析表明，炉膛断面热强度值大约与锅炉容量的1/3次方成正比，其具体分析可参见文献【15】。研究数据表明,燃烧烟煤时,300MW锅炉的炉膛断面热强度约为3.85.0MW/m2,600MW锅炉在4.45.4 MW/m2。对灰熔点较低的煤种,则应选取较小值,以防止火焰冲墙造成燃烧器区域结渣。5.1.2.3 辐射受热面的布置随着锅炉容量、参数的增大,为了使炉膛出口烟温不致过高而引起严重结渣,大型电站锅炉炉膛上部都布置有大量的辐射式分隔屏过热器,而此处的烟气温度仍高于燃料灰熔点,这是炉膛内易造成结渣、积灰的部位。通常设计此处烟温不可过高,且采用较大的屏间横向距离(约1.53.0)来防止屏区结渣形成搭桥。5.1.3 燃烧器的设计5.1.3.1 燃烧器功率的选择和布置大容量锅炉的特点是燃烧器数量多,必须多排布置。近年来,特别受到NOx排放量的限制,趋向于采用单支热功率较小的燃烧器,因此需用燃烧器区域壁面热强度反映燃烧器区域火焰集中的情况。燃烧器区域壁面热强度随锅炉容量变化不大,数值大约在1.42.0MW/m2之间。对燃用灰熔点低的煤,为防止运行结渣可将高度方向的距离拉开,使燃烧器区域的温度水平降低。例如盘山电厂的500MW锅炉,设计燃烧器区域壁面热强度取值只有0.9MW/m2,保证了运行多年而不结渣。燃烧器高度确定后,还要校核最上排燃烧器至分隔屏过热器底部的高度,以避免火焰直接冲刷屏底和满足火焰有效燃烬高；校核最下排燃烧器至冷灰斗转角处的距离,避免火焰直接冲刷冷灰斗斜面。5.1.3.2 在受热面附近制造氧化性气氛 图4低 同心燃烧系统采用直流燃烧器可在其上下端增设防焦风室。直流燃烧器还可采用低NOx同心燃烧系统(LNCFS),如图1所示。偏置的二次风角度可推迟风粉混合时间,抑制NOx生成,同时可使煤粉气流位于炉膛中心,水冷壁附近为氧化性气氛,其效果可避免火焰冲墙,提高灰熔点。采用旋流燃烧器应使每个燃烧器之间尽量不相互影响,尤其是靠近侧墙的燃烧器应与侧墙有足够的距离,以免侧墙结渣及发生高温腐蚀。此外还可在炉膛下部设计边界屏幕风系统,使下炉膛的炉墙表面形成一层氧化性的屏幕风,提高灰熔点防止结渣。5.1.4 有关炉膛的其它细节设计（1） 吹灰器是防止炉膛严重结渣所必须的设备,同时它还可提高锅炉效率,是节能的重要手段。因此炉膛必须配置吹灰器,并要保证吹灰器的制造和安装质量。（2） 在炉膛容易结渣的部位,如一次风喷口处,燃烧器区域的左右侧墙边上,折焰角附近,靠近冷灰斗斜坡处等,应布置观察孔、打渣孔,并便于运行人员接近作检查维护工作。（3） 炉膛冷灰斗设计角度应不小于50,冷灰斗处的水冷壁管和支撑结构应能承受大块焦渣的坠落撞击和异常运行时焦渣大量堆积的荷重。（4） 锅炉炉底除渣设备的可靠运行不可忽视,元宝山电厂和石洞口二厂的600MW锅炉运行初期发生炉底严重结渣,均与除渣设备的设计错误和运行不良、排渣不畅有关,因此除渣设备的设计、制造、安装、施工质量等都应引起充分注意。5.2运行中防止结渣的措施5.2.1 加强燃料管理保证按设计煤种运行是电厂保持良好运行性能的关键因素。电厂燃料供应应符合锅炉设计煤质或接近设计煤质的主要特性(灰分、灰熔点、水分、挥发分)。严重不符合本厂锅炉燃烧要求的燃煤,电厂有权拒绝接收。煤场存煤要按不同煤质进行分堆,根据实际煤质情况配制入炉煤。有条件时,可掺烧其它不易结渣的煤种(但也要符合设计煤质要求)。每天及时准确地提供入炉煤的工业分析和灰熔点,供运行人员参考,以利锅炉燃烧调整。5.2.2 通过燃烧调整试验建立合理的燃烧工况燃烧调整试验的目的是使锅炉在最佳工况下运行,其内容应包括：（1） 制定锅炉在不同负荷下最佳工况运行的操作卡。确定不同负荷下燃烧器及磨煤机的投运方式,防止燃烧器区域热负荷过于集中；确定锅炉不投油稳燃的最低负荷,尽量避免在高负荷时油煤混烧,造成燃烧器区域局部缺氧和热负荷过高。（2） 确定煤粉经济细度；保证各支燃烧器热功率尽量相等,且煤粉浓度尽量均匀。（3） 确定摆动式燃烧器允许摆动的范围,避免火焰中心过分上移造成屏区结渣,或火焰中心下移导致炉膛底部热负荷升高和火焰直接冲刷冷灰斗。（4） 确定不同负荷下的最佳过剩空气系数,调整一、二次风率、风速和风煤配比,以及燃料风、辅助风的配比等,使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等等。锅炉的运行和操作,必须严格按运行规程的规定和燃烧调整试验结果进行。5.2.3 加强锅炉运行工况的检查与分析 运行值班人员每班必须对锅炉结渣情况进行就地检查一次,发现有严重结渣情况,应及时汇报、处理。专业工程师要定期分析锅炉运行工况,对易结渣的燃煤要重点分析减温水量的变化和炉膛出口温度的变化规律,以及过热器、再热器管壁温度变化的情况。锅炉在额定工况运行时,若发现减温水量异常增大和过热器、再热器管壁超温,或喷燃器全部下倾,减温水已用足,而仍有受热面管壁超温时,应适当降低负荷运行和加强吹灰,如已采取降负荷运行等措施仍无效时,应立即停炉处理。利用夜间低谷运行周期性地改变锅炉负荷是控制大量结渣、掉渣的一种有效手段。但要防止负荷骤然大幅度变化,以免有可能造成大块渣从上部掉下打坏承压部件。5.2.4 加强吹灰器和除渣设备的运行和维修管理锅炉受热面吹灰器必须完善投用,运行各值必须严格按运行规程对各受热面进行吹灰。运行人员要加强吹灰器的现场检查,发现吹灰器因泄漏或卡涩故障或程控失灵,应立即手操退出,避免吹坏炉管和烧坏吹灰器。要加强吹灰器的缺陷管理和维修管理,出现问题及时消缺。经常安排少量吹灰器轮流大修,保持吹灰器高的可用率。灰控值班人员应加强对出灰情况的监视和分析,每班要检查冷灰斗观察窗,观察灰坑是否有堵渣现象。若发现渣斗内的堆渣超过斗内的水位,采取措施无效时,应停炉处理。出渣设备发生故障应立即修复,防止水冷壁冷灰斗中产生堆渣现象。6、锅炉受热面结渣、积灰的预测方法1根据煤灰物理特性对受热面结渣、积灰进行预测可以根据煤灰的熔融特性及焦结特性，对每天锅炉所用燃煤进行试验，同时将试验结果与锅炉运行时的燃烧温度进行比较，初步判断炉内的结渣情况，并提供运行人员加以参考，以便进行重点检查。2根据锅炉运行参数的变化对受热面积灰、结渣进行预测主要是锅炉排烟温度、蒸汽压力、蒸汽温度、受热面管壁温度等参数的变化来判断是否有结渣或积灰。7锅炉炉膛结渣、积灰的清除锅炉结渣、积灰给锅炉安全、经济运行所带来的危害是显而易见的。因此，锅炉结渣、积灰应以预防为主，很多专家学者在这方面作了大量的工作并取得了显著的效果。但是，无论采取怎样的预防措施，锅炉在实际运行中由于各种不定因素的影响，导致锅炉结渣、积灰。对于锅炉炉膛结渣、积灰的清除方法有很多种。总的来看，可分为运行时清除和停炉时清除两大类，以运行时清除为主。1锅炉运行时清除渣（灰）的方法（1）水力除渣水力除渣是用较高压力的水（最高可达1.5Mpa）射向渣体，由于渣块温度很高，遇水急冷而破碎，从受热面或炉墙上掉下来。但水力除渣时，应严格按照操作规程进行。否则将对锅炉本体及安全运行造成影响。当锅炉低负荷运行时（75%额定负荷，不宜对水冷壁管进行水力除渣，防止其破坏水循环。水力除渣要勤要快，每次除渣时间不要超过23min。（2） 蒸汽吹灰吹灰是防止积灰加剧的常用方法。吹灰的介质一般采用蒸汽，但对于硬焦，用蒸汽往往吹不掉，而采用水力吹灰就很有效。（3） 水、汽联合吹灰据有些电厂经验，联合使用水、汽吹灰效果更佳，即水吹灰后接着再用蒸汽吹灰。（4） 钢珠除灰在锅炉运行时，钢珠除灰装置应当经常、持续地投入使用，切不可等受热面积灰已经很严重，甚至发生堵灰以后再使用。该法对粘性积灰的清除效果较好。（5） 加添加剂加添加剂是防止锅炉水冷壁结渣、积灰的有效方法之一。添加剂的作用是通过化学的方法使炉膛内形成的焦渣达到吹灰能够去除的程度。美国一家研究机构曾试验了19种添加剂，最能降低焦渣强度的添加剂是碳酸钙和氧化镁。另外，美国还有一项防止结渣的专利是向炉膛内喷入少量廉价粉粒状物质，如钒土、碳化硅、氧化铝等，效果显著。添加量为每吨煤1.8kg，每隔6.5h添加一次，每次添加时间约2h。锅炉运行时的吹灰必须做到定期定时，使受热面保持光滑，避免结渣、积灰的加剧。2停炉时清渣（灰）的主要方法（1） 人工刮铲有的电厂锅炉结渣、积灰很严重，又没有别的更好的办法去除，在停炉检修期间就动员职工轮番到炉膛里进行刮铲。人工刮铲，劳动效率很低、周期长、清除不彻底且由于人员多、杂，安全得不到保证。近来，人工刮铲除渣（灰）的方法基本不再采用，只是在炉膛内结渣（灰）轻微时进行人工刮铲工作。（2） 碱性水冲洗对于粘性积灰，其形成机理主要是烟气中的硫酸蒸汽凝结在受热面管壁上，对掠过管壁的灰粒进行吸附，并与其发生反应所造成的。由于它的化学性质呈酸性，故有些电厂采用碱性冲洗的方法，取得了良好的效果。该方法的缺点是对于大块结渣的清除效果不明显，清除不彻底。（3） 高压水射流清洗高压水射流清洗是最近几年才在我国兴起的。其