中國動力用煤的質(zhì)量偏差，灰分與硫含量都比較高。一般電站鍋爐燃用煤種多變，經(jīng)常會發(fā)生爐內(nèi)受熱面沾污或結(jié)渣現(xiàn)象。根據(jù)結(jié)渣位置和造成危害的不同可將鍋爐結(jié)渣分為燃燒器區(qū)結(jié)渣和屏區(qū)結(jié)渣2種。
    燃燒器區(qū)結(jié)渣與屏區(qū)沾污結(jié)渣都會出現(xiàn)高溫腐蝕現(xiàn)象，燃燒器區(qū)高溫腐蝕多為硫酸鹽型和硫化物型，而屏區(qū)受熱面的高溫腐蝕主要是硫酸鹽型。在硫含量高時，沾污后的水冷壁和高溫過熱器等受熱面會發(fā)生灰渣和煙氣復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫腐蝕，導(dǎo)致管壁減薄，易引起鍋爐爆管。燃燒器區(qū)結(jié)渣不可避免地會促進(jìn)屏區(qū)沾污和結(jié)渣的發(fā)生。對鍋爐典型結(jié)渣進(jìn)行分區(qū)研究，準(zhǔn)確掌握2個典型區(qū)域結(jié)渣的形成原因、典型特征和有效判別指標(biāo)，可為電站鍋爐操作人員分析結(jié)渣問題，進(jìn)而采取針對性的防治措施提供依據(jù)。
1、結(jié)渣預(yù)測
    目前，預(yù)測電站鍋爐結(jié)渣特性時，主要從煤灰物理特性（灰熔點、灰粘度、灰燒結(jié)強(qiáng)度、渣型特征）、灰成分( Si02，Al203，F(xiàn)e203，Ca0，Mg0，Na20，K20，S03等)和鍋爐熱負(fù)荷(qv，qF，qB)三方面著手。應(yīng)用較多的結(jié)渣判別指標(biāo)有灰熔點指標(biāo)、綜合結(jié)渣指數(shù)R2和RTSQ綜合判斷模型。
1.1灰熔點指標(biāo)
    灰熔點指標(biāo)一般包括灰的變形溫度DT、軟化溫度ST和流動溫度FT，其中在弱還原性氣氛中測定的軟化溫度ST是判別煤灰結(jié)渣特性的主要指標(biāo)。哈爾濱電站設(shè)備成套設(shè)計研究所曾對中國250個動力用煤的灰渣特性進(jìn)行分析，并用三段最優(yōu)分割法確定經(jīng)驗判據(jù)，該判據(jù)具有65%的分辨率，其判別標(biāo)準(zhǔn)為：ST>1390℃，輕微結(jié)渣；ST=1260～1390℃，中等結(jié)渣；ST<1260℃，嚴(yán)重結(jié)渣。此外，DT，ST，F(xiàn)T的間隔對結(jié)渣也有一定影響，DT、ST之差在200—400℃時為長渣，煤灰的粘度隨溫度變化緩慢變化，在爐膛中易于結(jié)渣；DT、ST之差在100—200℃時為短渣，灰渣粘度隨溫度急劇變化，很短時間內(nèi)即結(jié)渣。美國ASME標(biāo)準(zhǔn)還用FT和DT來衡量灰渣在水冷壁上的附著力，當(dāng)FT-DT<149℃時，水冷壁結(jié)渣附著力較強(qiáng)，不易用吹灰器清除，吹灰效果差；當(dāng)FT-DT>149℃時，水冷壁結(jié)渣呈疏松狀，易用吹灰器清除。
1.2綜合結(jié)渣指數(shù)R2
    煤灰的化學(xué)組成比較復(fù)雜，通常以各種氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，可以分為酸性氧化物和堿性氧化物2種。許多研究者根據(jù)煤的結(jié)渣過程和結(jié)渣機(jī)理，由灰中各礦物質(zhì)含量之間的關(guān)系導(dǎo)出了各種結(jié)渣特性指數(shù)．根據(jù)這些結(jié)渣指數(shù)的大小來判定結(jié)渣傾向，綜合結(jié)渣指數(shù)R2：計算公式如下：
    Rx：=I.24(B/A)+0.28(S102/AI203)-
0. 0023ST-O. 019Sp+5.4    (1)
式中，堿酸比B/A=(Ca0+ Mg0+Fe203+K20+Na20)/( Si02+AI203+Ti02)，硅比Sp= S102/( S102+Fe203+CaO+Mg0)，灰分化學(xué)式表示其對應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
    R的判別標(biāo)準(zhǔn)為：R<1.5，輕微結(jié)渣；R=1.5—2.0，中等結(jié)渣；R>2.0，嚴(yán)重結(jié)渣。
1.3  RTSQ綜合判別法
    灰熔點和灰成分指標(biāo)是從煤質(zhì)特性的角度對鍋爐結(jié)渣進(jìn)行預(yù)測，煤的實際結(jié)渣狀況還與鍋爐設(shè)計和運行參數(shù)有關(guān)，而表征鍋爐設(shè)計和運行狀況的最重要參數(shù)是爐膛容積熱負(fù)荷qv和爐膛截面熱負(fù)荷qF。RTSQ綜合判斷模型就是利用多種判斷指標(biāo)（熔點結(jié)渣指數(shù)R、變形溫度DT、軟化溫度ST、硫分結(jié)渣指數(shù)R、硅比SP.粘度結(jié)渣指標(biāo)RN）和qv，qF對煤種結(jié)渣特性進(jìn)行綜合評價，其判別標(biāo)準(zhǔn)為：不結(jié)渣中等結(jié)渣嚴(yán)重結(jié)渣
    從理論上講，上述3種結(jié)渣判別指標(biāo)主要用于預(yù)測燃燒器區(qū)結(jié)渣，進(jìn)而推斷屏區(qū)沾污和結(jié)渣的嚴(yán)重程度�；胰埸c和灰成分指標(biāo)屬于易得和易判指標(biāo)，RTSQ綜合判斷模型則需要委托專業(yè)實驗室進(jìn)行。
2、結(jié)渣防治措施
    鍋爐結(jié)渣是一個復(fù)雜的過程，涉及的因素較多，不僅與燃用煤種的成分和物理、化學(xué)特性有關(guān)，還與鍋爐的設(shè)計參數(shù)有關(guān)（如燃燒器的布置方式、爐膛熱負(fù)荷、爐內(nèi)空氣動力結(jié)構(gòu)等），同時還受鍋爐運行工況的影響（如運行氧量、煤粉細(xì)度、爐內(nèi)溫度水平、配風(fēng)方式以及爐內(nèi)空氣動力場的狀況等）。這些因素總的來說可分為兩大類：一是燃用煤種的特性和鍋爐的設(shè)計參數(shù)；二是鍋爐的運行工況。在鍋爐燃煤結(jié)渣特性評價的基礎(chǔ)上，對鍋爐典型的兩區(qū)結(jié)渣進(jìn)行分類討論和分析，可以更好地防治鍋爐結(jié)渣。
2.1  燃燒器區(qū)結(jié)渣的防治措施
    對于電廠來說，比較簡單和低成本的防結(jié)渣措施就是優(yōu)化運行，但在煤質(zhì)和設(shè)備一定的情況下，單靠運行調(diào)整并不一定能夠解決比較嚴(yán)重的鍋爐結(jié)渣問題，這就需要從優(yōu)化配煤和進(jìn)行必要的設(shè)備改造等方面減輕鍋爐結(jié)渣；對于準(zhǔn)備燃用高結(jié)渣特性煤的新建鍋爐，則需要從鍋爐設(shè)計時就開始選擇有利于降低鍋爐結(jié)渣可能性的參數(shù)。
2.1.1運行優(yōu)化
    (1)調(diào)平一次風(fēng)速，均勻熱負(fù)荷
    若鍋爐在運行中操作不當(dāng)，各燃燒器熱負(fù)荷不均勻，切圓位置偏斜，或者一、二次風(fēng)混合不良，都會造成局部氧氣供應(yīng)不足和爐內(nèi)氣流充滿度不佳，在爐膛內(nèi)或局部區(qū)域產(chǎn)生還原性氣氛，使灰中熔點較高的Fe2 03還原成熔點較低的Fe0，而Fe0又易與Ca0，Mg0等高熔點灰分生成熔點僅為1000一1200℃的低熔點共晶體，同時，煤中的FeS2被氧化生成Fe0，灰熔點大大降低，引起嚴(yán)重結(jié)渣。對于這類由于燃燒器熱負(fù)荷分配不均、火焰偏斜造成的結(jié)渣，可以通過調(diào)整煤粉管上的可調(diào)縮孑L調(diào)平同層各角一次風(fēng)速，均勻各層燃燒器熱負(fù)荷的方式加以消除。
    (2)調(diào)整運行氧量、煤粉細(xì)度和配風(fēng)方式
    氧量、煤粉細(xì)度和配風(fēng)方式是鍋爐運行調(diào)整中需要調(diào)整的3個主要參數(shù)，在減緩燃燒器區(qū)結(jié)渣所作的運行調(diào)整中應(yīng)重點考慮。
    ①適當(dāng)提高運行氧量。鍋爐運行氧量偏低，會在爐內(nèi)燃燒器區(qū)形成大面積的還原性氣氛，使低灰熔點煤更易熔融，其原理與局部還原性氣氛影響形成的結(jié)渣相同。陜西榆林銀河上河電廠135 MW機(jī)組鍋爐在投入運行初期由于管式空預(yù)器的吊裝孔沒有密封，導(dǎo)致空預(yù)器大量漏風(fēng)，鍋爐運行氧量僅為2.0%，爐內(nèi)嚴(yán)重缺氧，熔融渣從燃燒器噴口即開始滴落，鍋爐冷灰斗也被熔融的流渣覆蓋，為鍋爐的安全運行造成極大隱患，后將吊裝孔堵塞后氧量恢復(fù)正常，結(jié)渣現(xiàn)象也隨之消除。因此，在燃用低灰熔點煤時，適當(dāng)提高運行氧量是電站鍋爐較普遍做法。
    ②降低煤粉細(xì)度。煤粉粗時，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷水冷壁，另外，粗煤粉燃燒溫度要比煙溫高很多，熔化比例高，沖墻后易引起結(jié)渣。廣東沙角C廠在煤粉細(xì)度未調(diào)整前平均煤粉細(xì)度達(dá)到42%以上，鍋爐滿負(fù)荷運行34h就發(fā)生掉大渣、爐膛水冷壁管爆破的事故，鍋爐蒸汽溫度無法控制，調(diào)整后平均煤粉細(xì)度提高到25%左右，爐膛結(jié)渣情況明顯減輕，整臺鍋爐運行情況有了很大好轉(zhuǎn)。在磨煤機(jī)出力裕度允許的情況下，適當(dāng)降低煤粉細(xì)度不但可以減緩結(jié)渣，對提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性也比較有利。
    ③優(yōu)化配風(fēng)方式。優(yōu)化鍋爐的配風(fēng)方式可以優(yōu)化一、二次風(fēng)的混合，避免出現(xiàn)局部還原性氣氛，與燃燒器熱負(fù)荷分配配合使用，還可以改變火焰中心位置、降低燃燒器區(qū)熱負(fù)荷，減緩結(jié)渣。對于采用旋流燃燒器的墻式對沖鍋爐來說，通過對單個燃燒器的旋流強(qiáng)度、火焰擴(kuò)展角和一、二次風(fēng)配比的控制即可實現(xiàn)對爐膛結(jié)渣水平的控制。
    另外，對于低灰熔點易著火煤，適當(dāng)提高一次風(fēng)速，對于減輕燃燒器噴口附近的結(jié)渣和保護(hù)噴口的效果比較明顯。提高吹灰器的使用可靠性，對易結(jié)渣部位有選擇地加強(qiáng)吹灰，也是減輕結(jié)渣的有效措施。
2.1.2摻燒高灰熔點煤
    鍋爐中摻燒一定比例的高灰熔點煤，可以較明顯地減緩結(jié)渣，對于沿海燃用煤種較雜的電廠鍋爐尤為有效。廣東臺山電廠1號鍋爐設(shè)計燃用低灰熔點神華煤，爐內(nèi)結(jié)渣嚴(yán)重，后改在中層（C層）燃燒器摻燒高灰熔點石炭煤，約占總煤量的20%，鍋爐結(jié)渣大幅度減輕。華能太倉電廠3號、4號爐燃用低灰熔點蒙煤時燃燒器區(qū)結(jié)渣較重，摻燒30%高灰熔點大同煙煤后結(jié)渣減輕。
2.1.3調(diào)整設(shè)備
    考慮到燃煤采購成本，有些電廠如坑口電廠采取摻燒方式解決結(jié)渣問題可能不太經(jīng)濟(jì)，在燃燒調(diào)整效果不明顯又不能采取摻燒措施的情況下，進(jìn)行必要的設(shè)備調(diào)整尤為重要。電廠常見的減緩燃燒器區(qū)結(jié)渣的方法主要有以下幾種：
    (1)減小切圓
    鍋爐的切圓大小主要影響爐內(nèi)煤粉氣流的穩(wěn)燃和結(jié)渣，實際切圓偏大則會引起燃燒器區(qū)結(jié)渣，實際切圓偏小則會影響著火穩(wěn)定性。一般來說，冷態(tài)條件下實測的燃燒器切圓與爐膛截面的當(dāng)量直徑比的范圍為0.4～0.8，綜合考慮煤質(zhì)特性及穩(wěn)燃、結(jié)渣問題，建議對于易結(jié)渣煤和煙煤選取偏小值，對于難結(jié)渣煤和無煙煤選取偏大值。
    (2)減小衛(wèi)燃帶面積
    鍋爐燃燒器區(qū)結(jié)渣并不僅由低灰熔點煤引起，在某些燃用較高灰熔點的低揮發(fā)分貧煤和無煙煤鍋爐上也會出現(xiàn)較嚴(yán)重的結(jié)渣，這主要是由于鍋爐在設(shè)計過程中過多地考慮了燃燒器的穩(wěn)燃性能，燃燒器區(qū)水冷壁敷設(shè)了過多的大塊衛(wèi)燃帶。因此，在鍋爐設(shè)計過程中對衛(wèi)燃帶面積的計算和敷設(shè)應(yīng)謹(jǐn)慎，敷設(shè)時只需在背火側(cè)按“品”字型敷設(shè)小塊的衛(wèi)燃帶即可。
    (3)燃燒器改造
    燃燒器區(qū)結(jié)渣還與燃燒器類型和布置方式密切相關(guān)，不少電廠通過燃燒器改造解決了燃燒器區(qū)的結(jié)渣問題。一般來說，水平濃淡燃燒器的防結(jié)渣和穩(wěn)燃能力均較好，在一次風(fēng)噴口背火側(cè)設(shè)置偏置側(cè)邊風(fēng)的技術(shù)在防結(jié)渣方面的作用也較好。
    (4)合理選擇和布置吹灰器
    對于爐膛吹灰器沒有布置或布置不足的電站鍋爐，需要增加爐膛墻式吹灰器的數(shù)量以強(qiáng)化燃燒器區(qū)吹灰。對于燃燒器區(qū)結(jié)渣較大、質(zhì)地較硬的情況，可以考慮采用水力吹灰器。
2.1.4優(yōu)化設(shè)計
    優(yōu)化設(shè)計主要是針對新建鍋爐而言，從設(shè)計角度考慮防止鍋爐燃燒器區(qū)結(jié)渣的措施，以免引起投運后運行調(diào)整和設(shè)備改造方面的困難，思路與設(shè)備改造的思路大致相同。對于低灰熔點、較高揮發(fā)分的煙煤和褐煤鍋爐，除了采用較小的切圓、較低的爐膛熱負(fù)荷外，還應(yīng)考慮采用水平濃淡燃燒器和側(cè)邊風(fēng)技術(shù)，或者WR燃燒器分段布置、同心正（反）切圓燃燒系統(tǒng)，在煤場考慮留有足夠的場地和配備足夠的混煤配煤和輸煤設(shè)備；對于灰熔點較高的低揮發(fā)分貧煤和無煙煤鍋爐，在選用有較高穩(wěn)燃能力的燃燒器的基礎(chǔ)上，應(yīng)慎重選擇衛(wèi)燃帶面積和衛(wèi)燃帶的敷設(shè)方式；對于灰熔點較低的貧煤和無煙煤鍋爐，應(yīng)考慮采用液態(tài)排渣爐。此外，還應(yīng)在爐膛燃燒器區(qū)預(yù)留足夠的吹灰器孔，嚴(yán)重時可安裝水力吹灰器：磨煤機(jī)應(yīng)有足夠的裕量，以提高其煤質(zhì)適應(yīng)能力和降低煤粉細(xì)度、減緩結(jié)渣能力。
2.2屏區(qū)結(jié)渣的防治措施
    屏區(qū)結(jié)渣是在鍋爐燃用低灰熔點煤的情況下才出現(xiàn)的，燃用高灰熔點煤時不會出現(xiàn)屏區(qū)結(jié)渣。因此，防治屏區(qū)結(jié)渣應(yīng)從防治燃燒器區(qū)結(jié)渣開始，再輔以必要的屏區(qū)結(jié)渣控制措施即可。
2. 2.1運行優(yōu)化
    防治屏區(qū)結(jié)渣時，運行優(yōu)化調(diào)整的不同之處在于防治屏區(qū)結(jié)渣需要降低火焰中心高度和爐膛出口煙溫；采用的方法主要為降低煤粉細(xì)度、提高運行氧量、正塔配煤、倒塔配風(fēng)等，這僅對存在于屏區(qū)的結(jié)渣有用。若屏區(qū)和燃燒器區(qū)同時存在結(jié)渣，上述運行調(diào)整方式可能加劇燃燒器區(qū)結(jié)渣，要求先治理好燃燒器區(qū)結(jié)渣后再采用上述調(diào)整方法治理屏區(qū)結(jié)渣，另外，摻燒一定比例的高灰熔點煤也是解決2種結(jié)渣比較可行的方法。
2.2.2優(yōu)化設(shè)計
    (1)合理選擇鍋爐最上層燃燒器中心線與屏底的距離H，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選取爐膛出口煙溫，即取DT-100℃和ST-150℃中的較小值。中國一些鍋爐設(shè)計選用的H 值見表1。
(2)增加水平煙道受熱面的吹灰器數(shù)量和在屏區(qū)布置吹灰器。新疆華電紅雁池電廠200 MW機(jī)組鍋爐由于水平煙道吹灰器數(shù)量不足，導(dǎo)致在燃用低灰熔點準(zhǔn)東煤時高溫過熱器和高溫再熱器沾污嚴(yán)重又不能及時清除，積灰落至折焰角斜坡堆積，并將高溫過熱器和高溫再熱器管淹沒，嚴(yán)重影響了煙氣的正常流通，后在水平煙道增加一層4只吹灰器，積灰問題得到解決。
富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐燃料木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
3、結(jié)  論
    將電站燃煤鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣分成燃燒器區(qū)和屏區(qū)進(jìn)行研究，針對2個不同區(qū)域的結(jié)渣問題，對在役鍋爐和新建鍋爐分別從運行優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)化以及設(shè)計優(yōu)化等方面進(jìn)行防結(jié)渣措施探討。
    (1)燃燒器區(qū)結(jié)渣一般因鍋爐燃用低灰熔點煤引起，但鍋爐在燃用高灰熔點煤時采取了過度的穩(wěn)燃措施也可能產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)渣問題；而屏區(qū)結(jié)渣一般在燃用低灰熔點煤的鍋爐上出現(xiàn)，且燃燒器區(qū)結(jié)渣一般會加劇該區(qū)域的結(jié)渣。
    (2)對于在役鍋爐，摻燒高灰熔點煤、提高運行氧量和降低煤粉細(xì)度對緩解兩區(qū)結(jié)渣都比較有利；正塔配風(fēng)、倒塔配煤可以減緩燃燒器區(qū)結(jié)渣，正塔配煤、倒塔配風(fēng)可以減輕屏區(qū)結(jié)渣；若兩區(qū)結(jié)渣同時存在，則需考慮必要的設(shè)備調(diào)整，在解決燃燒器區(qū)結(jié)渣的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減輕屏區(qū)結(jié)渣。
    (3)對于新建鍋爐，在預(yù)測鍋爐燃煤結(jié)渣特性的基礎(chǔ)上，對于易結(jié)渣煤，應(yīng)從切圓直徑、燃燒器類型和布置方式、爐膛熱負(fù)荷、吹灰器布置幾個方面考慮燃燒器區(qū)結(jié)渣防治措施；從控制爐膛出口炯溫和最上層燃燒器中心線與屏底距離的角度考慮屏區(qū)結(jié)渣防治措施，另外還應(yīng)考慮配備完善的煤場配煤設(shè)施。對于不易結(jié)渣的低揮發(fā)分煤，在衛(wèi)燃帶面積和敷設(shè)方式的選擇上應(yīng)慎重。