化肥廠220t/h燃煤動(dòng)力鍋爐采用單臺(tái)中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，利用四角切圓燃燒方式產(chǎn)生熱量，將脫鹽水加熱汽化為9.8MPa、540℃的過熱蒸汽，供汽輪機(jī)發(fā)電及公司內(nèi)部的熱力需要。本套裝置于F999年3月建成投產(chǎn)，多次因爐膛結(jié)焦對(duì)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行造成很大影響，主要表現(xiàn)為水冷壁傳熱效果差，鍋爐熱效率下降：爐膛出口煙溫升高，減溫水量增加；嚴(yán)重時(shí)大焦塊掉落，一方面會(huì)使鍋爐滅火，另一方面還有可能砸壞水冷壁管等。結(jié)焦問題嚴(yán)重影響了鍋爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行，并且對(duì)公司兄弟單位的用能造成影響，制約了我廠經(jīng)濟(jì)效益的提高。本文試圖通過對(duì)結(jié)焦原因進(jìn)行分析，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，提出解決結(jié)焦的預(yù)防措施，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、結(jié)焦的機(jī)理
    在鍋爐內(nèi)，燃燒中心溫度高達(dá)1400-1600℃，燃料中的灰分在此溫度下溶化為液態(tài)或成軟化狀態(tài)。隨著煙氣的流動(dòng)，煙溫及煙氣中灰粒的溫度因水冷壁的吸熱而不斷降低。如灰渣撞擊受熱面或爐墻已冷卻到固體狀態(tài)時(shí)，則撞擊后灰渣仍能被氣流帶走；如灰渣撞擊受熱面或爐墻仍保持軟化或融化狀態(tài)時(shí)，就會(huì)粘結(jié)在壁面上，造成結(jié)焦。特別是未受水冷壁保護(hù)的暴露面積較大的爐墻，因表面溫度高而且粗糙，很容易結(jié)成比較堅(jiān)硬的焦渣，發(fā)生結(jié)焦后，由于焦層表面租糙，焦與焦之間的黏附力大，加之燃燒室空間內(nèi)的溫度和壁面溫度都因傳熱受阻而升高．使灰粒更加容易粘結(jié)，從而加速了結(jié)焦過程的發(fā)展。
2、結(jié)焦的原因
2.1原料品質(zhì)差
2.1.1灰的熔點(diǎn)低
    不同煤種的灰分具有不同的熔點(diǎn)。在變形溫度下，灰粒一般不會(huì)結(jié)焦，到了軟化溫度就可能粘結(jié)在受熱面上。所以軟化溫度的高低是判斷煤的灰分是否容易結(jié)焦的主要指標(biāo)。軟化溫度越低越容易結(jié)焦。此外，熔化溫度和變形溫度相差很小(100-200℃)時(shí)，則液態(tài)灰渣凝固快，因而凝固以后的渣塊溫度應(yīng)力較大，不易掛在受熱面上，即使結(jié)焦也容易脫落，這樣的渣成為短渣；而熔化溫度和變形溫度相差大（200-400℃）時(shí)的渣稱為長(zhǎng)渣，長(zhǎng)渣冷卻較慢，凝固后難以碎裂，容易掛在受熱面上。
2.1.2燃?xì)馄焚|(zhì)差
    煉廠干氣及303廠火炬氣（千氣）成份復(fù)雜且波動(dòng)較大，對(duì)燃煤鍋爐的燃燒造成十分不利的影響。摻燒煉化廢氣時(shí)，火焰溫度較煤燃燒時(shí)高：同時(shí)，煉化廢氣中的鈉、釩燃燒時(shí)生成熔點(diǎn)較低的復(fù)雜化合物，使灰熔點(diǎn)下降，這樣當(dāng)灰渣隨煙氣流過受熱面表面時(shí)即在水冷壁及過熱器的管壁以半熔狀態(tài)粘性顆粒形態(tài)附在管子上生成第一結(jié)灰層，覆蓋在管子表面上的粘性物質(zhì)能進(jìn)一步大量捕捉飛灰并具有無限增長(zhǎng)的特點(diǎn)，加劇受熱面結(jié)焦。
2.2運(yùn)行調(diào)節(jié)不當(dāng)
2.2.1火焰偏斜
    正常情況下，爐膛的燃燒中心應(yīng)在爐膛橫截面的中央位置。實(shí)際運(yùn)行中，往往由于燃料與空氣的供應(yīng)不均和一、二次風(fēng)速調(diào)節(jié)不當(dāng)，造成火焰偏斜。如噴燃器在l#、4#角時(shí)，風(fēng)速過高，火焰推向后墻，在接近后墻壁面處形成一個(gè)高溫區(qū)，因而造成后墻結(jié)焦。又如四角噴燃器出口風(fēng)速或煤粉量分布不均，造成溫度場(chǎng)偏移，使溫度最高的一側(cè)或一角產(chǎn)生結(jié)焦。
2.2.2燃燒時(shí)風(fēng)量不足
    爐膛供給風(fēng)量不足，容易產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w。在這種情況下，灰中熔點(diǎn)較高的三氧化二鐵將還原成氧化亞鐵，使灰的熔點(diǎn)降低，增加了結(jié)焦的可能性。
2.3煤氣混燒
   鍋爐摻燒煉廠干氣及303廠火炬氣時(shí)，由于煉廠干氣及303廠火炬氣易燃且熱值大大高于煤粉的熱值。投槍的噴燃器，部分煤粉由于氣槍火焰的助燃，煤粉劇烈燃燒后，形成液態(tài)的灰渣，粘附在噴燃器的四周，給鍋爐結(jié)焦創(chuàng)造了條件。而投槍噴燃器的煤粉局部缺氧，部分煤粉未完全燃燒就沉到水冷壁周圍及下部形成積灰，加速了鍋爐的結(jié)焦。另外，煉廠廢氣完全燃燒時(shí)發(fā)出淡藍(lán)色透明火焰，與煤充分燃燒時(shí)發(fā)出的桔黃色火焰相比，煉化廢氣燃燒其輻射能力較差。因此，在摻燒煉化氣時(shí)，主要以輻射換熱方式的鍋爐水冷壁吸熱相對(duì)純煤時(shí)少，鍋爐出口煙氣溫度升高。此外，干氣燃燒時(shí)火焰溫度較煤燃燒時(shí)高，也進(jìn)一步導(dǎo)致?lián)綗�干氣后鍋爐出口煙氣溫度升高．水冷壁輻射吸熱量減少，飽和蒸汽產(chǎn)量相應(yīng)減少．過熱器入口煙溫升高，管內(nèi)流通蒸汽量減少，容易導(dǎo)致高溫過熱器超溫，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致高溫過熱器爆管。
2.4設(shè)備缺陷
    (1)打焦孔位置安裝不合適．由于噴燃器改造，打焦孔位置安裝較偏右，并且打焦孔處有水冷壁管阻擋，不但影響操作人員觀察結(jié)焦情況，而且嚴(yán)重妨礙操作人員打焦工作。
    (2)觀火孔損壞．由于觀火孔壞，操作人員無法觀察爐膛結(jié)焦情況，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握鍋爐結(jié)焦及發(fā)展趨勢(shì)，致使結(jié)焦惡化。
    (3)水冷壁四周漏風(fēng)嚴(yán)重。大量的冷風(fēng)進(jìn)入爐膛，降低了水冷壁溫度，加速了爐膛結(jié)焦速度；
    (4)噴燃器周圍風(fēng)道漏風(fēng)嚴(yán)重。鍋爐在燒氣時(shí)，由于干氣含硫量較高，嚴(yán)重腐蝕噴燃器周圍風(fēng)道管壁，造成漏風(fēng)嚴(yán)重，大量的冷風(fēng)進(jìn)入噴燃器，破壞了燃燒，使噴燃器周圍結(jié)焦嚴(yán)重。
    (5)吹灰器損壞較多，不能及時(shí)清除結(jié)焦。2004年A/B鍋爐蒸汽吹灰改為空氣聲波吹灰，目前A鍋爐爐膛無吹灰器，B鍋爐聲波吹灰器將吹灰介質(zhì)由壓縮空氣改為了低壓蒸汽。根據(jù)目前運(yùn)行情況來看，A鍋爐噴燃器以上部位一旦結(jié)焦，通過鍋爐配風(fēng)和人工打焦，很難除焦，只能通過降低負(fù)荷、降低爐膛溫度達(dá)到掉焦；B鍋爐吹灰器由于將吹灰介質(zhì)由壓縮空氣改為了低壓蒸汽，原吹灰控制電磁閥不配套，導(dǎo)致部分吹灰器停用，吹灰器的除灰效果不明顯。可以說沒有吹灰效果，不能及時(shí)清除結(jié)焦，故鍋爐結(jié)焦越結(jié)越多，最后形成大焦掉下，造成鍋爐爐壓高高聯(lián)鎖，MFT動(dòng)作滅火。（吹灰器情況一覽表）。
2.5電儀問題
    (1)鍋爐的四角小風(fēng)門電機(jī)損壞較多，給操作人員調(diào)風(fēng)、配風(fēng)帶來了一定的難度，影響了鍋爐的正常運(yùn)行。
    (2)鍋爐的煙道溫度顯示表損壞較多，不能使操作人員及時(shí)、正確掌握鍋爐結(jié)焦情況。
3、結(jié)焦的預(yù)防措施
    經(jīng)過綜合分析，化肥廠220T/h鍋爐采用煤氣混燒，比較特殊，根據(jù)實(shí)際提出以下措施減少鍋爐的結(jié)焦：
3.1加強(qiáng)煤質(zhì)管理
    公司采購原煤時(shí)，盡量采購符合鍋爐設(shè)計(jì)要求的煤質(zhì)或接近設(shè)計(jì)要求的煤質(zhì)．加強(qiáng)對(duì)煤質(zhì)的分析，將分析結(jié)果及時(shí)反饋車間：車間根據(jù)分析結(jié)果單對(duì)部分質(zhì)量比較差的煤可以采用摻混方式進(jìn)行燃燒來調(diào)整鍋爐的燃燒工況。
3.2加強(qiáng)工藝調(diào)節(jié)
    鍋爐在運(yùn)行過程中，經(jīng)常采用煤氣混燒，一方面，干氣壓力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)熟負(fù)荷及爐膛溫度大幅度變化，鍋爐負(fù)荷及主汽壓力、溫度也將大幅波動(dòng)，工藝調(diào)整頻繁，繪操作帶來很大難度：另一方面，千氣帶水會(huì)影響爐子的穩(wěn)定運(yùn)行，其中2004年由于干氣嚴(yán)重帶水造成C爐滅火3次。
    建議在運(yùn)行過程中，加強(qiáng)員工的責(zé)任心，及時(shí)對(duì)干氣緩沖罐進(jìn)行排液：此外，在生產(chǎn)調(diào)節(jié)過程中，盡量采用偶數(shù)氣槍、對(duì)角燃燒的原則，以保證爐子的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)鍋爐負(fù)荷情況，定期切換各角、各層氣槍，防止燃燒時(shí)間過長(zhǎng)．造成噴燃器燒壞和結(jié)焦，達(dá)到冷卻噴燃器和自然掉焦的目的．再次，為了保證煤氣混燒時(shí)過熱器溫度的升高，操作時(shí)加大對(duì)上二次風(fēng)量的控制．壓住火焰，讓火焰中心偏下，同時(shí)也霹以降低SO2、SO2對(duì)后系統(tǒng)豹腐蝕。
3.3風(fēng)粉的均勻性
    各角一次風(fēng)量是否均勻，煤粉濃度是否成比例，不僅影響燃燒切圓的位置，也影響灰熔點(diǎn)。如果配風(fēng)不當(dāng)，即使風(fēng)量充裕，也會(huì)造成局部空間空氣多些，另一些地方空氣少些；有的角煤粉多些，有的角煤粉少些。這樣空氣量少的地方就會(huì)出現(xiàn)還原性氣體，而使灰熔點(diǎn)降低，造成局部結(jié)焦，在實(shí)際運(yùn)行中，一方面，我們發(fā)現(xiàn)四角噴燃器開孔方向沒有與噴燃器方向平行，而是垂直方向，造成爐膛“回火”現(xiàn)象，導(dǎo)致噴燃器經(jīng)常被燒變形甚至燒毀，建議在停爐期間對(duì)所有噴燃器開孔進(jìn)行檢查，對(duì)于噴燃器垂直的開孔進(jìn)行重新修正．另一方面，我廠采用直吹式制粉系統(tǒng)，煤粉從磨煤機(jī)出來分成四路進(jìn)入爐子各角，在輸送過程中每條管線彎角不一，系統(tǒng)阻力也不一致，導(dǎo)致管內(nèi)氣粉混合物的流速不均，甚至產(chǎn)生死角，煤粉長(zhǎng)時(shí)間沉積，爐膛出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。為了解決此問題，建議在每條管線上加縮風(fēng)口來調(diào)節(jié)每條管線的物料流速，并且加裝壓力表，更直觀的了解每條煤粉管線的運(yùn)行情況。
3.4合理調(diào)節(jié)周界風(fēng)
    鍋爐使用的煤粉質(zhì)量較差，研磨出來的煤粉顆粒較粗，為了防止一次風(fēng)氣流偏斜，防止煤粉從主氣流中分離出來而引起燃燒損失，工藝上需加強(qiáng)周界風(fēng)的調(diào)整，使之能夠拖住煤粉，延長(zhǎng)煤粉切圓旋轉(zhuǎn)燃燒的時(shí)間，達(dá)到燃盡的目的．由于煤粉的著火首先從外邊緣開始，火焰外圍易出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象而引起還原性氛圍，這時(shí)，周界風(fēng)就起了補(bǔ)氧的作用。正常生產(chǎn)中，根據(jù)鍋爐的負(fù)荷，煤質(zhì)狀況，有效地調(diào)節(jié)周界風(fēng)大小，一方面避免爐膛的結(jié)焦，另一方面冷卻了～次風(fēng)噴口，防止了燃燒器的燒毀。
3.5設(shè)備修復(fù)
    利用檢修期間改造打焦孔位置、恢復(fù)觀火孔、提高打焦及看焦效果；焊補(bǔ)爐膛水冷壁膜式壁和噴燃器風(fēng)道管壁，消除漏風(fēng)，減輕鍋爐結(jié)焦。建議鍋爐吹灰器使用低壓蒸汽吹灰，及時(shí)清除鍋爐結(jié)焦．
3.6消除電儀問題
    修復(fù)鍋爐的四角小風(fēng)門電機(jī)，便于操作人員調(diào)風(fēng)、配風(fēng)：修復(fù)鍋爐的煙道溫度顯示儀表，使操作人員及時(shí)、正確掌握鍋爐結(jié)焦情況．
3.7熱態(tài)燃燒謂整及優(yōu)化實(shí)驗(yàn)
    鍋爐檢修結(jié)束開車后，通過變工況試驗(yàn)，將鍋爐的各項(xiàng)可變參數(shù)調(diào)整到既能保證達(dá)到汽溫要求又能使火焰中心適中，燃燒穩(wěn)定，使鍋爐能長(zhǎng)周期運(yùn)行，且效率較高的最佳組合狀態(tài)。運(yùn)行人員根據(jù)不同工況，組合不同的參數(shù)，既節(jié)能又高效。
4、結(jié)束語
    蘭州石化公司化肥廠220T/h燃煤動(dòng)力鍋爐通過對(duì)預(yù)防措施的實(shí)施：必能解決鍋爐的結(jié)焦問題，保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。干氣的回收為公司的節(jié)能降耗工作發(fā)揮了巨大的作用．鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行為公司兄弟單位提供穩(wěn)定、可靠的能源，使化肥廠的經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒燃料。