四角切圓燃燒方式運行，主燃區水冷壁及上部水冷壁大量掛焦
一、前言
某電廠二期#7機組，鍋爐型號：WGZ1165/17.5-1，為亞臨界參數、自然循環汽包鍋爐。單爐膛∏型布置、采用四角切向燃燒、擺動燃燒器調溫，一次中間再熱、平衡通風，鍋爐以連續蒸發量（B-MCR）工況為設計參數，連續蒸發量為1165t/h，配備5臺ZGM95中速磨煤機。該機組鍋爐是武漢鍋爐股份有限公司在總結國內300－350MW機組運行經驗基礎上設計，采用了ALSTOM-CE公司典型爐型。機組正式投產以后，鍋爐爐膛出現嚴重結焦，在入爐煤種發生波動或吹灰過程中，頻繁掉大焦，屢次砸壞、卡死撈渣機，運行一個月因掉大焦停爐3次，嚴重威脅該廠正常生產，鑒于此，該公司于2009年9月份開始接受我公司的專業鍋爐除焦服務。
二、該公司鍋爐燃用煤質特性分析
爐膛受熱面上的灰沉積，它首先取決于煤質，而該公司實際鍋爐燃用煤種為神華煤與當地地煤，此混合后煤質易燃、高灰分、灰熔點低，依據我們的經驗和對客戶鍋爐結焦數據分析，用高灰分煤種對鍋爐存在以下影響：
1、安全方面
（1）影響鍋爐燃燒的穩定性。燃料的灰分非但不能燃燒，而且還妨礙可燃物與氧的接觸，增加燃料著火和燃盡的困難。煤粉著火溫度升高，著火點遠離噴口，火焰中心上移，從而降低噴口出口的卷吸熱，使預熱室的煤粉得不到足夠的熱量。同時燃用灰分高的煤，灰分增加會使加熱煤粉的熱量增加，使得著火區域溫度水平下降。實驗證明，燃煤的理論燃燒溫度越低，既：灰分和水分的含量越高，灰分引起的溫度降低的幅度越大，可見高灰分煤種由于著火推遲，燃燒溫度下降，燃燒的穩定性較差，燃燒調整不當，容易造成鍋爐熄火。
（2）超溫爆管。當煤種變化，煤粉粗，著火推遲，火焰中心上移，長期超溫過熱器很容易爆管。
（3）高溫積灰和腐蝕爐內結渣或積灰使輻射減少并且導致過熱器溫升高，對流受熱面的積灰可能阻塞煙氣通道，使通風阻力增加，過熱器的熱偏差加劇，甚至影響鍋爐出力。鍋爐的積灰又分為三類：
類、爐墻水冷壁上的熔渣；
第二類、對流過熱器受熱面上的高溫燒結性積灰；
第三類、省煤器和空氣預熱器等低溫受熱面的松散性積灰。當高溫積灰比較突出時灰分的沉積主要取決于煤中灰分的成分和含量，灰分中大各種有機混合物，其中有些易溶成分，基本是堿金屬的化合物和硫酸鹽，它們的熔化溫度為700—800℃，在爐內高溫區轉變為氣態，當煙氣離開爐膛沖刷對流過熱器時，氣態物就會凝結在受熱面上，在高于700—800℃以上的煙氣區域內并形成堿金屬的粘性沉淀層。高溫腐蝕，高溫積灰含有的堿金屬與飛灰中的氧化硫較長時間發生化學反應，使生成堿金屬的硫酸鹽。如Na2Fe(SO4)3和KAl(SO4)2等復合物，這些硫酸鹽復合物對過熱器的合金鋼會產生強烈的腐蝕。
（4）受熱面的磨損。受熱面磨損一般包括機械磨損和飛灰磨損。
2、經濟性
（1）影響鍋爐燃燒熱效率。
（2）鍋爐燃油消耗明顯增加。由于燃煤灰分增加，揮發分相對降低，不利于煤粉著火燃燒，高負荷仍然出現燃燒不穩現象，需要投油助燃，油耗明顯增加。
同時當燃用高灰分煤時，為保證鍋爐出力不變，輸煤電耗、送引風機電耗、制粉單耗、除塵除渣電耗都將大幅度上升，使凈效率下降。
（一）煤質結渣特性分析
1、 煤質結焦特性評價
注：（1）在我國煤粉成分的堿酸比（B/A）推薦的判斷值為大于0.4為嚴重結焦煤；0.206和0.4之間為中等結焦煤；小于0.206為輕微結焦煤。
（2）煤粉成分的硅鋁比（SiO2/Al2O3）值大于2.65為嚴重結焦煤，1.87 ~ 2.65之間為中等結焦煤；小于1.87為輕微結焦煤。
（3）在我國煤粉成分的硅比(G)小于66.1屬于嚴重結焦煤質，大于78.8的煤質為輕微結焦煤質。
（4）結渣指數（R）大于2.5，煤質屬嚴重結焦煤質，2.25 ~ 2.5之間屬于中等偏重結焦煤質，1. 75 ~ 2.25之間屬于中等結焦煤質，1.5 ~ 1.75屬于中等偏輕結焦煤質，小于1.5的屬于輕微結焦煤質。
結渣特性綜合指數R預測結渣可能性準確率高達90%，根據上表對貴公司煤粉成分結渣指標判別，貴公司鍋爐所燃用煤種結渣特性嚴重，結渣概率。
（二）灰渣熔融性對鍋爐結渣的影響
根據該公司煤質分析可看出，該公司鍋爐設計和校核煤種煤質特性十分相近，灰熔點低，灰的變形溫度、軟化溫度、半球溫度、灰流動溫度各值之間相差不超過40℃（見下表），依據我們的經驗判斷，這將使鍋爐受熱面極易發生結焦和積灰。這主要表現：在爐膛及高溫受熱面結焦會比較嚴重，另外，尾部受熱面的積灰也會很嚴重。在鍋爐負荷較低、尾部煙氣流速下降的情況下，鍋爐的頻繁吹灰易造成尾部受熱面煙氣濕度增加，引起管壁積灰板積灰（特別是省煤器），危及鍋爐的安全運行。
一般，鍋爐爐膛出口煙溫比煤灰熔融溫度低50℃--100℃，才能防止爐膛出口結焦。
灰熔點低的煤，由于熔渣會包裹住煤而造成燃燒不，從而增加灰渣含碳量，使熔融狀的灰分通過外力作用黏合在受熱面上結渣。
煤灰的熔融性主要取決于它們的化學組成，由于煤灰中總含有一定量的鐵（該公司鍋爐燃用煤種Fe2O含量屬于中等結渣煤種），有些含鐵量高的煤灰在不同環境中測定的灰熔點可相差300℃，再加上FeO能與煤灰里的SiO2生成熔點更低的硅酸鹽。如果燃用此種煤種，因灰熔點低就會對鍋爐造成結渣危害。
三、使用前后撈渣機渣樣照片對比及各看火孔照片對比：
由于#2、#4角是外切圓角，故相對#1、#3角焦多。
四、使用前后各數據對比：
1、因掉大焦造成停爐次數對比
注：以上數據均摘自該廠集控室運行記錄本。
2、鍋爐掉大焦，爐壓變正超過+300Pa次數
3、使用前后，各段煙溫變化及一級減溫水變化
注：1、以上數據均摘自該廠運行日報表；
2、以上數據均為當月算術平均值。
五、結論
1、通過該公司入爐煤質結焦特性分析得知，該公司鍋爐所燃用煤種結渣特性嚴重，結渣概率，這是造成該公司#7爐結焦的主要原因。
2、通過使用前后撈渣機渣樣照片對比及各看火孔照片對比發現：在使用我公司除焦產品前，撈渣機刮板上焦渣體積龐大，比較堅硬，撈渣機刮板頂端24小時有值班人員手持大鐵錘，隨時準備把大焦打碎；在使用我公司液態鍋爐除焦劑后，撈渣機刮板上焦渣全是粉末狀。在使用我公司除焦產品前，從各看火口觀察，均有不同程度的熔焦，基本看不到水冷壁管壁；在使用我公司液態鍋爐除焦劑后，能目測到的熔焦在除焦劑的反應下已脫落，可清晰看到裸露的水冷壁管壁。
3、在使用我公司液態除焦產品前，#7爐一個月因掉焦停爐3次，在連續使用我公司液態除焦劑5個月中，再沒有發生過掉焦停爐事故；在使用我公司液態除焦產品前，#7爐一個月內共掉大焦28次，在連續使用我公司液態除焦劑5個月中，僅掉大焦2次。
4、根據使用我公司3U高效液態鍋爐除焦劑前后，#7爐爐膛出口煙溫、排煙溫度、過熱器一級減溫水對比發現：使用我公司除焦產品后，在吹灰器使用沒有變化，#7爐主蒸汽流量相若，#7爐爐膛出口煙溫比使用除焦劑前下降了76℃，排煙溫度比使用除焦劑前下降了14℃，過熱器一級減溫水投放量比使用除焦劑前減少了17.51 t/h。
綜上所述，在此5個多月使用除焦劑期間，#7爐原有的熔焦在我公司3U高效液態鍋爐除焦劑作用下，逐步分解、脫落，各受熱面逐步清潔，且掉落焦渣比使用除焦劑前明顯疏松，基本呈粉末狀；在此使用我公司除焦劑期間，再沒有發生因掉大焦造成的停爐事故，同時爐膛出口煙溫及排煙溫度都有不同程度的下降，過熱器一級減溫水投放量也相應減少，不僅確保了該公司#7機組安全生產，同時帶給該公司遠超投入的經濟效益。
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