爐膛結(jié)焦是燃煤鍋爐常見的一種燃燒異?，F(xiàn)象。由于水冷壁的吸熱作用，煙氣溫度沿爐膛中心向外逐漸降低，煤灰顆粒在碰到受熱面時驟冷凝固并黏附在受熱面上，形成結(jié)焦。鍋爐結(jié)焦對鍋爐的安全經(jīng)濟運行會產(chǎn)生很大的影響，最為常見的為水冷壁結(jié)焦。通過低氮燃燒器改造，能夠解決鍋爐水冷壁結(jié)焦問題。
鑒于我國目前的能源政策和煤炭市場現(xiàn)狀，為 降低發(fā)電成本，發(fā)電企業(yè)采購的煤種多為低品質(zhì)劣 質(zhì)煤，且煤質(zhì)變化范圍較大，實際燃燒煤種與設(shè)計 煤種相差較遠，使得爐膛結(jié)焦事故頻發(fā)。
鍋爐在大面積結(jié)焦時，若燃燒工況發(fā)生變化， 焦塊會從受熱面脫落。大面積掉焦會造成燃燒不穩(wěn)，爐膛壓力波動大，甚至爐膛滅火。另外，在高 溫煙氣的作用下，黏附在水冷壁上的焦渣與管壁會發(fā)生一系列復雜的化學反應(yīng)，形成高溫腐蝕，增加 水冷壁爆管事故的發(fā)生。
一、結(jié)焦的影響因素分析
- 1 煙氣氣氛
煙氣氣氛即爐內(nèi)的氧化性和還原性氣氛，是影響爐膛結(jié)焦的另一重要因素，若鍋爐在運行時爐膛出口煙氣含氧量較低，爐內(nèi)還原性氣氛較強，灰熔點會隨之降低，鍋爐水冷壁更容易發(fā)生結(jié)焦。這主要與飛灰中鐵的存在形式相關(guān)。因此，還原性氣氛中，爐膛更易于結(jié)焦，當飛灰中 鐵含量增大時，煙氣氣氛對灰熔點的影響更為明顯。
- 2爐內(nèi)空氣動力場
爐內(nèi)空氣動力場不理想，燃燒器射流角度偏離設(shè)計值，所導致的爐膛火焰中心偏斜、火焰貼墻以 及切圓直徑偏大等現(xiàn)象，都易引起水冷壁結(jié)焦。如 果爐膛的切圓直徑大于某一值后，水冷壁的結(jié)焦程 度就會隨著切圓直徑的增大加劇，這是由于大量半熔融和熔融態(tài)顆粒會直接沖刷水冷壁且粘附在水冷 壁上而導致的。另外，如果配風不合理，煤粉和空 氣在爐膛內(nèi)不能很好地混合，導致煤粉在爐膛內(nèi)燃燒不完全，也會造成水冷壁結(jié)焦［8－9］。
- 3溫度場
溫度場是影響爐內(nèi)結(jié)焦的十分重要的因素之 一，研究分析表明，隨著爐內(nèi)溫度升高，爐膛的結(jié) 焦程度呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律增長。當爐內(nèi)的溫度處于較低 水平時，煤粉顆粒呈現(xiàn)軟化或者熔化狀態(tài)的概率很 小，不容易發(fā)生結(jié)焦。若爐內(nèi)的溫度水平較高，但 近水冷壁區(qū)域溫度卻相對較低，煤灰顆粒在撞擊到 水冷壁之前就已經(jīng)被很好地冷卻，由于其自身溫度的降低，粘附到水冷壁上的概率也隨之降低。
二、低氮燃燒器改造工作對結(jié)焦特性的影響分析
- 1 爐內(nèi)空氣動力場
低氮燃燒器改造后，治理主燃區(qū)的無組織漏風，將一次風燃燒器更換為對置丘體水平濃淡分離煤粉燃燒器，使得攜帶煤粉的一次風氣流在燃燒器 內(nèi)以 8：2 的濃淡比被分為濃淡兩股氣流噴入爐膛。從而在一次風與水冷壁之間形成一層空氣膜，形成典型 的 “風包粉”燃燒形式，提高水冷壁區(qū)域的氧化 性氣氛，從而實現(xiàn)抑制爐內(nèi)結(jié)焦的目的。
- 2 溫度場
低氮燃燒器改造調(diào)整了配風方式，采用空氣分級低氮燃燒技術(shù)，主燃區(qū)空氣過量系數(shù)保持在 0. 85 左右，形成欠氧燃燒，使得主燃區(qū)的溫度低于改造前，從而降低熔融或軟化的煤灰的比例。“風包粉”的燃燒形式能夠在一次風與水冷壁 之間形成一層空氣膜，這就使得近壁面的一定范圍 內(nèi)溫度梯度較為平緩，致使半熔融、熔融態(tài)顆粒在 與水冷壁碰撞之前得到充分的冷卻固化，使其自身溫度降低，粘附到水冷壁上的可能性隨之降低?？?見，低氮燃燒器改造對爐內(nèi)溫度場的影響有利于防止鍋爐水冷壁結(jié)焦。
