大壩發電公司-3鍋爐是引進美國B&W公司技術系北京鍋爐廠制造的B&WB-1025/18 3-M型亞臨界參數，中間再熱，自然循環，單爐膛，平衡通風，固態排渣，鋼架緊身封閉全懸吊式燃煤鍋爐。該爐設計燃用靈武煙煤，采用冷—次風正壓直吹式中速磨煤系統，前后墻對沖燃燒方式，配5臺ZGM95G型磨煤機。
   3#鍋爐在1997年投產，投產初期鍋爐結焦現象輕微。從1999年10月份開始，鍋爐結焦較嚴重，結焦主要區域分布在爐膛的出口處，即在屏式過熱器的屏底處，有些焦塊在屏底之間搭成橋，水冷壁在折煙角處的后墻上也有部分結焦。爐膛上部的大量結焦不但嚴重影響了鍋爐主參數的穩定，使汽溫偏低，排煙溫度升高，而且大量掉焦引起爐膛冒正壓、排渣不暢，嚴重危害鍋爐安全穩定運行。
1、鍋爐結焦的原因分析
   鍋爐結焦機理是十分復雜的物理化學過程，它和鍋爐結構設計、燃煤煤質及鍋爐燃燒調整等因素有關。爐膛出口結焦的主要原因是鍋爐出口煙溫高于煤灰熔點，一般要求鍋爐爐膛出口煙溫比煤灰熔點低100℃～150℃，才能防止鍋爐爐膛出口結焦。經分析研究，目前3#鍋爐的結焦主要和以下因素有關。
   三門峽富通新能源銷售的生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，如下圖所示：     爐膛容積熱負荷、爐膛斷面熱負荷、燃燒器區域熱負荷、爐膛幾何尺寸對鍋爐結焦有直接關系。爐膛容積熱負荷設計值的選取不但影響煤的燃盡，更重要的是影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別對于灰熔點低的煤種，選取較大的爐膛容積和截面積是必然的，否則爐膛上部及爐膛受熱面將結焦。#3鍋爐在設計煤種下MCR工況時，鍋爐截面熱負荷為5.22 MW/m2，鍋爐容積熱負荷為127kW/m3。對比同類型機組的爐膛熱負荷數值，大壩發電公司#3鍋爐的爐膛熱負荷設計值選取都較低，在一定程度上可避免爐膛結焦。從鍋爐爐膛尺寸看，爐膛寬14.1 m、深123 m，頂棚標高4985m，爐膛呈矮胖型，這對防止水冷壁結焦有利，但是，當煤質波動、煤粉燃盡性變差時，就對防止爐膛出口受熱面結渣很不利。
    查閱有關資料得到歐洲電站鍋爐爐膛截面尺寸設計選擇與機組大小的關系，見圖1。
    大壩發電公司機組容量為300 MW，設計燃燒煤種為易結焦煙煤，在圖1曲線上對應的爐膛截面積為200 n/左右，而3鍋爐實際爐膛截面積約為174 m2，可見爐膛橫斷面尺寸設計選擇仍然趨向于小值，這無疑會增加鍋爐對煤質的敏感性，從而增加了實際運行中結焦的可能性。1.2煤質的影響
    燃用煤種的煤質對’3鍋爐的結焦有著根本的影響，結焦的內因受熔化溫度和灰質的組成成分影響。煤灰對于高溫受熱面沾污結焦的傾向，可用灰熔點溫度及灰的主要成分來判斷煤灰的結渣指標。大壩發電公司3鍋爐設計煤種的灰熔點為1213℃，一般情況下，當爐膛溫度小于1213℃時，爐內結焦可能性小；當大于12130C時，爐內有可能產生結焦。但是，單用灰熔點來判別煤灰的結渣性不準確，可能會有不同程度的偏差，所以還須用其它指標來評價。通常可用灰成分中的鈣酸比、硅鋁比、鐵鈣比及硅值來判斷其結焦傾向，用Na20的質量分數可以判斷其沾污性。一般可把煤灰分為煙煤型灰和褐煤型灰兩種，這兩種灰并不是按煤的分類劃分，而是按煤灰中的w(Fe203)/[ w(CaO)+w(Mg0)的比值來區分的。當比值大于1的煤灰稱為煙煤型灰：當比值小于1且w(CaO)+w(Mg0》20%的煤灰稱為褐煤型灰。根據西安熱工研究院的化驗結果．大壩發電公司一3鍋爐設計煤種煤灰屬煙煤型灰，灰的結渣性、沾污性均較強。
1.3運行狀態的影響
1.3.1運行氧量
    鍋爐運行氧量即爐內的氧化或還原性氣氛．它對鍋爐的結焦有非常大的影響，如果鍋爐運行氧量偏低，爐內還原性氣氛較強，煤的灰熔點就會下降，鍋爐就容易結焦。這是因為灰熔點隨著鐵量的增加而下降，鐵對灰熔點的影響還與爐內氣體性質有關，在爐內氧化性氣氛中，鐵可能以Fe203形態存在，這時隨著含鐵量的增加，其熔點的降低比較緩慢；在爐內還原性氣氛中（氧量不足），Fe2O3會還原成Fe0，灰熔點隨之迅速降低，而且Fe0最容易與灰渣中的Si02形成熔點很低的2FeO - SiO2，其灰熔點僅為1065℃。
    根據鍋爐廠家提供的控制曲線，在機組滿負荷或接近額定負荷時，鍋爐控制氧量（爐膛出口處）為4%。從1999年10月份開始，由于各種原因，造成鍋爐運行局部氧量低于此值．只有1.5qo~2.00/0，特別是有些區域的氧量只有百分之零點幾，那么在爐膛出口處肯定存在還原性氣氛很強的區域，使得煤灰的結焦性很強。
1.3.2爐膛出口煙溫
    83鍋爐經常存在再熱汽溫偏低現象，運行通常習慣于較大的一次風量，加上本來爐膛高度并不高，當投運上排磨時，很容易使得爐膛出口煙溫偏高，再加上燃燒器各噴口的配風方式是B&W公司按設計煤種事先把控制曲線設定在控制系統中（投自動時），主要控制依據是跟隨負荷、爐膛負壓兩個參數。當煤質有波動時，運行人員不能及時根據實際情況進行調整，造成鍋爐燃燒配風方式不是處于優化狀態，特別是上層燃燒器煤粉顆粒燃盡性差，有一部分大顆粒煤粉在爐膛出口處尚未燃盡，導致鍋爐爐膛出口煙溫偏高，引起結焦，由于爐膛截面小，熱負荷較大；當煤質變劣時，煤粉的燃盡性能適應能力不強。按照一般經驗，爐膛出口煙溫要比煤灰熔點低100℃～150℃，才能保證不結焦，按目前運行情況看，爐膛出口煙溫經常超出此值，所以很容易在管子表面形成結焦。
1.3.3主蒸汽流量偏大
    目前機組在帶相同負荷時所需的蒸汽流量比機組性能驗收時要高，相同負荷下，主蒸汽流量偏大，就意味著給水流量也要增大，所需的風，煤也要增大，那么風機的出力就顯得吃緊。多次熱力試驗數據表明，機組在額定負荷時的主蒸汽流量大于性能驗收試驗時的蒸汽流量，相應的煤量、引風機電流、引風機開度等都大于性能驗收試驗時的數值。引風機裕度不足，局部運行氧量較低，而運行氧量偏低會使爐膛出口處造成還原性氣氛，使煤灰熔點溫度下降，造成鍋爐爐膛容易結焦。
2、防止鍋爐結焦的對策
    對#3鍋爐必須采用綜合治理的辦法來解決鍋爐結焦的問題。
2.1短期對策
  ①對鍋爐進行優化燃燒試驗，認真詳細測量爐膛出口溫度。針對現有的燃用煤種，對鍋爐進行優化燃燒試驗。根據煤種和負荷，采取可行的燃燒調整方案，合理配風，保證鍋爐設計熱效率及鍋爐主參數在額定值范圍內的情況下，盡可能降低爐膛出口煙溫。
    ②均衡鍋爐運行氧量，避免爐內局部出現還原性氣氛。加強爐內吹灰工作，特別是重點區域要增加吹灰次數，如果運行氧量還偏低，必要時適當調整配風方式。由于結焦的主要區域在爐膛出口處，此處容易堵塞煙道，增加煙氣阻力，所以要防止結焦與還原性氣氛惡性循環的趨勢。機組檢修時，對空氣預熱器進行重點檢查與清洗，降低風煙道的阻力，提高風機的出力。
    ③對汽輪機系統進行節能診斷試驗，查清汽輪機疏水、抽汽系統是否有泄漏現象，提高凝汽器的真空度，使得在相同負荷下主蒸汽流量恢復到設計水平，以此降低鍋爐投煤量，相對提高風機的出力裕度。
2.2長期對策
  ①對鍋爐進行優化燃燒調整試驗，對爐膛出口煙溫進行在線監視，在保證主參數合格的前提下，建立在線的運行優化專家系統：通過合理調配一次風和二次風的風門開度以及運行氧量，保證主參數合格和爐膛出口煙溫低于燃煤灰熔點的同時來保證蒸汽質量，從而防止爐膛出口結焦；通過對爐膛出口煙溫、過熱汽溫、鍋爐負荷、燃燒氧量、排煙溫度等各種運行參數的在線監測，也可以評價鍋爐爐膛出口是否會產生結焦，從而防止在燃用不同煤種時鍋爐爐膛結焦，并能獲得最大的鍋爐效率。
   ②通過合適的配煤技術，使配煤的燃燒性能、結焦性能與原燃用煤種基本一致，盡量降低其結焦性和粘結性指標。采用燃燒器組中一層或兩層燃燒器來燃燒有利于抑制結渣的煤種，具體的分層燃燒比例可通過鍋爐運行優化專家系統進行在線優化而獲得。
3、結論
    鍋爐的結焦機理是十分復雜的物理化學過程，與煤質、鍋爐結構及鍋爐燃燒調整等因素有密切關系，本文通過具體分析大壩發電公司#3鍋爐結焦原因并采取有效對策，可以抑制鍋爐結焦，改善鍋爐運行工況，提高鍋爐效率。