化肥廠220t/h燃煤動力鍋爐采用單臺中速磨煤機直吹式制粉系統，利用四角切圓燃燒方式產生熱量，將脫鹽水加熱汽化為9.8MPa、540℃的過熱蒸汽，供汽輪機發電及公司內部的熱力需要。本套裝置于F999年3月建成投產，多次因爐膛結焦對鍋爐的安全、經濟、穩定運行造成很大影響，主要表現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；嚴重時大焦塊掉落，一方面會使鍋爐滅火，另一方面還有可能砸壞水冷壁管等。結焦問題嚴重影響了鍋爐的長周期運行，并且對公司兄弟單位的用能造成影響，制約了我廠經濟效益的提高。本文試圖通過對結焦原因進行分析，根據生產實際，提出解決結焦的預防措施，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1、結焦的機理
    在鍋爐內，燃燒中心溫度高達1400-1600℃，燃料中的灰分在此溫度下溶化為液態或成軟化狀態。隨著煙氣的流動，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時，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時，就會粘結在壁面上，造成結焦。特別是未受水冷壁保護的暴露面積較大的爐墻，因表面溫度高而且粗糙，很容易結成比較堅硬的焦渣，發生結焦后，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，從而加速了結焦過程的發展。
2、結焦的原因
2.1原料品質差
2.1.1灰的熔點低
    不同煤種的灰分具有不同的熔點。在變形溫度下，灰粒一般不會結焦，到了軟化溫度就可能粘結在受熱面上。所以軟化溫度的高低是判斷煤的灰分是否容易結焦的主要指標。軟化溫度越低越容易結焦。此外，熔化溫度和變形溫度相差很小(100-200℃)時，則液態灰渣凝固快，因而凝固以后的渣塊溫度應力較大，不易掛在受熱面上，即使結焦也容易脫落，這樣的渣成為短渣；而熔化溫度和變形溫度相差大（200-400℃）時的渣稱為長渣，長渣冷卻較慢，凝固后難以碎裂，容易掛在受熱面上。
2.1.2燃氣品質差
    煉廠干氣及303廠火炬氣（千氣）成份復雜且波動較大，對燃煤鍋爐的燃燒造成十分不利的影響。摻燒煉化廢氣時，火焰溫度較煤燃燒時高：同時，煉化廢氣中的鈉、釩燃燒時生成熔點較低的復雜化合物，使灰熔點下降，這樣當灰渣隨煙氣流過受熱面表面時即在水冷壁及過熱器的管壁以半熔狀態粘性顆粒形態附在管子上生成第一結灰層，覆蓋在管子表面上的粘性物質能進一步大量捕捉飛灰并具有無限增長的特點，加劇受熱面結焦。
2.2運行調節不當
2.2.1火焰偏斜
    正常情況下，爐膛的燃燒中心應在爐膛橫截面的中央位置。實際運行中，往往由于燃料與空氣的供應不均和一、二次風速調節不當，造成火焰偏斜。如噴燃器在l#、4#角時，風速過高，火焰推向后墻，在接近后墻壁面處形成一個高溫區，因而造成后墻結焦。又如四角噴燃器出口風速或煤粉量分布不均，造成溫度場偏移，使溫度最高的一側或一角產生結焦。
2.2.2燃燒時風量不足
    爐膛供給風量不足，容易產生一氧化碳氣體。在這種情況下，灰中熔點較高的三氧化二鐵將還原成氧化亞鐵，使灰的熔點降低，增加了結焦的可能性。
2.3煤氣混燒
   鍋爐摻燒煉廠干氣及303廠火炬氣時，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，形成液態的灰渣，粘附在噴燃器的四周，給鍋爐結焦創造了條件。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，加速了鍋爐的結焦。另外，煉廠廢氣完全燃燒時發出淡藍色透明火焰，與煤充分燃燒時發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，主要以輻射換熱方式的鍋爐水冷壁吸熱相對純煤時少，鍋爐出口煙氣溫度升高。此外，干氣燃燒時火焰溫度較煤燃燒時高，也進一步導致摻燒干氣后鍋爐出口煙氣溫度升高．水冷壁輻射吸熱量減少，飽和蒸汽產量相應減少．過熱器入口煙溫升高，管內流通蒸汽量減少，容易導致高溫過熱器超溫，嚴重時導致高溫過熱器爆管。
2.4設備缺陷
    (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焦情況，而且嚴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焦情況，不能及時發現和掌握鍋爐結焦及發展趨勢，致使結焦惡化。
    (3)水冷壁四周漏風嚴重。大量的冷風進入爐膛，降低了水冷壁溫度，加速了爐膛結焦速度；
    (4)噴燃器周圍風道漏風嚴重。鍋爐在燒氣時，由于干氣含硫量較高，嚴重腐蝕噴燃器周圍風道管壁，造成漏風嚴重，大量的冷風進入噴燃器，破壞了燃燒，使噴燃器周圍結焦嚴重。
    (5)吹灰器損壞較多，不能及時清除結焦。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由壓縮空氣改為了低壓蒸汽。根據目前運行情況來看，A鍋爐噴燃器以上部位一旦結焦，通過鍋爐配風和人工打焦，很難除焦，只能通過降低負荷、降低爐膛溫度達到掉焦；B鍋爐吹灰器由于將吹灰介質由壓縮空氣改為了低壓蒸汽，原吹灰控制電磁閥不配套，導致部分吹灰器停用，吹灰器的除灰效果不明顯。可以說沒有吹灰效果，不能及時清除結焦，故鍋爐結焦越結越多，最后形成大焦掉下，造成鍋爐爐壓高高聯鎖，MFT動作滅火。（吹灰器情況一覽表）。
2.5電儀問題
    (1)鍋爐的四角小風門電機損壞較多，給操作人員調風、配風帶來了一定的難度，影響了鍋爐的正常運行。
    (2)鍋爐的煙道溫度顯示表損壞較多，不能使操作人員及時、正確掌握鍋爐結焦情況。
3、結焦的預防措施
    經過綜合分析，化肥廠220T/h鍋爐采用煤氣混燒，比較特殊，根據實際提出以下措施減少鍋爐的結焦：
3.1加強煤質管理
    公司采購原煤時，盡量采購符合鍋爐設計要求的煤質或接近設計要求的煤質．加強對煤質的分析，將分析結果及時反饋車間：車間根據分析結果單對部分質量比較差的煤可以采用摻混方式進行燃燒來調整鍋爐的燃燒工況。
3.2加強工藝調節
    鍋爐在運行過程中，經常采用煤氣混燒，一方面，干氣壓力波動會導致爐內熟負荷及爐膛溫度大幅度變化，鍋爐負荷及主汽壓力、溫度也將大幅波動，工藝調整頻繁，繪操作帶來很大難度：另一方面，千氣帶水會影響爐子的穩定運行，其中2004年由于干氣嚴重帶水造成C爐滅火3次。
    建議在運行過程中，加強員工的責任心，及時對干氣緩沖罐進行排液：此外，在生產調節過程中，盡量采用偶數氣槍、對角燃燒的原則，以保證爐子的穩定運行。根據鍋爐負荷情況，定期切換各角、各層氣槍，防止燃燒時間過長．造成噴燃器燒壞和結焦，達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過熱器溫度的升高，操作時加大對上二次風量的控制．壓住火焰，讓火焰中心偏下，同時也霹以降低SO2、SO2對后系統豹腐蝕。
3.3風粉的均勻性
    各角一次風量是否均勻，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。如果配風不當，即使風量充裕，也會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出現還原性氣體，而使灰熔點降低，造成局部結焦，在實際運行中，一方面，我們發現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”現象，導致噴燃器經常被燒變形甚至燒毀，建議在停爐期間對所有噴燃器開孔進行檢查，對于噴燃器垂直的開孔進行重新修正．另一方面，我廠采用直吹式制粉系統，煤粉從磨煤機出來分成四路進入爐子各角，在輸送過程中每條管線彎角不一，系統阻力也不一致，導致管內氣粉混合物的流速不均，甚至產生死角，煤粉長時間沉積，爐膛出現爆燃現象。為了解決此問題，建議在每條管線上加縮風口來調節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行情況。
3.4合理調節周界風
    鍋爐使用的煤粉質量較差，研磨出來的煤粉顆粒較粗，為了防止一次風氣流偏斜，防止煤粉從主氣流中分離出來而引起燃燒損失，工藝上需加強周界風的調整，使之能夠拖住煤粉，延長煤粉切圓旋轉燃燒的時間，達到燃盡的目的．由于煤粉的著火首先從外邊緣開始，火焰外圍易出現缺氧現象而引起還原性氛圍，這時，周界風就起了補氧的作用。正常生產中，根據鍋爐的負荷，煤質狀況，有效地調節周界風大小，一方面避免爐膛的結焦，另一方面冷卻了～次風噴口，防止了燃燒器的燒毀。
3.5設備修復
    利用檢修期間改造打焦孔位置、恢復觀火孔、提高打焦及看焦效果；焊補爐膛水冷壁膜式壁和噴燃器風道管壁，消除漏風，減輕鍋爐結焦。建議鍋爐吹灰器使用低壓蒸汽吹灰，及時清除鍋爐結焦．
3.6消除電儀問題
    修復鍋爐的四角小風門電機，便于操作人員調風、配風：修復鍋爐的煙道溫度顯示儀表，使操作人員及時、正確掌握鍋爐結焦情況．
3.7熱態燃燒謂整及優化實驗
    鍋爐檢修結束開車后，通過變工況試驗，將鍋爐的各項可變參數調整到既能保證達到汽溫要求又能使火焰中心適中，燃燒穩定，使鍋爐能長周期運行，且效率較高的最佳組合狀態。運行人員根據不同工況，組合不同的參數，既節能又高效。
4、結束語
    蘭州石化公司化肥廠220T/h燃煤動力鍋爐通過對預防措施的實施：必能解決鍋爐的結焦問題，保證鍋爐穩定運行。干氣的回收為公司的節能降耗工作發揮了巨大的作用．鍋爐的穩定運行為公司兄弟單位提供穩定、可靠的能源，使化肥廠的經濟效益穩步提升，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒燃料。