摘要：在火力發(fā)電依然占據(jù)主導(dǎo)地位的今天，燃煤結(jié)渣現(xiàn)象是客觀存在、不可避免的，此現(xiàn)象不僅增加傳熱阻力和降低經(jīng)濟(jì)性，而且還會(huì)引起煙道的堵塞，增加燃煤發(fā)電行業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)。本文將從燃煤結(jié)渣的形成原理、危害、影響因素和改善措施等方面對燃煤結(jié)渣現(xiàn)象進(jìn)行闡述，并針對改善措施提出發(fā)展方向。

電力行業(yè)的發(fā)電方式多種多樣，傳統(tǒng)的發(fā)電方式如火力發(fā)電和水力發(fā)電等，近年來，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電等新型清潔能源發(fā)電方式也頻現(xiàn)，但燃煤發(fā)電一直以來占據(jù)著支柱地位，燃煤在地域上的不均勻分布導(dǎo)致了煤質(zhì)的不同，當(dāng)發(fā)電鍋爐使用劣質(zhì)煤或者非設(shè)計(jì)煤種的時(shí)候，鍋爐結(jié)渣成為燃煤發(fā)電行業(yè)很普遍的現(xiàn)象，如何解決此現(xiàn)象提高發(fā)電效率一直以來廣受關(guān)注。

燃煤結(jié)渣的形成原理

燃煤結(jié)渣的形成過程可大致分為四個(gè)階段：（1）初始灰層形成。顆粒較小的灰渣中活性組分的選擇性沉積成初始灰層；（2）固態(tài)灰層形成。初始灰層表面溫度升高，粘附飛灰的能力增強(qiáng)，多次循環(huán)形成固態(tài)灰層；（3）半熔態(tài)灰層形成。當(dāng)固態(tài)灰層粘附飛灰的循環(huán)達(dá)到一定程度后形成半熔態(tài)灰層；（4）熔融態(tài)灰層形成。半熔態(tài)灰層表面溫度更高，粘附飛灰的能力更強(qiáng)，熔融態(tài)灰層隨之形成。此過程中灰層達(dá)到自身的熔融點(diǎn)，開始軟化是結(jié)渣形成的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)煤質(zhì)的熔融點(diǎn)低于爐膛中火焰溫度的時(shí)候，熔融態(tài)的灰層非常容易隨煙氣流動(dòng)，煙氣經(jīng)過水冷壁可快速吸熱降溫，但灰層因存在一定厚度降溫不及時(shí)，軟化態(tài)的灰粒在受熱面上就出現(xiàn)結(jié)渣。

燃煤結(jié)渣的危害

燃煤結(jié)渣輕則減弱傳熱效果、降低鍋爐熱效率和增加氮氧化物的排放，重則會(huì)增加機(jī)械組的負(fù)荷或者停爐，甚至加大發(fā)生惡性事故的風(fēng)險(xiǎn)。具體如下：（1）爐膛內(nèi)受熱面的傳熱能力被迫降低。受熱面上沉積灰渣會(huì)增大熱阻,水冷壁上沉積灰渣會(huì)降低導(dǎo)熱能力，隨著爐內(nèi)可吸收的熱量減少，爐膛內(nèi)火焰位置將會(huì)向后移動(dòng)，火焰與爐膛出口之間的距離變小導(dǎo)致出口煙溫升高，排煙帶走的熱量較多，降低傳熱效率；（2）過熱器被污染，爆管可能性加大。爐膛出口煙氣溫度升高,爐膛內(nèi)的飛灰易隨著煙氣粘附在對流和屏式過熱器上，過熱器上結(jié)渣同時(shí)溫升過高易爆管；（3）噴燃器易因局部高溫而燒壞；（4）爐膛高空處的灰渣易掉落。灰渣在爐膛內(nèi)的形成位置不確定，而且大塊灰渣的形成時(shí)有發(fā)生，當(dāng)大塊灰渣掉落的時(shí)候，加之煙氣的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有可能會(huì)砸壞水冷壁管和冷灰斗，甚至造成爐膛滅火；（5）在整體傳熱效率降低的情況下，為維持所需的能量值將會(huì)消耗更多的燃料，同時(shí)會(huì)增加其他機(jī)械的運(yùn)行負(fù)荷。

燃煤結(jié)渣的影響因素

煤質(zhì)在爐膛內(nèi)燃燒，結(jié)渣現(xiàn)象的產(chǎn)生受多種因素影響，可大體上分為煤質(zhì)本身的影響和非煤影響（煤質(zhì)之外的影響）兩大類。

煤質(zhì)對結(jié)渣的影響主要從煤灰的熔融性和成分兩方面考慮：煤灰的熔融性主要是指煤的熔融點(diǎn)與介質(zhì)中環(huán)境溫度進(jìn)行比較后，當(dāng)熔融點(diǎn)低于環(huán)境溫度的時(shí)候，定義為強(qiáng)結(jié)渣性煤，反之則為弱結(jié)渣性煤，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)的熔融點(diǎn)并不能完全表明煤質(zhì)的結(jié)渣特性；熔融點(diǎn)不相同的煤灰成分含量是判斷煤灰結(jié)渣性能的另一因素，成分中含鐵、鈣的化合物能增強(qiáng)結(jié)渣性能，還原性氣氛中,熔融的含鐵化合物主要致力于早期結(jié)渣，氧化性氣氛中，含鈣化合物可顯著降低硅酸鹽黏度。煤質(zhì)中的含硅化合物含量低時(shí)可減弱結(jié)渣性，含量高時(shí)將增強(qiáng)結(jié)渣性。

非煤影響主要從燃煤爐膛結(jié)構(gòu)、爐膛內(nèi)空氣動(dòng)力場和其他運(yùn)行工況等方面考慮。燃煤爐膛結(jié)構(gòu)多根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模在訂購設(shè)備的時(shí)候已經(jīng)確定，但生產(chǎn)的設(shè)備存在與設(shè)計(jì)參數(shù)不相符的情形，如爐膛容積或者截面偏小、水冷壁衛(wèi)燃帶鋪設(shè)過多等，都會(huì)造成爐膛不同區(qū)域受熱面結(jié)渣；爐膛內(nèi)空氣動(dòng)力場對鍋爐結(jié)渣存在較大影響，如一次風(fēng)粉氣流偏斜、一次風(fēng)速過高、煙氣出口氣流方向的變化等均會(huì)影響爐膛結(jié)渣性能；同時(shí)還存在設(shè)備操作不當(dāng)導(dǎo)致結(jié)渣的現(xiàn)象，但若操作適當(dāng)此類影響因素將會(huì)大大降低。

燃煤結(jié)渣的改善措施

目前，針對燃煤結(jié)渣的現(xiàn)象已提出部分預(yù)防措施，主要是從結(jié)渣的影響因素為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行考慮。選用合適的煤種是解決結(jié)渣問題最有效率的途徑，隨著優(yōu)質(zhì)煤種的儲量越來越少，可以將優(yōu)質(zhì)煤種配合劣質(zhì)煤種進(jìn)行摻燒。同時(shí)還可通過加強(qiáng)制粉系統(tǒng)的調(diào)整、選用合適的配風(fēng)方式和強(qiáng)度、形成良好的空氣動(dòng)力場和定期吹灰等工藝方式。此外，也可以在煤粉中加入添加劑來抑制結(jié)渣的產(chǎn)生，如高嶺土、硅藻土和活性礬土等，實(shí)際過程中雖然被廣泛采用，但都存在負(fù)面的影響，非常合適的添加劑還在探索中。

結(jié)語

結(jié)渣是我國火力發(fā)電行業(yè)廣泛存在并長期影響鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要問題，形成原理復(fù)雜、影響因素眾多，但目前通過選用合適煤種、內(nèi)部優(yōu)化工藝條件、外部配合吹灰和摻入添加劑等措施，可以防止和減弱結(jié)渣的形成，但隨著優(yōu)質(zhì)煤儲量逐漸減少、劣質(zhì)煤不得不選用，優(yōu)質(zhì)添加劑的研究將顯得尤為重要。