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循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施

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循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施

摘要：循环流化床锅炉作为一种高效、清洁的燃煤发电设备，在电力系统中占有重要地位。然而，结焦问题是循环流化床锅炉运行中常见的故障之一，严重影响锅炉的安全稳定运行和环保性能。本文针对循环流化床锅炉结焦原因进行了详细分析，并提出了相应的预防措施，以期为循环流化床锅炉的运行维护提供参考。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，循环流化床锅炉作为一种高效、清洁的燃煤发电设备，得到了广泛的应用。然而，在实际运行过程中，锅炉结焦问题一直困扰着广大工程技术人员。结焦不仅影响锅炉的热效率，还会导致设备损坏、停机检修等问题，严重制约了循环流化床锅炉的运行稳定性。因此，深入研究循环流化床锅炉结焦原因，并采取有效的预防措施，对于提高锅炉的运行效率、降低运行成本、保障设备安全具有重要意义。

一、循环流化床锅炉结焦概述

1.1结焦的定义与危害

(1)结焦是指锅炉在运行过程中，由于燃料中的矿物质在高温下分解、熔融并在受热面上凝结形成的硬质焦块。这种焦块通常具有很高的比表面积和强度，不易被清除，对锅炉的正常运行造成严重影响。根据结焦发生的部位，结焦可以分为炉膛结焦、过热器结焦和再热器结焦等。其中，炉膛结焦是最常见的一种，它会导致炉膛热负荷不均匀，降低锅炉的热效率，严重时甚至会导致炉膛爆裂。

(2)结焦的危害主要体现在以下几个方面：首先，结焦会显著降低锅炉的热效率，据研究，结焦会导致锅炉热效率降低5%至15%；其次，结焦会缩短锅炉的使用寿命，因为焦块会加剧受热面的磨损，缩短受热面的使用寿命；再者，结焦会影响锅炉的燃烧稳定性和安全性，严重时甚至可能引发爆炸事故；最后，结焦还会增加锅炉的维护成本，因为需要定期清理焦块，以及更换受热面等部件。

(3)例如，在某电厂的循环流化床锅炉运行过程中，由于燃煤中矿物质含量较高，锅炉运行一段时间后，在炉膛出口处出现了严重的结焦现象。结焦不仅导致锅炉热效率降低了8%，还使得锅炉运行稳定性下降，频繁出现故障。为了解决这一问题，电厂采取了优化燃料配比、调整运行参数等措施，最终有效遏制了结焦现象，恢复了锅炉的正常运行。这个案例充分说明了结焦对锅炉运行的影响以及采取有效预防措施的重要性。

1.2结焦现象的表现形式

(1)结焦现象在循环流化床锅炉中主要表现为多种形式，其中炉膛结焦是最为常见的一种。炉膛结焦通常发生在炉膛出口附近，由于高温下燃料中的矿物质发生熔融和粘结，形成坚硬的焦块。这些焦块可能附着在炉膛壁、水冷壁、燃烧器等部位，严重时甚至堵塞了炉膛出口，导致炉膛内部气流分布不均，燃烧效率降低。炉膛结焦的表现形式包括：焦块的形成、炉膛壁的磨损、受热面的腐蚀以及炉膛内部温度分布不均等。

(2)过热器结焦是另一种常见的结焦现象，主要发生在过热器管束中。当燃料中的矿物质在高温下熔融后，会粘附在过热器管束的表面，形成坚硬的焦块。这些焦块会降低过热器的传热效率，导致过热蒸汽温度升高，甚至可能引发过热蒸汽管道的爆裂。过热器结焦的表现形式包括：管束表面焦块的形成、管束热膨胀受限、蒸汽温度波动以及管道应力增加等。

(3)再热器结焦也是循环流化床锅炉运行中常见的问题，主要发生在再热器管束中。再热器结焦的形成与过热器结焦相似，但再热器结焦通常更为严重，因为再热器管束在锅炉运行过程中承受着更高的温度和压力。再热器结焦的表现形式包括：管束表面焦块的形成、管束的变形和损坏、再热蒸汽温度波动以及锅炉热效率降低等。此外，结焦还可能引起再热器出口管道的振动和噪声，影响锅炉的运行稳定性。

1.3结焦对锅炉性能的影响

(1)结焦对锅炉性能的影响是多方面的，首先，结焦会导致锅炉的热效率显著下降。研究表明，结焦可以使锅炉的热效率降低5%至15%。例如，某电厂在结焦严重的情况下，锅炉热效率从原来的92%下降到85%，每年因此多消耗标准煤约5万吨。

(2)结焦还会增加锅炉的能耗和运行成本。由于结焦导致的热效率降低，锅炉需要更多的燃料来产生相同的热量，从而增加了能源消耗。此外，结焦还会引起锅炉的运行不稳定，频繁的停机检修和维护增加了运营成本。以某电厂为例，因结焦问题每年需要投入约200万元进行设备维护和更换。

(3)结焦还可能对锅炉的安全运行构成威胁。结焦物在高温下可能会脱落，堵塞管道，导致管道过热甚至爆裂。此外，结焦会导致受热面磨损加剧，缩短其使用寿命。在某电厂的一次事故中，由于结焦导致的水冷壁损坏，锅炉被迫停机检修，不仅造成了经济损失，还影响了电网的稳定运行。

二、循环流化床锅炉结焦原因分析

2.1燃料特性