W型火焰锅炉燃烧带与结渣的关系
燃煤锅炉炉内结渣影响因素
燃煤锅炉炉内结渣影响因素分析燃煤电厂炉内结渣是许多电厂经常遇到的难题之一，也是确保火力电厂安全经济平稳运行必须解决的重大课题之一。
几十年来，国内燃煤电厂由于炉内结渣引起的各种设备、人身事故不计其数，轻则导致锅炉低负荷运行或停炉清渣，产生巨大经济损失，重则导致设备损坏，甚至引发人身事故。
结渣的本质就是熔化的固体杂质与锅炉内粘结的灰尘在高温条件下凝固在炉壁上而产生的一种现象，具体地说就是当炉内温度高于灰尘熔点并受到烟气的不断冲刷时就会使得灰渣凝结在炉壁上而造成结渣，由上述描述可推知产生结渣有以下几方面的原因：（1）炉内温度要高于灰尘熔点，使灰尘熔化；（2）气流要不断冲刷受热面，使熔灰有机会到达壁面并粘结在上面；（3）炉壁要有利于灰尘的凝固，即水冷壁对熔灰的冷却性差，煤灰未在炉膛出口处凝固而是粘黏在炉壁上形成炉渣。
下面将分别从这几个方面对炉内结渣的影响因素进行具体分析，指出炉内结渣的危害及防治措施。
一、影响因素1.煤灰特性和化学组成煤灰成分与组成是产生锅炉结渣的根源。
一般灰熔点低的煤容易结渣，与此同时，低熔点灰分通常粘性也强，因而增加了结渣的可能性。
1.1. 灰的熔化温度灰熔温度同灰的成分有关，灰中的酸性氧化物，如SiO2，Al2O3和TiO2等都是聚合物的构成者，因此会提高灰的熔化温度；碱性氧化物则相反，如CaO，MgO和Na2O等都是聚合物的破坏者，会降低灰的熔化温度。
但这种解释对含有大量碱性物的灰来说不适用，所谓“褐煤型灰”就会有大量CaO和MgO，其量比Fe2O3多得多，这些灰中的SiO2、Fe2O3、Na2O和K2O都会降低软化温度，而Al2O3、CaO和MgO却提高软化温度。
灰中铁的作用，要视其氧化状态而定，三价铁是聚合物的构成者，提高灰熔温度；二价铁则是聚合物的破坏者，降低灰熔温度。
灰的熔化温度在氧化氛围与还原氛围中是不同的，两者的差异是随着灰中CaO和MgO成分的增加而变小。
1.2 渣的粘度焦渣的粘度随温度而变化，温度升高，粘度变小，超过某一临界值时，焦渣便成液相，可在水冷壁表面形成一薄层而自由流动，焦渣粘度温度曲线是预示煤粉炉结渣倾向的重要指标。
3种型号W火焰锅炉结渣特性的数值模拟
作者简介：方庆艳（１９７４一），男，汉族，湖北孝感人，博士后．主要从事煤粉高效低污染燃烧技术研发和数值模拟工作．电话（Ｔｅｌ．）：０２７—
８７５４２４ １ ７；Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｙｆａｎｇ＠ｍａｉｌ．ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．
万方数据
第５期
方庆艳，等：３种型号Ｗ火焰锅炉结渣特性的数值模拟
．６８３．
炉膛结渣是影响ｗ火焰锅炉运行安全性、经济
密度函数（ＰＤＦ）方法模拟气相燃烧；采用离散传播
法计算辐射传热．计算模型的详细介绍参见文献
Hale Waihona Puke ［４］．２．２结渣模型 结渣模型包括颗粒输运模型、颗粒黏结模型和
结渣生长模型．在颗粒输运模型中，采用随机轨道模 型计算颗粒与壁面的碰撞率．随机轨道模型通过随
机颗粒一漩涡的相互作用表示气相湍流对颗粒轨迹
的影响［５一］．在湍流边界层内，颗粒与气相湍流之间 的相互作用仍然用颗粒一漩涡的相互作用表示，颗粒
锅炉运行中，结渣部位主要是敷设了卫燃带的壁面 区域．这些区域既有卫燃带，又结了一层不同厚度的
渣层，近乎于绝热状态，因此，其传热系数取为０，相
应的壁面辐射率取为０．０１．
２．３计算方法及工况
采用控制容积法求解守恒方程并使用上风差分
格式进行对流项及扩散项的离散．离散方程组的求
解采用ＴＤＭＡ的逐面迭代及低松驰因子，收敛标 准为各余项小于１０一，压力和速度耦合采用
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｗ—ｆｌａｍｅ ｂｏｉｌｅｒ；ｓｌａｇｇｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
收稿日期：２００８—０１—０８
修订日期：２００８—０３一１０
基金项目：国家高技术发展计划‘８６３’项目（２００６ＡＡ０５２３０１）；国家自然科学基金资助项目（５０７２１００５）
“W”火焰锅炉结焦原因与对策分析及讨论
“W”火焰锅炉结焦原因与对策分析及讨论作者：李忠勇来源：《科技风》2016年第13期摘要：由于“W”火焰锅炉的结焦现象逐渐的严重，造成了“W”火焰锅炉的运行可靠性以及经济性下降，造成了不必要的能源以及社会资源的浪费，出现这一现象的最主要的原因就是在高负荷的状态下运行导致了电厂的锅炉呈现出缺氧燃烧的状态，锅炉内的燃烧材料得不到充分的燃烧造成锅炉内的温度以及压力都有所上升，其中缺氧现象的出现主要是因为引风机在高负荷的状态下出现了失速、喘振以及风机降出力运行等等状况，造成了“W”火焰锅炉的结焦现象，基于此，本文对“W”火焰锅炉结焦的原因进行了探究，在结焦原因分析的过程中提出了几点分析预防、调整运行以及完善“W”火焰锅炉设计的对策。
关键词：“W”火焰锅炉；结焦；原因；对策一、“W”火焰锅炉结焦现象出现的原因（一）“W”火焰锅炉结焦的原因首先，当“W”火焰锅炉的炉膛温度较高的时候，锅炉内的煤灰的熔点就会相对的降低，煤粉在“W”火焰锅炉内燃烧的时候就会呈现出缺氧燃烧的状态，最终导致“W”火焰锅炉内的较为容易的表现出结焦的状态。
其次，由于“W”火焰锅炉内的火焰中心所处的位置随着锅炉的改变呈现出向上移动的状况，导致了“W”火焰锅炉膛内的温度有所升高，导致在“W”火焰锅炉内的屏式过热器区域出现了结焦的现象，并且，在较高的负荷状态下，“W”火焰锅炉内的氧气含量很低，省煤器出口位置的含氧量基本都不到2%的水平，导致结焦现象逐渐的严重。
最后，由于“W”火焰锅炉在进行燃烧材料处理的时候表现出了混煤不均匀的不良状况，导致“W”火焰锅炉内在燃烧的时候硫的成分不断地提升，硫对于“W”火焰锅炉的结焦有着很强的促进作用。
（二）“W”火焰锅炉内炉膛温度呈现较高的状况的原因首先，随着“W”火焰锅炉燃烧面积的增加，再加上锅炉内燃烧的煤的质量较差，导致锅炉燃烧的稳定性较差，在日常的锅炉燃烧的过程中导致了炉膛内的温度面积增大，出现这一现象的最主要的原因就是炉膛内燃烧的煤的质量很差，但是即便是立即改进了燃烧煤的质量，“W”火焰锅炉内的燃带面积已经不能得到立即的减小，导致炉膛内的温度依旧处在一个比较高的状态，由此导致了锅炉内部比较容易出现结焦的状况。
“W”型火焰锅炉燃烧调整技术探讨
“W”型火焰锅炉燃烧调整技术探讨我厂两台锅炉为国内引进美国巴威公司技术生产的“W”型火焰锅炉，于2009年7月投入运行。
该炉设计煤种为云南地区无烟煤，而实际燃煤为混合煤种，主要特点是发热量低，硫份高，挥发分高，灰熔点低，煤的低位热值从14MJ／kg到21 MJ／kg，灰份从34％（应用基）到49％，挥发份从7％（应用基）到20％不等,实际运行中，锅炉燃烧稳定性较脆弱，炉膛负压波动大，结焦较为严重，飞灰和炉渣含碳量高。
这种情形对实际燃烧调整提出了较高要求：既要保证锅炉的稳定燃烧，又要从多变的煤质中寻找出影响锅炉结焦、飞灰和炉渣含碳量高的主要因素，采取相应的措施，以提高锅炉经济性。
关键词：“W”型火焰锅炉燃烧技术巴威一燃烧调整的探讨与分析（一）燃烧稳定性我厂两台W型火焰锅炉均配置24只双调风旋流燃烧器，虽然理论上W型火焰炉单只火嘴火焰气流相对比较独立，彼此之间影响较小，但实际上由于各一次风管风速及煤粉浓度存在一定偏差，再加上各个燃烧器制造质量不可能完全一样，当煤粉在炉内发生剧烈燃烧时，很难保证各个火嘴火焰不偏斜且长度一致，若仅是四角火嘴燃烧不稳波动大，仅表现在火焰电视暗淡闪烁发黑，主汽压力、汽包水位及负压不会有太大波动；若炉膛中间区域火嘴不稳定则容易引起炉内整体火焰气流扰动，从而导致负压与汽包水位大幅度波动，严重时可能导致灭火。
（二）结焦的因素及控制手段煤种的变化是导致结焦的最主要的原因，特别是燃用灰熔点低、挥发份相对较高的煤种，其在下部炉膛燃烧时着火点早，火焰相对密集，造成扩散性燃烧，下部炉膛容积热负荷较大，从而造成局部高温区水冷壁面结焦。
1、影响结焦的因素有以下几点：（1）燃煤灰分特性煤在燃烧后残存的灰分是由各种矿物成分组成的混合物。
它没有固定的由固相转为液相的熔融温度。
煤灰在高温灼烧时，某些低熔点组分发生反应形成熔融，并与另外一些组分反应形成复合晶体，此时它们的熔融温度将更低。
在一定的温度下，这些组分还会形成熔融温度更低的某种共熔体。
探究发电厂锅炉运行中结渣的原因与处理办法
探究发电厂锅炉运行中结渣的原因与处理办法摘要：锅炉的主要燃料是燃煤，产生大量的粉尘、硫和氮氧化物等物质，这些物质在锅炉运行过程中以各种形式受热面沉积在表层，造成受热面积的结垢和结渣。
渣不但增加了锅炉受热面的传热，从而增加煤炭消费，传热受阻，降低锅炉的热经济性，而且还容易堵塞气道是不利于稳定和锅炉的安全运行，甚至造成设备损坏和人身伤害等。
论述了锅炉结渣机理，提出了锅炉结渣机理框图，总结了影响锅炉结渣的重要因素。
关键词：锅炉结渣机理；结渣影响因素；防结渣措施1 发电厂产生和发展发电厂，又称发电站，是将一次能源从自然界转化为二次能源的工厂。
在第十九世纪后期，发电厂随着电力需求的增加而增长。
发电厂分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等。
其中，火力发电厂非常普遍，以煤为主。
传统发电厂都是燃煤电厂。
本文对燃煤电厂进行了研究，炉内燃烧中心的温度可高达1500～1700%，在这个温度下，煤粉处于熔化状态。
所设计的炉有必要的冷却能力。
当熔灰燃烧中心附近的水墙或当炉出口已凝结成灰色的煤渣，就会粘附在受热面结渣，然而，如果炉设计冷却能力不够，或操作不当，使燃烧中心偏移，超负荷运行，将使烟气温度附近的水冷壁太高。
在这种高温下，熔融的煤灰不凝固，当接触到水的墙时，它会被熔渣侵蚀。
一旦在水壁上形成渣膜，进一步降低水冷壁对烟气的冷却能力，并进行后续的熔炼。
炉渣更容易粘结在一起，这种恶性循环的结果是使渣层迅速增厚。
同时，渣层外的烟气温度迅速上升。
当烟气温度上升到煤灰熔融温度以上时，炉渣不再凝结在渣层上，并向下流到渣层表面。
结渣区迅速向下延伸，结渣过程是一个自动加剧炉内结渣恶性循环的过程，锅炉的安全经济运行有许多危害：耐热炉渣会增加水墙的厚度。
减少了水壁吸收的热量，提高了炉的出口温度。
在严重的情况下，由于温度过高，负载操作将减少。
是水下覆渣管，加热强度，水循环率下降。
正常水循环破坏，可能引起水墙爆炸。
关于锅炉结渣的分析和对策
关于锅炉结渣的分析和对策居广中南京市第二热电厂锅炉车间摘要：本文通过对锅炉从沾污、积灰、高温腐蚀和结渣的全过程的分析和煤灰化学成分、特性以及运行中炉内化学反应、烟气成分等影响因素的分析，认为锅炉结渣是一个比较复杂的过程，严重威胁锅炉安全、经济运行。
本文也论述了从设计、安装、调试和运行调整等方面采取有力对策。
许多电站锅炉的燃烧煤种严重偏离设计煤种，对煤灰的熔点、沾污指数、焦结性缺少试验，数据不清，造成锅炉结焦的情况比较多，这类问题应该引起燃煤电厂领导及有关技术人员的重视。
关键词：锅炉沾污积灰结渣高温腐蚀煤灰特性沾污指数焦结性燃烧调整空气动力场火焰中心煤，特别是劣质煤中，含有不少灰分。
锅炉运行中，容易产生结渣，影响锅炉运行的可靠性和经济性，甚至被迫停炉，对设备的使用寿命影响极大。
然而分析锅炉结渣问题，采取措施、对策，在运行中尽量消除，显得非常重要。
下面从几个方面论述结渣的机理和解决的方法。
锅炉受热面的结渣通常是沾污、腐蚀、积灰至结渣的过程。
按照锅炉结构和温度范围积灰、结渣的型式有三种：1 . 炉渣沉结类型：它通常发生在水冷壁、凝渣管、屏式过热器等辐射受热面上。
这主要是煤中灰分的熔点温度低，煤灰熔化型结渣。
它还与灰分的成分、结渣指数、焦结性、接触表面温度、形状以及受力大小、撞击方向等因素有关。
这种结渣发展很快，最为严重。
2 . 高温结合沉结型：它多发生在屏式过热器、对流过热器以及高温再热器的受热面上。
其特点是烟温已低于灰的变形温度，但由于灰分中对策碱金属（主要钠、钾）与灰中其它元素形成低熔点的硫酸盐沉结或烧结在受热面上，有时地质坚硬、密集，较难以清除。
在周围烟气中含有三氧化硫气体时，还引起受热面的腐蚀属称高温腐蚀，主要发生在高温、高压以上的锅炉上。
3 . 低温灰尘类型：它主要在受热面接近或低于烟气露点温度时，烟气中硫酸蒸汽凝结，酸液捕捉飞灰凝结而成。
除积灰外，还会产生酸腐蚀，统称低温腐蚀。
一般发上在低温省煤器、空气预热器等受热面上。
W型火焰锅炉燃烧问题分析 张维
W型火焰锅炉燃烧问题分析张维摘要：现阶段，国内W型火焰锅炉在运行中通常出现锅炉结焦严重、飞灰炉渣含碳量高、NOx排放值高、受热面超温、壁温偏差较大等等问题。
本文对以上问题产生的原因进行了具体分析，并提出相应的解决方法，以供参考。
关键词：W型火焰锅炉；燃烧问题；分析；解决方法前言：现阶段,我国燃用低挥发份煤种的W型火焰燃烧技术是应用较为广泛的技术。
W型火焰锅炉燃烧技术，虽然适应了低挥发份煤质的燃用要求，满足了相应的设计工况和最低稳燃负荷要求，但是在长期的运行实践中，也突出反映出了该型锅炉燃烧存在的问题，尤其是在当燃烧低热值煤时，这些问题体现得更加明显。
1 W型火焰锅炉普遍存在的燃烧问题1.1锅炉受热面结焦现象突出结焦的成因：当烟气温度高于灰渣灰熔融温度时，烟气中熔融状态的灰渣就会粘附到受热面上而形成结焦。
在W型火焰锅炉中，因为锅炉使用的是无烟煤等较为难燃的燃料，要想让火焰稳定燃烧并燃尽，在进行锅炉设计时将卫燃带敷设在下部炉膛的垂直区段，让主燃烧区处于相对绝热的燃烧状态下，使得炉膛温度非常高，通常高于灰熔融温度1350℃，而在电厂生产实践中，一般供燃煤煤质较差，使得煤中灰分普遍较高，含灰量较多，使灰中各成分在加热过程中接触更频繁，使结合低熔点灰分几率大增，在这种情况下结焦机会大大增加，导致炉膛受热面结焦情况较为普遍，结焦不仅影响锅炉效率，还可能导致受热面超温爆管，大面积掉焦还可能会导致捞渣机砸坏、锅炉灭火，严重威胁锅炉安全运行。
1.2飞灰、炉渣含碳量较高W型火焰锅炉主要以挥发份Vdaf小于10%的无烟煤为燃料，燃烬性能差是比较普遍的现象。
首先，大多数W型火焰锅炉使用的典型制粉系统及燃烧器主要的制作厂商都是选择浓淡分离的燃烧技术，采用旋风筒或者弯头将风煤粉气流划分成浓淡的两股，且使其进入浓淡不同的2个燃烧器喷口进行燃烧。
虽然浓淡的分离便于着火燃烧的稳性，可是，风粉缺少扰动、混合，就会造成浓股所处的局部区域氧量的供应匮乏，就会使不完全燃烧损失升高，增加飞灰和炉渣的碳含量。
W形火焰炉操作的问题
W形火焰炉操作的问题1.w火焰锅炉的卫燃带的布臵及结焦和水冷壁玷污实践和理论证明，w火焰锅炉高度较低，又布臵了大量卫燃带，如果燃烧组织不好，是很容易发生结焦的。
关于结焦，我想主要原因是两方面：一是，空气动力场不合格造成了还原性气氛和高温区二是，风量的分配不合适，分级燃烧没有能够充分考虑着火和燃尽的关系。
结焦的位臵，主要是冷灰斗，侧墙和喉部。
1）下炉膛沿宽度方向，烟气存在向两侧墙的流动，会在两侧墙形成还原性气氛，由于烟气携带大量未燃尽煤粉颗粒，在两侧墙形成坚硬的焦层，厚度可达250mm。
2）东方型的拱上拱下的二次风风量分配比例不合理（其他w 炉型不存在这个问题），拱下二次风比例偏高，燃烧器主喷口一次风动量与拱下二次风动量之比设计偏低，运行时从来就没有达到过，一定会导致一次风煤粉火焰较早转弯向上，造成负压波动大（着火不稳）、飞灰含碳率高（煤粉在炉内的停留时间不足）的现象。
3）结焦的位臵，主要是侧墙和喉部，楼主所言冷灰斗结焦，请说明炉型与电厂名称。
1.w火焰的火焰中心点应在冷灰斗的上沿（最下层风稍靠下），实际上理想的炉内流动和锅炉的设计正是这样。
对于旋流燃烧器，影响下冲距离的主要是拱顶风和拱下各层风的动量比和旋流强度。
这在通过模化试验和实践中已经得到证实。
因此冷灰斗处结焦是完全有可能的。
另在此处还有两个对称的漩涡。
提供资料见压缩件。
2.侧墙结焦，起源在侧墙拱下中部，主要原因是侧墙无送风，势必会造成还原性气氛，往往主气流转弯后的高温烟气容易冲刷侧墙。
3.负压变化的原因还可能是燃烧脉动，温度场的周期变化也会影响负压。
负压波动大的原因只有一个——煤粉气流着火不稳定。
引起着火不稳定的原因倒是有两种可能，一是拱上的原因（煤质差、一次风速过高、煤粉细度差等），主要同煤粉气流的着火热增加有关。
二是拱下二次风量过大的原因（二次风风口设计、运行时挡板开度），主要同垂直相交射流的动量设计有关。
至于温度场的变化，我认为是煤粉气流着火不稳定的结果而非原因，重大老师论文也只是讨论了在火焰中心变化时（温度场变化）时受引风机调节控制时的炉膛压力回归原设定值的过程，并没有涉及炉膛负压波动周期性的问题。
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W型火焰锅炉燃烧带与结渣的关系
我国无烟煤储量占全部煤炭现有储量的16.2%，仅次于烟煤。
无烟煤挥发分含量低，着火、稳燃和燃尽比较困难。
80年代我国引进了燃烧低挥发分燃料的W型火焰锅炉。
为了解决着火、稳燃和燃尽问题，该锅炉在下炉膛需要敷设一定的燃烧带。
而燃烧带敷设面积多少与煤质有直接关系，敷设面积多了，燃烧带上将结渣，所以燃烧带与煤质及结渣之间关系比较复杂。
要处理好两者关系，必须通过实践不断总结经验，逐渐完善。
1W型火焰锅炉敷设燃烧带的目的
1.1燃烧带定义
在锅炉炉膛中心部分四周水冷壁管上事先按照所需要的尺寸焊上抓钉,在抓钉之间涂上耐火材料，在水冷壁管上形成一段方块状的涂层称为燃烧带。
1.2敷设燃烧带的目的
W型火焰锅炉敷设燃烧带是燃烧低挥发分煤的必要手段，也是为了强化低挥发分煤的着火和燃尽所需高火焰温度的需要。
这种炉型在结构上设计了拱顶布置燃烧器向下喷射煤粉气流及部分二次风，火焰
大部分射向炉膛中心转折向上，下射火焰的小部分向炉壁转折向上，穿过拱顶附近的煤粉气流根部汇入下炉膛出口向上流动。
此时煤粉气流得到高温火焰的加热而迅速着火燃烧。
下炉膛敷设一定面积的燃烧带保证了炉内高温和煤粉气流的迅速着火。
同时这样一种特殊的火焰形状和较大的下炉膛使煤粉颗粒在炉内特别是在高温区流动路径充分利用炉内高温烟气的回流卷吸，使煤粉气流在炉内停留时间加长，从而保证了低挥发分煤的稳燃及良好的燃尽条件。
总之它对于提高火焰根部温度、低负荷状态下的稳定着火以及强化燃烧都是非常重要的措施。
1.3燃烧带敷设范围的确定
燃烧带敷设的面积取决于燃料的反应指数T15及其含灰量。
a. 反应指数T15表示为相当于能达到15 ℃/min的绝热升温速率所需的温度。
反应指数越高，反应则越差，或者说燃料的着火性能越差，它是燃料着火性能的量度。
一般情况T15=260~450 ℃，T15与燃料的氢、灰分及过剩空气有关。
b. 燃料的可燃基挥发分Vdaf它与反应指数的关系曲线见图1，根据图1得出T15，然后根据T15与燃料含灰量的关系查出燃烧带敷设范围，具体敷设面积还需根据炉膛结构尺寸算出。