爐內受熱面上的積灰結渣是目前煤粉爐運行中較為常見的問題。由于結渣是復雜的物理化學過程，多年來爐膛結渣一直是困擾著電力行業而未能妥善解決的問題。隨著主動或被動燒混煤的電廠逐漸增加，這一問題變得更加突出。
內蒙古西部區煤炭資源豐富，但利用程度不高，加上火電廠的鍋爐設備在設計選型之前，對煤炭未進行充分的試驗研究，如達拉特發電廠，造成燃煤特性與鍋爐設計不匹配的問題比較突出。本文針對內蒙古達拉特發電廠鍋爐存在嚴重結渣問題，并對內蒙古西部煤結渣性能進行研究，預測煤的結渣傾向，尋找防止方法和措施，為大型電站鍋爐的設計及運行提供科學依據，對提高鍋爐的可用率，節約能源具有重要的意義和實用價值。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、設備概況
2.1設備及運行情況
內蒙古達拉特發電廠3號鍋爐是由北京B&WB公司引用美國RB鍋爐技術制造的B&WB-1025/18.44-M型亞臨界自然循環固態排渣爐，配法國Alsthom330MW汽輪發電機組，前后墻對沖燃燒方式，B&W公司標準的雙調風DRB (Dual RegisterBurner)型旋流燃燒器，采用MPS-225型中速磨三加一運行方式，每臺磨帶一層前后墻各4支DRB型雙調風旋流燃燒器。爐膛墻式吹灰器IR-3按編號順序投運，以對墻各一成對同時吹掃，逐對同時投運，完成整個爐膛吹掃時間為21min，每班運行人員吹掃一次。設計煤種為東勝、神木地區煙煤。
2.2鍋爐主要設計參數
爐型 B&WB-1025/18.44-M
過熱蒸汽出口壓力 18.44MPa
過熱蒸汽出口溫度 543℃
再熱蒸汽流量 906t/h
再熱蒸汽進口壓力 4.32MPa
再熱蒸汽出口壓力 4.16MPa
再熱蒸汽進口溫度 336.3℃
再熱蒸汽出口溫度 542℃
給水溫度 257℃
一次風溫度 387℃
二次風溫度 372℃
排煙溫度 140℃
鍋爐熱效率 > 91.94%
2.3煤質特性
通過對達拉特發電廠3號鍋爐燃用煤種的采集、實驗和分析整理，發現達拉特發電廠所用煤的煤灰特性比較相近，從中選出3種有代表性的煤作為研究對象，如含碳量和揮發分較高的哈拉溝煤，灰分最多的石圪臺煤等煤質特性見表1。并對3號鍋爐24h運行工況進行監測，采集不同負荷下各工況點的數據進行分析。為了準確、全面地掌握達拉特發電廠實際燃煤及煤灰特性，在達拉特發電廠煤源的122個礦點采樣后，進行了煤灰成分、煤灰熔點及煤灰結渣特性的分析，結果見表2、3。
分析表2統計數據，在達拉特發電廠燃煤中，煤灰中的Fe203和Ca0的含量較高，若運行中操作不當，燃燒調整不合理，燃燒器～次、二次風混合不良，都會造成氧氣供應不足以及爐內氣流充滿度不佳，在爐膛內或局部區域產生還原性氣氛，使灰中熔點較高的Fe203被還原成熔點較低的Fe0，而Fe0又易于Ca0、Mg0等高熔點灰分生成熔點僅為1000—1200℃的低熔點共晶體，同時，煤中的FeS2被氧化后，生成Fe0，則灰熔點大大降低，將會引起嚴重結渣。灰中Al203含量較低，而Si02/Al203的比值較大，自由Si02,也就較多，這也是造成灰熔點低的原因之一。達拉特發電廠煤灰中堿性氧化物含量遠高于全國平均水平，一方面，堿性氧化物含量高，降低灰熔點，造成在相同的運行條件下，與國內同類型鍋爐相比，達拉特發電廠鍋爐結渣的可能性較大。另一方面，灰中的堿性氧化物具有自脫硫的能力，與煙氣中的S02發生反應生成硫酸鹽或亞硫酸鹽，在進行灰分成分分析中，硫酸鹽或亞硫酸鹽又分解出S03。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
在研究達拉特發電廠煤源的122個礦點中，絕大多數礦點（占82.8%）煤灰熔點小于1260℃。灰熔點小于1150℃的占51%，灰熔點最低達到1050℃的占0.8%，灰熔點在1350℃以上的占0.8%。煤灰熔點平均值為1178℃。
從表中統計數據可以看出，達拉特發電廠燃煤無論從哪項判別指標來看都屬于中等偏重或嚴重結渣的煤種，其結渣的綜合判別指數統計值表明達拉特發電廠燃煤屬于嚴重結渣的煤種。另外，從DT、ST、FT三者偏差均小于100℃來看，該爐結渣類型屬短渣型。較低的灰熔點及較強的結渣性使得鍋爐非常容易結渣。
2.4鍋爐設計因素對結渣的影響
鍋爐爐膛容積熱負荷q、爐膛斷面熱負荷qF、燃燒器區域壁面熱負荷qr，這些參數的設計選擇是否與實際燃用煤種相匹配，在很大程度上決定了鍋爐運行中是否會出現結渣。達拉特發電廠3號鍋爐爐膛容積熱負荷按國內鍋爐行業推薦的99_198kW/m3．實際選取l40kW/m3偏大，爐膛容積偏小，爐內火焰溫度高，容易結渣；燃燒器區域熱負荷l.12MW/m2，比國內推薦(0.4~0,78MW/m2)上限值高0.34MW/m2，燃燒器區域的溫度水平偏高，也容易引起燃燒器附近受熱面結渣。又因為燃用東勝煙煤，干燥無灰基揮發分高達350/0~37.8%，在爐膛內火焰行程高度不能滿足需求，造成爐膛出口煙溫偏高，導致屏過和過熱器等出結渣嚴重。
3、計算結果分析
達拉特發電廠燃用東勝煙煤，干燥無灰基揮發分達35%—37.8%，水分大，灰分小，熔點低，且煤灰成分中S03、Ca0含量較高，硅鋁比高于全國平均值，易結渣。為此，研究鍋爐結構與煤性是否適合顯得尤為重要。對設計煤種下鍋爐高負荷運行投用不同種煤爐膛熱負荷、煙溫進行熱力計算，分析爐膛各區段熱負荷和煙溫的分布情況，找出容易引起結渣的區域。區段I-區段Ⅳ內各包含一層燃燒器，為了便計算，假設從每層燃燒器投入的煤在3個區段內全部燃盡。計算結果參看表4及圖l、2。
本文從諸多燃用方式中選取上述9種較優的燃燒方式，可為電廠運行提供參考，但有的工況仍有不足之處，現分析如下：投用4層燃燒器，在區段Ⅶ煙溫分別為1237℃、1269℃，均高于其軟化溫度(1205℃)，容易引起屏后、過熱器等處結渣，故滿負荷時，最好不投用全部燃燒器。投用3層燃燒器，停用最上面一層（第4層）燃燒器，每層投總煤量的50%、40%、10%時，煙溫分布較好，在區段ni的煙溫為1717℃、區段Ⅳ為1691℃，且在爐膛出口處煙溫為1204℃，低于其軟化溫度，這種燃燒方式最佳。投用1、2層燃燒器，每層投總煤量的60%、40%，溫度分布也較好，而工況6、8在區段I溫度1430℃，筆者認為此兩種燃燒方式不可取。投用1、3層燃燒器，每層依次投總煤量的70%、30%，煙溫分布也較為理想，高負荷運行時，可以考慮這種燃燒方式。因此，本文認為，滿負荷時，投用3層燃燒器，停用最上面一層（第4層）燃燒器，特別是每層投總煤量的50%、40%、10%時，煙溫、熱負荷分布較好。但是，不論采取何種投用燃燒器的方式，都很難控制爐膛出口煙溫低于其軟化溫度，而達拉特發電廠燃用煤為易結渣煤，容易引起折焰角、屏后、過熱器等處結渣。
由圖2可知，投用兩層燃燒器，特別是投用l、3層燃燒器，每層依次投總煤量的70%、30%，這種運行工況比較接近設計值。由表5可知，在前4個區段，燃用哈拉溝煤、納林溝煤、石圪臺煤比設計煤種和校核煤種的煙溫高，且在區段Ⅵ時最低煙溫仍然高于1330℃，都高于其軟化溫度，且在區段Ⅶ爐膛出口煙溫仍高于1170℃，比納林溝煤、哈拉溝煤的變形溫度高出50℃—70℃，比石圪臺煤的變形溫度高20℃，容易在折焰角、爐膛出口結渣。說明這3種煤容易結渣，由此可知，達拉特發電廠用煤容易引起鍋爐結渣，其爐型與用煤不適合。
4、 RTSQ綜合判別法
為了較準確地了解達拉特發電廠用煤的結渣傾向，本文采用RTSQ綜合判別法從鍋爐結構設計與煤種是否耦合方面對煤的結渣特性進行判別，用以下16個礦的煤為例進行判別。
達拉特發電廠3號鍋爐爐膛容積熱負荷qv_140kW/m3；斷面熱負荷qF=4.68MW/m2，用RTSQ綜合判別法判斷方法及結果如下。
按判別準則，得到最后結渣判斷結果如表7、8。
由表8可知，達拉特發電廠用煤為中等偏重或嚴重結渣性煤，這與達拉特發電廠實際運行結果相符。
5、結論及預防結渣措施
5.1結論
(1)達拉特發電廠燃煤無論從哪項結渣判別指標來看都屬于中等偏重或嚴重結渣的煤種，RTSQ綜合判別方法也得出了一致的結論，這與達拉特發電廠實際運行結果相符。RTSQ綜合判別方法可為判別大型機組結渣特性提供參考依據。
(2)達拉特發電廠燃煤灰熔點低，所有供煤礦點各煤種與設計煤種t2=1205℃偏差過大，且內蒙古鄂爾多斯市（達拉特發電廠的廠址）地區很難找到與設計煤種相適應的煤源。
(3)不論采取何種投用燃燒器的方式，燃用何種達拉特發電廠用煤，爐內火焰溫度較高，都很難控制爐膛出口煙溫低于其軟化溫度，容易引起折焰角、屏后、過熱器等處結渣。
(4)達拉特發電廠燃用煤種與B＆WB1025t/h鍋爐結構設計不相耦合。
5.2預防結渣措施
達拉特發電廠用煤基本為嚴重結渣煤，對入爐煤應嚴格管理，對入場煤定期進行化驗，確定合理的燃燒比例。
高負荷運行時可切停中部一層燃燒器，第1層投總煤量的70%，第3層投總煤量的30%，同時組織好爐內動力工況和爐膛出口溫度等影響爐膛結渣的因素，以減輕爐膛結渣。
加強吹灰器的管理，根據爐內實際積灰位置和程度，有目的、有選擇地投入吹灰裝置，合理地限制吹灰，從而減少維護費用，提高可用率。
