不同还原性气氛下ZJX煤灰结渣行为研究

对煤粉炉结渣、积灰及其影响的认识Slagging and Ash Fouling of Pulverized Coal 2firedBoiler and Their Impacts东南大学 盛昌栋　(南京210096) 收稿日期:1997206210【摘要】　结渣、积灰是我国燃煤电站锅炉中广泛存在的问题。

本文简要论述了结渣、积灰对锅炉运行的危害,着重强调了轻度的结渣、积灰对锅炉经济性的影响。

在此基础上对我国目前急需进行的相关研究课题作出建议。

【关键词】　煤粉锅炉　结渣　积灰 煤中的矿物质和无机成份经炉内燃烧后变成煤灰。

煤灰沉积到受热面上即形成结渣和积灰。

结渣和积灰轻则影响锅炉的传热和正常运行,重则导致降负荷甚至意外停炉,严重影响锅炉运行的安全性和经济性。

,它首先取决于煤质,而研究表明,现有大机组用煤约有半数属易结渣煤,主要动力煤产区也富藏低灰熔点煤种。

此外,动力用煤入洗率低,大量使用高灰、高硫煤的现状一时还难以改变。

除煤质外,炉膛结渣还与炉膛结构特性、燃烧器形式与布置、运行方式以及防犯措施等因素有关。

近年来,低NO X 燃烧器的使用,为设计运行时防止渣的产生提出了新课题。

积灰一般是指发生在锅炉水平和尾部烟道中对流受热面上的灰沉积。

虽然国内对专门因积灰引起的运行问题的报道很少,但诸如过热器、再热器的局部超温、腐蚀、爆管,省煤器的局部磨损,空气预热器的积灰、腐蚀,烟道阻力大,炉膛负压不够等问题却频繁发生,而积灰正是引起这些问题的主要原因之一。

在采用结渣、积灰防犯措施方面,在设计时因设计依据不足,主要是煤质特性数据不足,导致措施的针对性水平不高。

如对于结渣,我国通常是根据灰熔融特性温度进行控制。

虽然灰熔点用于预报煤的结渣趋势的准确率可达80%,但毕竟还有20%的失误率。

而结渣取决于煤中特殊矿物,如黄铁矿在炉内的行为。

因而仅依据灰熔融特性温度所设计的炉膛结构参数及防犯措施必然存在问题。

对于积灰,特别是高温积灰也同样因缺乏必要的煤灰和矿物成份数据而不能恰当地采取针对性措施。

煤械炉炉内结渣原因与对策的分析研究目录1.结渣机理 (2)2.结渣原因分析 (2)2.1,煤质特性 (3)2.2,炉膛与燃烧器设计 (4)2.2.1.炉膛 (4)2.2.2.燃烧器的设计与布置 (5)2.3.辅机的匹配 (8)2.4.运行工况的影响 (8)2.4.1.锅炉负荷变化 (8)2.4.2.02——运行中风量的大小 (8)2.4.3.一、二次风量与风速的大小 (8)2.4.4.煤粉细度 (8)2.4.5.燃烧器之间的风粉分布的均匀性 (9)2.4.6.吹灰 (9)3.对策研究 (9)3.1.新建锅炉的设计 (9)3.2.运行调整对策 (10)3.3.燃用煤质控制 (11)3.4.设备改造 (11)4.实例分析 (12)4.1,锅炉主要参数如下表 (12)4.2,运行分析 (12)4.3,对策研究 (18)4.3.1.权宜措施 (18)4.3.2.设备改进 (19)4）制造厂还应切实结合已运行锅炉的经验，采用性能优良的燃烧器，加以合理的布置。

5）近年来，有些制造厂为了防止结渣（或高温腐蚀）在冷灰斗和燃烧区水冷壁设置了贴壁风，都会有一定的效果，但其位置的选择与风量的大小将是关键。

6）此外，还应选用合适的磨煤机及其制粉系统，磨煤机选型时应有足够的容量裕度，并从发展的眼光看，采用动静式旋转分离器是适宜的，既可使煤粉细度调节十分方便！（R90=3~25%）,会使煤粉均匀性指数有较大改善（n=1.2~1.5）,与同型号磨煤机相比，出力可提高5~10%。

3.2.运行调整对策锅炉运行工况的变化和调整对炉内受热面的结渣状况有相当大的影响，对非设计的先天性原因发生的结渣，通常可通过燃烧工况的优化调整得到减轻或消除。

例如：1）适当增加总风量，2）调整一、二次风量和风速；3）改善燃烧器之间风粉分配的均习性；4）减小煤粉细度；5）有意识地减少某些燃烧器的粉量，例如，适当减少上排燃烧器粉量，而增加下排燃烧器粉量，以便降低火焰中心，减轻上部水冷壁结渣，或减少下排燃烧器粉量，以减轻下部水冷壁结渣；又如墙式燃烧锅炉，适当减少侧边燃烧器粉量, 降低两侧墙附近的燃烧强度，减轻其结渣倾向；6）加强吹灰;7）利用较大幅度降负荷使结渣掉落；8）必要时降出力运行，乃至不得不改铭牌；如运行中出现燃烧器区水冷壁严重结渣，会导致炉膛出口烟温升高，过/再热汽温升高，此时若将燃烧器下摆，可能使炉膛下部温度升高，引起燃烧器下部、甚至冷灰斗的结渣，形成“恶性循环”；如因屏过结渣而汽温偏低，运行中将燃烧器上摆，导致屏过结渣更严重时，也将产生“恶性循环” ！都应及时采取措施, 必要时应及时降负荷运行，甚至立即停炉，以免造成严重事故！3.3.燃用煤质控制近年来，煤炭市场的变化使电厂常常不得不燃用非设计煤种，煤种多变，煤质下降，带来不少运行问题，其中结渣也是比较多出现的问题之一，一般情况下, 可通过来煤控制及燃烧优化调整获得改善或解决，常用的办法有：1）加强进煤的检测和控制；2）掺烧结渣性弱的煤种，例如神华煤掺烧石炭纪的保德煤，并加强混煤，既可在煤场上掺混，有条件时也可通过输煤皮带掺混（例如，来宾BP）;也可上煤时实施不同煤种燃烧器分层燃烧，例如，吴泾、石洞口二厂等，石洞口二厂掺烧方式为：6层煤粉燃烧器中，两层投大同优混，其余3层（1层备用）投神木煤，大同优混一般投在中间两层（C、D层），有时投在最下两层。

煤灰结渣特性及炉内结渣分析矿物质是引起锅炉结渣的根本原因。

本文介绍了煤中矿物质来源、煤灰分的组成和结渣的形成过程，分析了影响锅炉结渣的因素，从而对煤中矿物质到锅炉受热面结渣的整个形成过程有了一个全面的认识和了解。

标签：矿物质；煤；灰分；结渣特性【Abstract】Mineral matter in coal is the first cause for ash deposition. In this paper，the source of mineral matter，composition of coal ash ，slag formation and the influence factors of slag formation are introduced，which accordingly can provide a comprehensive knowledge and understanding on whole forming process，from mineral matter in coal to ash deposition in heating surface. Moreover，slag-preventing measures are summarized.【Key Words】mineral matter；coal；ash；slagging characteristic引言：煤是植物殘骸在适宜的地质环境中，逐渐堆积而达到一定厚度，并被水或泥沙覆盖，经过了漫长的地质年代，经历了物理、化学和生物的复杂作用，逐渐形成的有机生物岩石。

煤中除水分外所有无机物质总称为矿物质。

这些矿物质是引起燃煤锅炉受热面结渣、磨损和超温爆管的根本原因。

1 煤中矿物质的来源和煤的灰分1.1煤中矿物质的来源煤中的矿物质一般有三个来源：原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质。

原生矿物质指存在于成煤植物中的矿物质，主要是碱金属和碱土金属的盐类。

科技情报开发与经济ＳＣＩ／ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００５年第１５卷第１５期目前我国电力工业已步入“大电网，大电厂，大机组，高电压输电，高自动控制”的发展新阶段。

到２００３年，我国已建成６０００ｋＷ以上的机组２１２１台，总装机达到４３７０万ｋＷ。

然而在我国大部分火电机组中，锅炉都不同程度地存在炉膛煤粉结焦问题，有些甚至引发重大事故，造成了巨大损失，煤粉结焦问题已成为我国电力生产中不可忽视的问题。

１锅炉结焦产生的危害炉膛大面积结焦时，会使炉膛吸热量大大减少，炉膛出口烟气温度偏高，使过热器传热恶化，造成过热气温偏高，并使过热器管壁超温。

炉膛产生局部结焦后，使结焦部位水冷壁吸热量减少，循环流速下降，严重时会使循环停滞而造成水冷壁管的爆管事故。

由于结焦使炉膛出口温度升高，造成排烟温度升高，从而增加了排烟损失，降低了锅炉效率。

炉膛结焦还会造成锅炉出力下降。

喷燃器出口结焦，会影响煤粉气流的正常喷射或引起气流的偏移，磨损水冷壁管，形成局部高温，加剧水冷壁结焦，甚至烧坏喷燃器或喷口被焦堵死。

炉膛大面积掉焦时，可能会砸坏水冷壁管以及除渣设备。

在高温烟气作用下，黏结在水冷壁或或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀。

２锅炉结焦分析图１为煤粉锅炉简图。

从制粉系统来的煤粉在空气的带动下，通过喷燃器，喷入炉膛中燃烧。

炉膛四周墙上布满了水冷壁管，它以辐射换热的方式接受燃料燃烧时所放出来的热量。

在正常情况下，高温烟气首先穿过炉膛出口处的防渣管，然后依次经过水平烟道中的过热器，尾部烟道中的省煤器以及空气预热器，此时主要依靠对流换热方式将热量传给它们。

因放热而降低了温度的烟气经除尘器除尘后，被引风机抽出，最后由烟气排入大气。

燃烧所形成的灰渣，一部分呈焦渣状态落入炉膛的底部灰渣井中，可连续或定期地被排走；其余大部分则呈细灰状态被烟气带走。

如果实际中锅炉处于像上一段那样的理想状况的话，就不会发生结焦。

第37卷,总第215期2019年5月,第3期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.37,Sum.No.215May.2019,No.3还原条件下准东煤煤灰的凝结特性研究王永堂1,姜　涌2,吴　杨3(1.哈尔滨电气集团有限公司中央研究院,黑龙江　哈尔滨　150028;2.哈尔滨电站设备成套设计研究所有限公司,黑龙江　哈尔滨　150046;3.中国船舶重工集团公司第七〇三研究所,黑龙江　哈尔滨　150078)摘　要:本文使用灰熔融特性实验台,对还原性气氛下降温过程中准东煤煤灰的熔融特性进行实验研究,通过使用SEM (Scanning Electron Microscopy )、EDS (Energy Dispersive Spectrometer )和XRD (X -Ray Diffraction )等实验仪器,考察了不同温度激冷条件下的准东煤高温灰和低温灰凝结特性的差距,并对碱金属影响熔融态灰渣样品的凝结过程,进行了相应研究。

研究结果表明,受晶体成核速率和晶体生长速率的影响,准东煤样品在降温激冷过程中,晶体成分的含量先增加再减少;准东煤样品晶体析出主要集中在800~1200℃,出现了较为规则的图案和孔隙、棱角结构,元素出现了富集的情况;在灰渣降温过程中,析出的高温晶体类物质在熔融态玻璃体内形成了骨架结构,同时低温共熔物质填充了晶体骨架之间的孔隙结构。

关键词:准东煤;煤粉锅炉;热力计算;灰渣凝结特性;碱金属中图分类号:TQ531 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2019)03-0265-05收稿日期　2018-10-26 修订稿日期　2018-11-20作者简介:王永堂(1979~),男,博士,高级工程师,主要研究方向为先进热力系统与清洁燃烧。

Investigation on the Solidification Characteristics of Zhundong CoalAsh under Reduction ConditionWANG Yong -tang 1,JIANG Yong 2,WU Yang 3(1.Harbin Electric Corporation Central Research Institute,Harbin 150028,China;2.Harbin Power System Engineering &Research Institute,Harbin 150046,China;3.No.703Research Institute,Harbin 150078,China)Abstract :This paper includes a experimental study of the process of cooling Zhundong the fusing charac⁃teristics of coal ash under the reducing atmosphere by using the ash melting characteristics test bench.By using SEM(Scanning Electron Microscopy),EDS(Energy Dispersive Spectrometer)and XRD(X -Ray Diffraction)experiment instrument,we compare the high temperature coal ash with the low temperature ash under different temperature chilling process,and the impact on the alkali metal molten ash samples of condensation process,and other corresponding research.The result of research shows that the crystal composition content of Zhundong coal increases first and then decreases in the cooling and chillingprocess,and it is affected by the nucleation rate and growth rate of crystal.During 800~1200℃,the element is enriched and crystal show relatively regular patterns and pore and angular structures.In theprocess of ash slag cooling,the high -temperature crystalline material formed the skeleton structure in·562·the molten glass.At the same time,the eutectic substance filled the pore in the crystal skeleton struc⁃ture.Key words :Zhundong coal;pulverized coal fired boiler;thermodynamic calculation;ash condensationcharacteristics;alkali metal 煤灰的熔融特性是气化用炉的重要指标,对气化炉和废热锅炉系统的设计和运行具有重大的作用,其决定了煤气化过程中排渣方式的选择和运行参数的选择,同时也对废热锅炉结构设计、材质选择以及安全稳定运行具有重大作用[1-3]。

煤炭燃烧产生灰渣的特性分析及资源化利用研究煤炭燃烧产生的灰渣是一种常见的固体废弃物，它对环境和人类健康造成了严重的影响。

然而，灰渣也是一种潜在的资源，通过合理的处理和利用，可以实现资源的循环利用，减少对环境的负面影响。

本文将对煤炭燃烧产生的灰渣的特性进行分析，并探讨其资源化利用的研究进展。

首先，煤炭燃烧产生的灰渣主要分为炉渣、飞灰和底渣三种类型。

炉渣是在燃烧过程中形成的固体残渣，主要由煤炭中的无机物质组成。

飞灰是燃烧过程中随烟气排放而产生的细小颗粒物，主要由煤炭中的无机物质和一部分有机物质组成。

底渣是在锅炉底部形成的固体残渣，主要由煤炭中的无机物质和一部分有机物质组成。

这三种灰渣的成分和性质有所不同，因此需要采用不同的处理方法和利用途径。

炉渣是煤炭燃烧过程中产生的主要固体废弃物，其主要成分是氧化物和硅酸盐。

炉渣的处理和利用主要包括水泥生产、路基建设和填埋等。

将炉渣用于水泥生产可以减少对天然资源的开采，降低环境污染，并且可以改善水泥的力学性能。

将炉渣用于路基建设可以提高路面的强度和稳定性，延长路面的使用寿命。

然而，炉渣的利用还面临着一些问题，如炉渣中的重金属元素对环境和人体健康的潜在风险以及炉渣的体积和重量对处理和利用的限制。

飞灰是煤炭燃烧过程中产生的细小颗粒物，其主要成分是氧化物、硅酸盐和碳。

飞灰的处理和利用主要包括水泥生产、混凝土制品生产和填埋等。

将飞灰用于水泥生产可以改善水泥的工作性能和耐久性，并且可以减少对天然资源的开采。

将飞灰用于混凝土制品生产可以提高混凝土的强度和耐久性，降低建筑材料的成本。

然而，飞灰的利用还面临着一些问题，如飞灰中的重金属元素对环境和人体健康的潜在风险以及飞灰的微细颗粒对空气质量和人体呼吸系统的影响。

底渣是煤炭燃烧过程中产生的锅炉底部的固体残渣，其主要成分是氧化物、硅酸盐和碳。

底渣的处理和利用主要包括填埋、回收利用和资源化利用等。

将底渣填埋可以减少对土地资源的占用，但会对地下水和土壤造成潜在的污染风险。

煤灰熔融性弱还原性气氛的调节分析摘要：对碳量进行调节可以让封碳法的弱还原性气氛出现变化，可以发现温度与碳量的具体关系。

本文首先对煤灰熔融性相关概念作出简要阐述，然后针对煤灰熔融性弱还原性气氛的调节展开实验，对比实验结果数据，可以得出煤灰熔融性弱还原性气氛调节的相关结论，并对此结论进行验证。

关键词：煤灰熔融性；还原性气氛；调节作用前言：在煤灰熔融性测定过程中，强还原性气氛、弱还原性气氛与氧化性气氛是主要三种气氛类型，现阶段，在实验室中多采用弱还原性气氛进行实验，在气化室与工业锅炉燃烧中，弱还原气氛的主要组成为O2、H2、CO、CH4与CO2，采用弱还原性气氛进行煤灰熔融性实验，可以保证其结果和工业实际情况相接近。

一、煤灰熔融性煤灰熔融性也被称为煤灰熔点，在动力用煤方面，煤灰熔融性是衡量其质量的重要指标，在煤燃烧后，会出现灰分，在高温条件下，这是锅炉用煤中的重要特点。

如果锅炉为煤粉燃烧固态排渣类型，煤灰熔融性可以成为对锅炉炉膛结渣概率进行判断重要依据，而结渣会让锅炉使用形成危险。

因此，在煤粉炉中，使用的煤需具有燃烧灰熔点高特点。

与此同时，使用较低灰熔温度煤可以让液态排渣煤粉炉的排渣更为顺利。

除此之外，利用灰熔点相对较低的煤可以让层燃锅炉运行中形成一定融渣，这种融渣可以对层燃锅炉炉排起到一定保护作用。

二、煤灰熔融性弱还原性气氛的调节实验（一）实验准备及测定方法在具体实验中，笔者决定采用在过去几年中得到广泛使用的一种微机灰熔点测定仪器，该仪器可以分为两个组成部分，一是灰熔点测定仪，二是计算机，在测定仪加热主体中，主要包含了硅碳管、热电偶、刚玉杯、灰锥、炉壳、刚玉内套管、刚玉外套管、电极片、泡沫氧化铝保温砖、观察孔组成，利用灰锥模子可以对三角锥体进行制备，制备出灰锥的底部为正三角形，其边长为7mm，高度为20mm。

采用石墨为工业用石墨，其粒度在0.5mm以内，灰分在15%以内。

在具体实验过程中，标定弱还原性气氛采用封碳法，利用标准锥法对气氛进行确定，标准灰锥的制备采用GBW11124煤灰熔融性标准物质，在此过程中，需要依照流动温度值、软化温度值和还原气氛下标准值相差在40℃以内原则进行测定，其基准为炉内气氛为弱还原性。

煤的结渣特性研究的开题报告
煤是一种非常重要的化石能源，但煤的燃烧容易产生大量的气体和灰渣，对环境造成污染。

灰渣的产生不仅浪费了资源，而且对环境和人体健康造成了潜在的威胁。

因此，对灰渣的形成和特性进行研究具有重要的科学和工程价值。

煤的结渣特性是指煤在燃烧过程中产生的灰渣的形成和性质。

煤的结渣特性与煤的种类、燃烧条件、燃烧过程中的温度、压力和气氛等因素密切相关。

在实际生产中，煤中的灰分会发生燃烧、熔化和结渣，这些过程的研究对于控制产生的灰渣量、改善燃烧效率、提高环保性具有重要意义。

本研究计划通过对不同类型的煤在不同条件下的燃烧实验，并利用物化分析手段对灰渣进行分析，研究煤的结渣特性，探究煤中不同元素对灰渣形成和特性的影响。

同时，将研究所得的结果应用于实际控制雾冷锅炉灰渣的结渣特性和制备工作，以实现对生产过程中的灰渣形成控制和管理的目的。

本研究的主要创新点在于利用多种物化分析手段综合分析煤的结渣特性，在研究过程中引入新型物理结构分析手段，对煤中不同元素对灰渣形成和特性的影响进行深入探讨。

同时，本研究的应用性非常强，可以为实际生产提供重要的理论和技术支持，为降低生产成本和环境污染作出贡献。