结渣及防止课件

6炉内结渣机理分析及防止方法6炉内结渣机理分析及防止方法1一、形成原因二、类型三、影响：影响因素和对锅炉运行的影响四、预测五、消除和运行优化一、形成原因2北仑电厂1号“3.10”事故1993年3月10日化学—物理综合爆炸浙江大学、浙江省电力试验研究所

热能工程研究所、固体力学研究所、结构工程研究所、材料力学教研室、化工机械研究所、测试中心北仑电厂1号“3.10”事故1993年3月10日3600MW锅炉事故大块结渣600MW锅炉事故大块结渣4锅炉内渣量简化后堆积：20m×10m×5m堆渣初始温度：1200℃12天后，中心温度950℃，以800℃为基准，渗入深度分别为2×2×1.5锅炉内渣量简化后堆积：20m×10m×5m5第五章锅炉积灰、结渣及防止

措施和运行优化一、积灰结渣形成原因和过程★★二、积灰结渣分类★★三、积灰结渣影响因素和对锅炉运行影响★★四、结渣特性预测★★★★五、防止措施和运行优化★★★六、理论分析和计算★第五章锅炉积灰、结渣及防止

措施和运行优化一、积灰结渣形65.1积灰结渣定义积灰：指温度低于灰熔点时灰沉积物在受热面上的积聚，多发生在锅炉对流受热面上。（过热器、再热器、省煤器、空预器）能用吹灰器清除。结渣：指在受热面壁上熔化了的灰沉积物的积聚，与灰成分、熔融温度、粘度及壁面温度有关。（炉膛、过热器、再热器）不能用吹灰器清除。5.1积灰结渣定义积灰：指温度低于灰熔点时灰沉积物7冷灰斗积灰冷灰斗积灰8水冷壁结渣水冷壁结渣9水冷壁挂焦宁波北仑港电厂600MW机组锅炉水冷壁挂渣水冷壁挂焦宁波北仑港10

5.2积灰结渣形成原因和过程1.结渣三要素①煤燃烧→矿物质→灰份(粘土类)②炉内具有一定的温度(＞灰熔点)

形成结渣③炉内受热面存在(提供结渣场所)说明：必要条件，而非充分条件火焰冲刷，还原性气氛(缺氧燃烧、富燃料燃烧)灰温＞烟温，0.5mm:高240℃;0.1mm:高100℃一定条件5.2积灰结渣形成原因和过程1.结渣三要素一定条件112.积灰结渣过程动态过程、逐步增加，受热面积灰结渣(沾污)分三个阶段：A：初期沉积物—富铁熔渣撞击管壁，粘性大；升华物质;B：基质上部粘附飞灰颗粒;C：温度升高，沉积速率提高，表面烧结→硬性渣物。2.积灰结渣过程12初期沉积阶段示意图初期沉积阶段示意图13初期沉积物形成机理1.热扩散和涡流扩散；2.气化物质的凝结；3.碰撞或惯性碰撞。初期沉积物形成机理1.热扩散和涡流扩散；14粘合力的作用1.粘合力达到10kN/h·m2时，出现粘结层，吹灰器不能吹掉。2.积灰结渣过程没有严格的界限区分。3.相互联系，不易分割，前因后果关系。粘合力的作用1.粘合力达到10kN/h·m2时，出现粘结层，15积灰结渣的位置※结渣—炉膛内及出口高温对流受热面※积灰—炉膛内及尾部低温受热面、高温都有※防止结渣，炉内卫燃带、未敷水冷壁的炉墙<13-14%，易结渣煤，10%※卫燃带作用：强化着火—好↑→结渣：燃烧器附近减少受热面—好↑→结渣：燃烧器上部水冷壁积灰结渣的位置※结渣—炉膛内及出口高温对流受热面16炉内易结渣部位：①折焰角②卫燃带③燃烧器附近炉内易结渣17水冷壁上挂渣示意图水冷壁上挂渣示意图185.3积灰结渣分类1.温度烟气温度：1050℃～800℃熔渣800℃～600℃高温沉积灰600℃～400℃低温沉积灰1050℃～800℃时，飞灰温度达到熔点附近5.3积灰结渣分类1.温度192.灰强度松散性积灰主要在管子背部，容易清除，锲形结构，不影响阻力；

粘结性积灰主要在管子迎风面，不容易清除，影响阻力，堵塞烟道。2.灰强度20管子后积灰和结渣形态双侧楔形积灰单侧楔形积灰单侧熔变积灰管子后积灰和结渣形态双侧楔形积灰单侧楔形积灰21疏松状灰渣(一)疏松状灰渣(一)22疏松状灰渣(二)疏松状灰渣(二)23疏松状灰渣(三)疏松状灰渣(三)243.灰渣结构①金属性灰渣有金属光泽，还原性气氛，黄铁矿含量较多的煤。②非晶体灰渣暗色玻璃状渣，在锅炉的较高温度区域内形成。③多孔泡状玻璃渣通常也多在锅炉的较高温度区域内形成。④熔渣炉内高温区域，积灰熔融烧结成熔渣，含砂粒性的晶体结构。

3.灰渣结构25暗色玻璃状渣暗色玻璃状渣26多孔熔渣多孔熔渣27紧密硬质熔渣紧密硬质熔渣284.结渣成分①碱金属化合物由于气态碱金属化合物凝结而开始发生，底层积灰碱金属化合物明显富集，SiO2含量也很高，含碱、氯和硫较高的煤。②硅化物型由于微细的雾状硅化物沉积于管壁形成积灰的初始层。③钙化物型燃用高氯或高钙煤，对流受热面上，积灰中钙的含量很高，底层坚硬密实，很难清除，而外层往往比较疏松。4.结渣成分295.积灰位置A.沉积物在管子迎风面特点：非常牢固，随温度升高，厚度增加，硫酸盐含量高，SiO2低。B.在950℃下，管子迎风面特点：粘结强度不高，但形成速度很高，硫酸盐含量低。C.管子背部和炉墙上形成特点：形成温度范围广，牢固度相差很大——从非常松脆到十分牢固，硫酸盐含量变化大。

5.积灰位置306.渣型特征

渣型代号灰渣特征附着灰g无粘聚特征，灰粒呈松散堆积状微粘聚渣f外形已有灰粒间粘聚的特征，容易刮除，切下的灰大部分呈疏松块状弱凝聚渣e灰渣粘聚特征加强，切刮仍较容易，切下渣块具有一定硬度凝聚渣d灰渣粘聚在一起，较硬，切刮困难，但仍能从渣棒上切刮下来强粘结渣c粘聚灰渣更硬,无法从渣棒上完全刮下来，渣棒残留不规则的粘聚硬渣粘熔渣b灰渣由熔融与半融渣粘聚起来，已无法刮除熔融渣a灰渣呈全熔融状，渣棒为流渣所覆盖，并有渣泡形成6.渣型特征317.积灰结渣沉积的不同层次划分①内层灰紧靠炉管表面的内层灰，主要由碱金属硫酸盐沉积而成，呈白色，易去除。②浮灰橄榄石和硫酸钙含量均高于灰渣和飞灰，对浮灰沉积起促进作用。③烧结灰圆球状，灰粒之间往往粘结在一起，具有一定强度，是整个灰沉积过程的核心。④灰渣随烧结灰增厚，外表温度接近炉内温度，表层颗粒形成熔融灰渣。

7.积灰结渣沉积的不同层次划分32积灰结渣一般定义三种类型A.低温积灰多发生在低温区的省煤器和空预器上，与管子表面酸和或水蒸汽凝结有关。一类是由于酸腐蚀所产生，二类是喷撞到管子上的飞灰，三类是酸与飞灰中的铁、钠、钙等反应生成的硫酸盐。B.高温粘结性积灰一般发生在对流受热面上，有一定的粘结性，一定温度，与煤种有很大关系。C.熔融性结渣烟气中携带熔化或粘性很强的灰粒，在熔渣上积聚。积灰结渣一般定义三种类型A.低温积灰33某种类型结渣某种类型结渣345.4影响积灰结渣因素1.燃料特性★燃料成分：特别是矿物成分，硫、氯，碱金属、铁、钾、钠，硅酸盐等。★煤粉细度：越粗，颗粒温度越高，此外，第三阶段沉积量将增加。5.4影响积灰结渣因素1.燃料特性35图1，常规水煤浆：Na2O：2.64%

图2，黑液水煤浆：Na2O：21.59%探头灰样照片：图1.常规浆灰样烟气温度Tg=1167℃图1.黑液浆灰样烟气温度Tg=1208℃图1，常规水煤浆：Na2O：2.64%

图2，黑液水煤浆：36硅碳棒灰沉积试验研究

常规浆硅碳棒灰渣SEM照片

黑液浆硅碳棒灰渣SEM照片硅碳棒灰沉积试验研究常规浆硅碳棒灰渣SEM照片黑液37颗粒直径与温度（差）颗粒直径与温度（差）38颗粒直径与沉积量颗粒直径与沉积量392.烟气特性★烟气流速流速提高，污染系数明显下降。★流动方向速度高时，只有背面有积灰，低时，正面也有少量积灰。★烟气温度烟温提高，灰粒温度提高，结渣严重。烟温982℃↗1316℃，粘结强度增大4～7倍。2.烟气特性40烟速对污染系数的影响烟速对污染系数的影响41向上流动向下流动水平流动流动方向和烟速的影响向上流动向下流动水平流动流动方向和烟速的影响42烟气温度对积灰结渣影响(粘结强度)烟气温度对积灰结渣影响(粘结强度)43烟气温度对积灰结渣影响(沉积物)烟气温度对积灰结渣影响(沉积物)443.管子结构和布置★管子直径直径增加，污染系数增大错列管：d：76mm↘25mm，：↘4倍顺列管：d：38mm↘25mm，：↘2.5倍★管束节距与速度联系在一起，一般S/d↘，：↘，相当于受热面的自吹作用。★管子排数第一排管子积灰远大于后面管子积灰。★管子形式螺纹管（内、外），稽片管，肋片管。3.管子结构和布置45过热器各排管子上的灰沉积量测管排号烟气温度℃灰沉积量g/m211100377021102151039381164818114过热器各排管子上的灰沉积量测管排号烟气温度℃灰沉积量g/m2464.过量空气系数炉内气氛，还原性易结渣。5.热负荷炉膛容积热负荷，局部热负荷等，热负荷大，易结渣。6.锅炉出力负荷高，温度高，易结渣。4.过量空气系数475.5积灰结渣对锅炉运行影响1.影响传热，下降30%～60%，因炉膛出口温度高，只能低负荷运行，甚至停炉清渣。经济性差。2.结渣、堵灰，热偏差、管壁超温，爆管，落渣熄火。安全性差。5.5积灰结渣对锅炉运行影响1.影响传热，下降30%～48一、积灰结渣对传热的影响积灰结渣→热阻↑→水冷壁吸热↓→锅炉出力↓渣层厚5mm，渣面温度比火焰温度低350℃，q=200×103w/m2。渣层厚50mm，渣面温度比火焰温度低40℃，q=30×103w/m2。清洁管壁温：1500℃→309℃(9.8MPa)一、积灰结渣对传热的影响积灰结渣→热阻↑→水冷壁吸热↓→锅炉49大块结渣温度场分布大块结渣温度场分布50渣在不同温度下导热系数材料温度℃(w/m·k)松散渣2000.07松散渣10000.2熔融渣10000.320G钢40042.3管子上积厚度3mm疏松灰或厚度10mm熔融渣，传热量下降40%。渣在不同温度下导热系数材料温度℃(w/m·k)松散渣20051二、对对流受热面传热影响二、对对流受热面传热影响525.6结渣特性预测炉内结渣预测方法：燃料特性——主要根据煤灰特性和成分，如灰熔点、硅碳比等。30多种。运行特性——热流变化，烟温、蒸汽温度变化等。综合指标——燃料特性和运行特性、设计参数结合考虑，如模糊数学、神经网络等。5.6结渣特性预测炉内结渣预测方法：53第一部分利用燃料特性进行预测1.根据灰熔点温度进行预测还原性气氛，初始变形温度，一种常用指标，简单、方便、实用。气氛影响很大，还原性条件比氧化性t1低100℃以上。T1—DT：Initialdeformationtemperature（变形温度）T2—ST：Softeningtemperature（软化温度）T3—FT：Fluidtemperature（流动温度）第一部分利用燃料特性进行预测1.根据灰熔点温度进行预测54灰柱高度随炉温变化灰柱高度随炉温变化55(1)t1(DT)在还原性气氛t1＞1289℃不结渣t1=1108～1288℃中等结渣t1＜1107℃严重结渣(2)t2(ST)在弱还原性气氛t2＞1390℃轻微结渣t2=1260～1390℃中等结渣t2＜1260℃严重结渣（哈成套所对250种动力用煤的分析结果）(1)t1(DT)在还原性气氛56(3)美国CE公司标准DT＞1371℃不结渣DT=1093～1204℃易结渣(4)日本标准t2＞1230℃结渣性低t2＜1230℃结渣性高(5)Qydw—t2标准t2＞1350℃Qydw=8.527MJ/kg不结渣区t2＜1350℃Qydw>12.6MJ/kg结渣区(3)美国CE公司标准57Qydw—t2标准界限曲线图Qydw—t2标准界限曲线图58(6)灰熔融特性决定的结渣指数RT美国ASME标准，用高温热显微镜在不同气氛下测得的灰熔点值并按下式计算：DT(最小值)—在氧化和还原气氛下测得的较低初始变形温度；STH(最大值)—在氧化和还原气氛下测得的较高半球温度。RT判断结渣倾向界限值：RT

>1343℃1149—1343℃<1149℃结渣程度不结渣中等结渣严重结渣(6)灰熔融特性决定的结渣指数RT59(7)灰熔点与煤种关系成煤年代石炭、二叠纪—Al2O3、SiO2较高—灰熔点高晚侏罗纪—SiO2最高，Al2O3居中—灰熔点中早、中侏罗纪—CaO较高，Al2O3较低—灰熔点低(7)灰熔点与煤种关系60烟煤型灰褐煤型灰灰中Na2O(%)结渣倾向灰中Na2O(%)结渣倾向＜0.5低＜2.0低0.5～1.0中2.0～6.0中1.0～2.5高6.0～8.0高＞2.5严重＞8.0严重2.根据灰渣单一成分含量进行预测(1)用灰中碱金属氧化物含量进行测量Na2O含量确定沾污倾向烟煤型灰褐煤型灰灰中Na2O(%)结渣倾向灰中Na2O(%)61用其他碱金属预报，采用当量Na2O指标：式中，A为煤的灰份，系数0.659为Na2O和K2O摩尔当量比。(2)弱酸过滤法判别活性钠化合物含量美国CE公司提出，溶解于弱酸中活性钠含量多少来判别。该方法比仅靠碱金属含量判断正确度高。用其他碱金属预报，采用当量Na2O指标：62Fe2O3＜8不结渣Fe2O3=8～1中等结渣Fe2O3＞15强结渣(3)用煤中铁含量进行预测(3)用煤中铁含量进行预测633.根据煤灰成份综合比值进行预测煤中灰成分：90%以上SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO1625℃2050℃1560℃2570℃2800℃40%～50%Na2O、K2O、TiO2、P2O53.根据煤灰成份综合比值进行预测64(1)硅比G当量Fe2O3=Fe2O3+1.11FeO+1.43Fe硅比中分母大多为助熔剂，如CaO，G，助熔，容易结渣。脱硫SiO2大，灰渣粘度和灰熔点较高，结渣倾向小。(1)硅比G65硅比与t2关系硅比与t2关系66不同硅比下熔渣粘度特性不同硅比下熔渣粘度特性67硅比G判断结渣倾向界限值硅比我国美国法国结渣倾向G(%)>78.872

78>72轻微66.1

78.865

7265

72中等<66.150

65<65严重

硅比没有考虑灰中主要成份Al2O3。

推荐比较适用范围：SiO2/Al2O3=1.53.0，MgO≤3%；CaO≤10%；Na2O+K2O≤2.5%。硅比G判断结渣倾向界限值硅比我国美国法国结渣倾向G(%)>768(2)硅/铝比(SiO2/Al2O3)SiO2影响有双重性，①本身属酸性，易与碱性成份形成低熔点共熔体；②含量高又使灰熔点上升。硅比G判断结渣倾向界限值:SiO2/Al2O3

<1.87轻微结渣SiO2/Al2O3=2.65—1.87中等结渣SiO2/Al2O3>2.65严重结渣(2)硅/铝比(SiO2/Al2O3)69(3)铁/钙比(Fe2O3/CaO)美国近年来用铁/钙比作为判断烟煤灰结渣指标之一。铁钙比判断结渣倾向界限值:Fe2O3/CaO<0.3不结渣Fe2O3/CaO=0.33中等或严重结渣

（Fe2O3＞7%—8%）Fe2O3/CaO3不结渣(3)铁/钙比(Fe2O3/CaO)70铁钙比与Fe2O3含量对结渣性能影响铁钙比与Fe2O3含量对结渣性能影响71(4)碱/酸比(B/A)碱酸比我国国外结渣倾向B/A<0.206<0.4轻微0.206—0.40.4—0.7中等>0.4>0.7严重碱酸比判断结渣倾向界限值(4)碱/酸比(B/A)碱酸比我国国外结渣倾向B/A<072碱酸比与t2关系碱酸比与t2关系73①硫份结渣指数RsRs=B/A

SgqSgq为煤干燥基硫份，全硫。考虑煤灰中黄铁矿硫，助熔剂熔点降低。Rs只适用于烟煤型。结渣指数判别界限预测结渣程度Rs<0.6轻微0.6—2.0中等2.0—2.6高度>2.6严重Rs判别结渣倾向界限①硫份结渣指数Rs结渣指数判别界限预测结渣程度Rs<074②积灰(沾污)指数RfRf=B/A

Na2O煤灰中钠升华现象，用于高温受热面判别。褐煤以可溶性钠代入。烟煤型灰褐煤型灰沾污程度<0.2<0.1轻微0.2—0.50.1—0.25中等0.5—10.25—0.7高度>1>0.7严重基于沾污指数的煤灰沾污倾向判断界限②积灰(沾污)指数Rf烟煤型灰褐煤型灰沾污程度<0.2<75碱酸比与排渣方式推荐关系碱酸比与排渣方式推荐关系764.根据灰渣的粘度特性进行预测(1)粘度范围进行预测①一种是直接用高温灰渣粘度计对灰渣粘度与温度之间的关系进行测量。②另一种是用灰渣粘度在250P时所对应的温度T250来判别。

为渣的粘度(P)，计算T250时，

取250P。m=0.00835SiO2+0.00601Al2O3-0.109C=0.0415SiO2+0.0142Al2O3+0.0192MgO+0.0276Fe2O3+0.016CaO-3.924.根据灰渣的粘度特性进行预测77T250判别界限T250判别界限78(2)粘度型结渣指数进行预测粘度型结渣指数定义：T250P(氧化)—氧化性气氛下，灰渣粘度250P时的温度；T10000P(还原)—还原性气氛下，灰渣粘度10000P时的温度；Fs—温度修正系数，先求定性温度，再查表：(2)粘度型结渣指数进行预测79Rv判别结渣倾向界限Rv<0.5弱结渣Rv=0.5—0.99中等结渣Rv=1.0—1.99强结渣Rv>2.0严重结渣(3)粘温特性面积进行预测Rv判别结渣倾向界限805.煤灰三元相图来评价结渣倾向等边三角形—浓度三角形M1点：70%C+30%B+0%AM点：a+b+c=AB=100%5.煤灰三元相图来评价结渣倾向等边三角形—浓度三角形81几种常用的确定煤结渣性三元相图Altmann相图适用于褐煤，相图三个分量为：Al2O3、Fe2O3、CaO+MgO+SO3。Al2O3+Fe2O3+CaO+MgO+SO3=1几种常用的确定煤结渣性三元相图Altmann相图适用于褐煤，82Altmann三元相图Altmann三元相图836.其他方法灰渣电阻突变时的温度TR来预测煤灰内部某些颗粒发生融化，出现离子导电，电阻下降。熔点温差法来预测美国ASME用灰渣液化温度FT和开始变形温度DT差值来衡量灰渣在水冷壁的附着力。根据热显微镜的测定来预测用热显微镜详细观察和拍摄煤粒在加热过程中从着火到燃烬、灰渣从变形到流动的形态变化，预测煤的结渣特性。6.其他方法84

根据煤灰的烧结强度来预测

用重力分离法产生的偏析来预测

根据渣形特征来预测

用煤灰中氯含量来预测根据煤灰的烧结强度来预测857.灰特性预测积渣准确度分析指标t2GSiO2/Al2O3Fe2O3/CaOB/A绝对准确率%8367613769相对准确率%10080.776.344.683.1各种常规结渣指标的准确率7.灰特性预测积渣准确度分析指标t2GSiO2/Al2O86准确度不高的原因：①矿物质分布不均匀②赋存形态不同③测量时环境条件不同④与燃烧过程有关，如锅炉形成、空气动力场准确度不高的原因：87第二部分利用综合指标进行预测1.模糊数学判别结渣倾向①单一结渣分辨率较低，有时甚至用几种指标判断同一煤种出现不同的预报结果；②结渣程度判别指标界限值之间属阶跃函数关系。t2=1391℃轻微(不)结渣，1389℃中等结渣模糊判别法利用模糊数学原理，考虑多项指标的综合影响，确定判别结果属于某个等级的置信度。第二部分利用综合指标进行预测1.模糊数学判别结渣倾向88模糊判断法的数学基础(1)建立模糊因素集合X={x1、x2、·····xj}j=1，2，·····p，p为因子数。X={t2、SiO2/Al2O3、B/A、硅比G、tw、

·····}组成模糊子集：

R1r11r12r13(r14)<12601260-1390····R2r21r22r23(r24)2.652.65-1.87····R=:=::::=:::::::::::

R6r61r62r63(r64):::模糊判断法的数学基础89(2)确定评判等级被评判对象可能作出的各种评判等级组成集合V。V={严重、中等、轻微、(不结渣)}(3)确定聚类权根据不同的评判等级，确定相应级别各因子相对权重。

jk—分级标准值；jk=rij/rijj=1,2,·····p，p为因子数；k=1,2,·····m，m为等级数。(2)确定评判等级90(4)确定隶属函数对给定的分级标准规定隶属函数，如将结渣程度分为四个等级，见图。x<

j1f(x)=1xj2f(x)=0

j2>x

j1

插值(4)确定隶属函数x<j1f(x)=191(5)计算聚类系数

jki=1,2·····n(n为样品数)；k=1,2·····m(m为等级数)；dij—模糊因子集的处理值。对每个行向量

jk进行归一化处理，得到置信度。(5)计算聚类系数jk92

(6)按最大原则确定判断值

聚类系数（置信度）

jk甲煤乙煤丙煤丁煤不结渣10.0220.270.64轻微000.270.36中等00.2780.260严重00.70.20判断结论不结渣严重中等不结渣(6)按最大原则确定判断值932.模糊神经网络判别结渣倾向方法基础：煤灰的结渣程度一般分为轻微、中等和严重3类，它们本身是一种模糊的概念，没有绝对明确的外延，即3种类属之间的界限具有模糊性。模糊神经网络的基本构成2.模糊神经网络判别结渣倾向模糊神经网络的基本构成94模糊神经网络应用于结渣预测的结构图模糊神经网络应用于结渣预测的结构图95(1)确定神经网络的拓扑结构第一层：输入层灰软化温度t2节点数碱/酸比B/A4个M=4硅/铝比SiO2/Al2O3特征值

硅比G第二层：模糊层（隐含层）每个输入节点对应3个模糊节点，偏低、中等、偏高。共：N2=3M=12节点第三、四层：模糊推理层输出层N=3(1)确定神经网络的拓扑结构96(2)确定激励函数第一层网络节点：

f(x)=x第二层模糊节点：偏低：Sigmoid函数的补函数中等：高斯函数偏高：Sigmoid函数第三、四层网络节点：f(x)=2/(1+e-x)-1(2)确定激励函数97(3)BP算法反向传播算法(Back-propagation)

轻微中等严重0.1340.3910.932判断严重(3)BP算法983.RTSQ综合判断法利用多种判断指标：熔点结渣指标RT，变形温度t1，软化温度t2，硫分结渣指数Rs，硅比G，粘度结渣指数RN。和qv、qF结合起来进行综合评价。西安热工研究院提出3.RTSQ综合判断法99积渣积灰预测①根据燃料特性进行预测②根据燃料和运行特性、设计参数进行预测③根据运行特性进行预测

锅炉结渣积灰防止措施和运行优化

积渣积灰预测100第三部分根据运行特性进行预测(1)炉膛出口烟温进行预测基准1：炉膛出口温度T”l

qxi和qts关系

水冷壁吸热量

投射热流代入根据热力学关于焓的定义绝热燃烧下=Ia第三部分根据运行特性进行预测(1)炉膛出口烟温进行预测101

T”l∝qxi水冷壁平均热有效系数：

T”l∝qts

102炉膛吸热和出口温度T”l随时间变化热值Qydw1-(932-1008)×106kJ/kg;2-(777-878)×106kJ/kg;3-(609-697)×106kJ/kg炉膛吸热和出口温度T”l随时间变化热值Qydw103基准2：炉膛出口温度T”l

关系灰温管温

∝qxi，T”l∝qxi

T”l∝

基准2：炉膛出口温度T”l关系104渣表面温度与渣层厚度的关系渣表面温度与渣层厚度的关系105监控方法①直接测量T”l温度高，容易烧坏，困难②过热器后烟温推算T”l温度略低炉膛出口烟气焓：③测量省煤器出口水温推算T”l

监控方法①直接测量T”l温度高，容易烧坏，困难106过热器温度变化过热器温度变化107传热量随时间的变化传热量随时间的变化108(2)炉内综合系数进行预测上述方法缺陷假定M值不变，火焰中心不随沾污过程而变化。炉内沾污↑→T”l↑→

M，R↓。(2)炉内综合系数进行预测109(3)炉内温度场及炉膛出口烟温变化进行预测通过试验得到M和T”l值判别炉内沾污情况，比较准确，但测量工作量大，不易进行。(4)炉膛出口烟温和水冷壁热有效系数的变化进行预测测量炉膛出口烟温T”l和水冷壁热有效系数

，结合起来考虑炉内沾污情况。(3)炉内温度场及炉膛出口烟温变化进行预测110(5)对流受热面积灰（渣）、沾污预测对流受热面传热系数：建立蒸汽参数和结渣层厚度之间的关系。(5)对流受热面积灰（渣）、沾污预测1115.7锅炉结渣积灰防止措施和运行优化一、防止措施1.运行方面(1)调整氧量对氧量进行合理调整：一般增加，有利于减轻结渣积灰。

T”l↓，过热器结渣↓↑炉壁温度↓，沉积物↓与腐蚀相反消除还原性气氛的形成5.7锅炉结渣积灰防止措施和运行优化一、防止措施112氧量与炉膛出口烟温关系氧量与炉膛出口烟温关系113壁面处烟温与

关系壁面处烟温与关系114不同

时壁面灰沉积量不同时壁面灰沉积量115(2)合理配风●有合理的空气动力场和切圆大小；●射流有刚性、不倾斜、不冲刷炉墙；●不能缺角运行，射流两侧补气条件良好；●燃烧器有合理的长宽比和间隙；●保证空气和燃料良好混合，避免还原性气氛。(2)合理配风116200MW锅炉结渣和不结渣区

近壁速度分布200MW锅炉结渣和不结渣区

近壁速度分布117缺角运行炉膛切向速度分布缺角运行炉膛切向速度分布118(3)控制(降低)炉内温度水平和锅炉负荷温度或锅炉负荷提高：

●易挥发碱性氧化物汽化和升华；

●管壁温度提高，初期灰沉积时加快形成低熔点硫酸盐；

●熔化或半熔化煤灰增加；方法：加大过量空气系数降低锅炉负荷(3)控制(降低)炉内温度水平和锅炉负荷119炉膛出口烟温与热负荷关系炉膛出口烟温与热负荷关系120(4)煤粉细度煤粉粗，惯性冲击大；且颗粒燃烧温度高，熔化比例高，结渣可能性增加。煤粉太细，受热面上沉积物数量会大大增加，使炉膛温度增加。1-D=300-320t/h2-D=240-260t/h(4)煤粉细度1-D=300-320t/h121华中合山煤灰熔点试验结果华中合山煤灰熔点试验结果122(6)加添加剂

提高T1或使结渣松散结构、减少粘合力(7)吹灰器最常用方法，特别是针对普通积灰蒸汽、声波、钢球、振动(8)配煤通过不同结渣特性燃料的配混，达到改善结渣目的。煤场配煤，锅炉不同喷口配烧。(9)烟气再循环(10)四角煤粉均匀化(6)加添加剂1232.设计方面(1)燃烧方式选择

固态排渣——灰熔点高液态排渣——灰熔点低(2)炉膛出口温度设计

T”l<t1无屏T”l<t2-100℃(

t=t2-t1<100℃)T”l≤1150℃(无熔点资料)有屏：屏后<t1-50℃或t2-150℃2.设计方面124(3)锅炉热负荷①炉膛容积热负荷qV和断面热负荷qFqV、qF炉膛和燃烧器温度结渣倾向②燃烧器区域热负荷

燃烧器区域壁面热负荷：qRF燃烧器区域容积热负荷：qRV(3)锅炉热负荷125锅炉断面热负荷与煤种结渣指数关系锅炉断面热负荷与煤种结渣指数关系126不同结渣煤的qRV和qRF煤灰结渣倾向qRV(kw/m3)qRF(kw/m2)轻550-600410-440中500-550380-410严重450-500350-380不同结渣煤的qRV和qRF煤灰结渣倾向qRV(kw/m3127(4)假想切圆直径易结渣煤，采用小切圆。(5)燃烧器和炉墙之间的间距旋流燃烧器，S/D衡量，保证大于推荐值。(6)卫燃带的合理布置和设计卫燃带的位置、数量和形式(4)假想切圆直径1281-水冷壁；2-耐热钢丝绳；3-驱动装置；4-顶密封；5-支撑；6-外层隔热板；7-中层隔热板；8-内层隔热板；9-滑动导向槽；10-冷却风出口；11-冷却风管。可调卫燃带结构示意图1-水冷壁；2-耐热钢丝绳；3-驱动装置；4-顶密封；5-支129分隔法布置卫燃带分隔法布置卫燃带130二、预防结渣新技术★大小切圆，风包粉★水平浓淡燃烧技术★贴壁风或边界风★侧二次风、周界风、偏置周界风★内浓外淡旋流燃烧器二、预防结渣新技术131(1)大小切圆和同心正反切圆一次风小切圆，二次风大切圆；二次风反切圆；风包粉。(1)大小切圆和同心正反切圆132(2)双稳燃宽调节煤粉浓淡燃烧器(2)双稳燃宽调节煤粉浓淡燃烧器133水平浓淡燃烧器防结渣原理水平浓淡燃烧器防结渣原理134(3)贴壁风示意图(3)贴壁风示意图135(4)侧边风示意图(4)侧边风示意图136周界风燃烧器周界风燃烧器137二次风偏置燃烧器二次风偏置燃烧器138(5)内浓外淡旋流燃烧器(5)内浓外淡旋流燃烧器139三、运行优化★通过燃烧调整试验达到运行优化目的★数值模化指导运行防止结渣（CAT）★锅炉吹灰优化三、运行优化140数值模化指导运行防止结渣原理：物质守恒定律牛顿第二定律能量转换和守恒定律组分转换和平衡方程：气体流动方程（湍流）颗粒运动方程（颗粒受力分析）颗粒燃烧模型（挥发份燃烧、焦碳燃烧等）能量传递模型（炉内辐射传递）数值模化指导运行防止结渣原理：141锅炉吹灰优化好处：排烟温度降低15～20℃，吹灰能提高1～1.5%热效率。缺点：消耗1%左右的蒸汽，管子侵蚀，电耗增加，折旧等。锅炉吹灰优化好处：排烟温度降低15～20℃，吹灰能提高1～1142吹灰对水冷壁吸热的影响吹灰对水冷壁吸热的影响143水冷壁吹灰后炉膛出口温度变化水冷壁吹灰后炉膛出口温度变化144一般吹灰和经济吹灰一般意义吹灰优化：以某种指标参数为准（如热流、炉膛出口温度进行优化）。经济吹灰优化：综合考虑热效率＊每次吹灰消耗工质能量+吹扫系统能量损失＊蒸汽温度上升、排烟损失下降带来效益。一般吹灰和经济吹灰一般意义吹灰优化：145最佳吹灰周期的确定假设：①每个吹灰周期中所消耗的工质能量为常数Qb。Qb=DgHg

g

Dg、Hg—分别为吹灰蒸汽单位时间内的耗量和蒸汽的焓值；

g—为吹灰持续时间。②吹灰过程中系统损失热量为常数Qs。③每次吹灰均将受热面上的积灰全部扫净。最佳吹灰周期的确定假设：146④受热面积灰所造成的损失为Qf。

假设吹灰效果④受热面积灰所造成的损失为Qf。假设吹灰效果147吹灰期间总能量平衡：忽略吹扫过程带来的锅炉系统热损失Qs

吹灰期间总能量平衡：148最佳吹灰周期：受热面的最佳吹扫周期即应寻找某一时间间隔，使其满足：

0为最佳吹灰周期；y0为吹灰周期内的热损失。由可得最佳吹灰周期。最佳吹灰周期：149吹灰监测和优化运行专家系统

A

炉膛出口烟温或过热器后烟温，或排烟温度，省煤器水温等(1)诊断系统B装热流计

C红外成像相机，Fourier变换红外发射光谱(2)数据采集系统：诊断系统来的信号和其他信号（计算热效率需要的参数）(3)计算机处理软件和终端显示系统吹灰监测和优化运行专家系统150吹灰监测和优化运行基本构造吹灰监测和优化运行基本构造151(1)积