3#锅炉在1997年投产，投产初期锅炉结焦现象轻微。从1999年10月份开始，锅炉结焦较严重，结焦主要区域分布在炉膛的出口处，即在屏式过热器的屏底处，有些焦块在屏底之间搭成桥，水冷壁在折烟角处的后墙上也有部分结焦。炉膛上部的大量结焦不但严重影响了锅炉主参数的稳定，使汽温偏低，排烟温度升高，而且大量掉焦引起炉膛冒正压、排渣不畅，严重危害锅炉安全稳定运行。
1、锅炉结焦的原因分析
锅炉结焦机理是十分复杂的物理化学过程，它和锅炉结构设计、燃煤煤质及锅炉燃烧调整等因素有关。炉膛出口结焦的主要原因是锅炉出口烟温高于煤灰熔点，一般要求锅炉炉膛出口烟温比煤灰熔点低100℃～150℃，才能防止锅炉炉膛出口结焦。经分析研究，目前3#锅炉的结焦主要和以下因素有关。
三门峡30码期期必中销售的生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，如下图所示：
1.1锅炉炉膛结构设计的影响
炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷、燃烧器区域热负荷、炉膛几何尺寸对锅炉结焦有直接关系。炉膛容积热负荷设计值的选取不但影响煤的燃尽，更重要的是影响炉膛出口温度和炉膛温度，特别对于灰熔点低的煤种，选取较大的炉膛容积和截面积是必然的，否则炉膛上部及炉膛受热面将结焦。#3锅炉在设计煤种下MCR工况时，锅炉截面热负荷为5.22 MW/m2，锅炉容积热负荷为127kW/m3。对比同类型机组的炉膛热负荷数值，大坝发电公司#3锅炉的炉膛热负荷设计值选取都较低，在一定程度上可避免炉膛结焦。从锅炉炉膛尺寸看，炉膛宽14.1 m、深123 m，顶棚标高4985m，炉膛呈矮胖型，这对防止水冷壁结焦有利，但是，当煤质波动、煤粉燃尽性变差时，就对防止炉膛出口受热面结渣很不利。查阅有关资料得到欧洲电站锅炉炉膛截面尺寸设计选择与机组大小的关系，见图1。
大坝发电公司机组容量为300 MW，设计燃烧煤种为易结焦烟煤，在图1曲线上对应的炉膛截面积为200 n/左右，而3锅炉实际炉膛截面积约为174 m2，可见炉膛横断面尺寸设计选择仍然趋向于小值，这无疑会增加锅炉对煤质的敏感性，从而增加了实际运行中结焦的可能性。
1.2煤质的影响燃用煤种的煤质对’3锅炉的结焦有着根本的影响，结焦的内因受熔化温度和灰质的组成成分影响。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向，可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。大坝发电公司3锅炉设计煤种的灰熔点为1213℃，一般情况下，当炉膛温度小于1213℃时，炉内结焦可能性小；当大于12130C时，炉内有可能产生结焦。但是，单用灰熔点来判别煤灰的结渣性不准确，可能会有不同程度的偏差，所以还须用其它指标来评价。通常可用灰成分中的钙酸比、硅铝比、铁钙比及硅值来判断其结焦倾向，用Na20的质量分数可以判断其沾污性。一般可把煤灰分为烟煤型灰和褐煤型灰两种，这两种灰并不是按煤的分类划分，而是按煤灰中的w(Fe203)/[ w(CaO)+w(Mg0)的比值来区分的。当比值大于1的煤灰称为烟煤型灰：当比值小于1且w(CaO)+w(Mg0》20%的煤灰称为褐煤型灰。根据西安热工研究院的化验结果．大坝发电公司一3锅炉设计煤种煤灰属烟煤型灰，灰的结渣性、沾污性均较强。
1.3运行状态的影响
1.3.1运行氧量
锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛．它对锅炉的结焦有非常大的影响，如果锅炉运行氧量偏低，炉内还原性气氛较强，煤的灰熔点就会下降，锅炉就容易结焦。这是因为灰熔点随着铁量的增加而下降，铁对灰熔点的影响还与炉内气体性质有关，在炉内氧化性气氛中，铁可能以Fe203形态存在，这时随着含铁量的增加，其熔点的降低比较缓慢；在炉内还原性气氛中（氧量不足），Fe2O3会还原成Fe0，灰熔点随之迅速降低，而且Fe0最容易与灰渣中的Si02形成熔点很低的2FeO - SiO2，其灰熔点仅为1065℃。
根据锅炉厂家提供的控制曲线，在机组满负荷或接近额定负荷时，锅炉控制氧量（炉膛出口处）为4%。从1999年10月份开始，由于各种原因，造成锅炉运行局部氧量低于此值．只有1.5qo~2.00/0，特别是有些区域的氧量只有百分之零点几，那么在炉膛出口处肯定存在还原性气氛很强的区域，使得煤灰的结焦性很强。
1.3.2炉膛出口烟温
83锅炉经常存在再热汽温偏低现象，运行通常习惯于较大的一次风量，加上本来炉膛高度并不高，当投运上排磨时，很容易使得炉膛出口烟温偏高，再加上燃烧器各喷口的配风方式是B&W公司按设计煤种事先把控制曲线设定在控制系统中（投自动时），主要控制依据是跟随负荷、炉膛负压两个参数。当煤质有波动时，运行人员不能及时根据实际情况进行调整，造成锅炉燃烧配风方式不是处于优化状态，特别是上层燃烧器煤粉颗粒燃尽性差，有一部分大颗粒煤粉在炉膛出口处尚未燃尽，导致锅炉炉膛出口烟温偏高，引起结焦，由于炉膛截面小，热负荷较大；当煤质变劣时，煤粉的燃尽性能适应能力不强。按照一般经验，炉膛出口烟温要比煤灰熔点低100℃～150℃，才能保证不结焦，按目前运行情况看，炉膛出口烟温经常超出此值，所以很容易在管子表面形成结焦。
1.3.3主蒸汽流量偏大
目前机组在带相同负荷时所需的蒸汽流量比机组性能验收时要高，相同负荷下，主蒸汽流量偏大，就意味着给水流量也要增大，所需的风，煤也要增大，那么风机的出力就显得吃紧。多次热力试验数据表明，机组在额定负荷时的主蒸汽流量大于性能验收试验时的蒸汽流量，相应的煤量、引风机电流、引风机开度等都大于性能验收试验时的数值。引风机裕度不足，局部运行氧量较低，而运行氧量偏低会使炉膛出口处造成还原性气氛，使煤灰熔点温度下降，造成锅炉炉膛容易结焦。
2、防止锅炉结焦的对策
对#3锅炉必须采用综合治理的办法来解决锅炉结焦的问题。
2.1短期对策
①对锅炉进行优化燃烧试验，认真详细测量炉膛出口温度。针对现有的燃用煤种，对锅炉进行优化燃烧试验。根据煤种和负荷，采取可行的燃烧调整方案，合理配风，保证锅炉设计热效率及锅炉主参数在额定值范围内的情况下，尽可能降低炉膛出口烟温。
②均衡锅炉运行氧量，避免炉内局部出现还原性气氛。加强炉内吹灰工作，特别是重点区域要增加吹灰次数，如果运行氧量还偏低，必要时适当调整配风方式。由于结焦的主要区域在炉膛出口处，此处容易堵塞烟道，增加烟气阻力，所以要防止结焦与还原性气氛恶性循环的趋势。机组检修时，对空气预热器进行重点检查与清洗，降低风烟道的阻力，提高风机的出力。
③对汽轮机系统进行节能诊断试验，查清汽轮机疏水、抽汽系统是否有泄漏现象，提高凝汽器的真空度，使得在相同负荷下主蒸汽流量恢复到设计水平，以此降低锅炉投煤量，相对提高风机的出力裕度。
2.2长期对策
①对锅炉进行优化燃烧调整试验，对炉膛出口烟温进行在线监视，在保证主参数合格的前提下，建立在线的运行优化专家系统：通过合理调配一次风和二次风的风门开度以及运行氧量，保证主参数合格和炉膛出口烟温低于燃煤灰熔点的同时来保证蒸汽质量，从而防止炉膛出口结焦；通过对炉膛出口烟温、过热汽温、锅炉负荷、燃烧氧量、排烟温度等各种运行参数的在线监测，也可以评价锅炉炉膛出口是否会产生结焦，从而防止在燃用不同煤种时锅炉炉膛结焦，并能获得最大的锅炉效率。
②通过合适的配煤技术，使配煤的燃烧性能、结焦性能与原燃用煤种基本一致，尽量降低其结焦性和粘结性指标。采用燃烧器组中一层或两层燃烧器来燃烧有利于抑制结渣的煤种，具体的分层燃烧比例可通过锅炉运行优化专家系统进行在线优化而获得。
3、结论
锅炉的结焦机理是十分复杂的物理化学过程，与煤质、锅炉结构及锅炉燃烧调整等因素有密切关系，本文通过具体分析大坝发电公司#3锅炉结焦原因并采取有效对策，可以抑制锅炉结焦，改善锅炉运行工况，提高锅炉效率。
