摘 要：本文介绍了垃圾焚烧炉结焦的危害，从垃圾燃料特性、垃圾焚烧炉结构形式、料层厚度、炉内温度、配风方式、吹灰清焦等方面分析了垃圾结焦的原因，并提出了针对性的应对措施，对处理类似的垃圾焚烧炉超温及结焦问题有一定的借鉴作用。关键词：垃圾焚烧炉；结焦；炉膛温度；氧量

一 引言

随着我国经济快速发展、城市化进程持续推进以及环保标准日益严格，生活垃圾处理行业正面临着前所未有的挑战。在“碳达峰、碳中和”战略目标的指引下，生活垃圾处理亟需向减量化、资源化和低碳化方向转型升级。在当前各类垃圾处理技术中，垃圾焚烧发电因其独特的优势，已成为实现生活垃圾“减量化、无害化、资源化”处理的最有效方式，不仅能够妥善解决垃圾处置难题，还能通过余热利用实现能源回收。

垃圾焚烧炉形式多样，其中炉排型焚烧炉应用占全世界垃圾焚烧市场总量的 80% 以上 [1]。该技术具有处理量大、燃料适应性好，特别适合我国生活垃圾高水分、高灰分、低热值的特点 [2]。但在实际运行中发现，由于垃圾成分具有复杂性、多变性和特殊性，垃圾焚烧炉中往往会出现结焦现象 [3]。焚烧炉结焦问题给焚烧厂的安全稳定运行造成多重负面影响： ① 经济性方面：受热面结焦会显著增加热阻，使排烟温度大幅上升，直接降低锅炉热效率；结焦严重时会造成烟气流道堵塞，当炉内负压难以维持时，不得不停炉清理，既影响生产进度，又降低设备利用率；频繁的启停操作会加速设备老化，缩短使用寿命。② 安全性方面：受热面大面积结焦，会大幅增加检修难度和工作量，而大的焦块如果突然脱落，可能对砸坏炉排，造成落渣竖井架桥等；打焦作业本身具有高压危险性，不仅工作强度大、周期长，还对作业人员的安全健康构成潜在威胁。 ③ 环保性方面：结焦导致锅炉运行周期缩短，压火和启停工况增多，在这些不稳定运行状态下，炉膛温度波动较大，垃圾燃烧不充分的可能性大幅提高，致使二噁英等污染物的生成量显著上升，对环境造成二次污染。这些问题不仅影响焚烧的经济效益，更对实现“双碳”目标构成挑战。

二、锅炉结焦原因分析

锅炉结焦，最主要原因在于燃烧温度高于灰的熔融温度，从垃圾飞灰的实际的灰熔融特性来看，因灰成分复杂，其熔点随垃圾质量变化，但其变形、软化、熔融温度明显低于粉煤灰的温度 [4]。垃圾本身的固有特性，决定了垃圾焚烧炉易于结焦的特点。影响炉膛结焦的因素主要有以下几个方面。

1 垃圾燃料特性

① 成分复杂多变：生活垃圾来源广泛、成分复杂，其中可能含有大量低熔点的灰分（如硅、铝、铁的氧化物等成分），这些灰分在高温下易熔融，附着在炉壁或其他设备表面，形成结焦。其次，垃圾中可能混入高热值的工业垃圾，导致燃烧温度异常升高，进一步加剧结焦现象。此外，垃圾含水率高时会降低垃圾的热值，使焚烧炉内温度下降，燃烧不充分，促使灰分的熔点降低，更容易在炉壁和受热面上形成结焦。②热值波动显著：垃圾形状不均，质量随季节、年份、地域和收集方式等变化，相应的热值变化幅度较大。焚烧过程中烟气温度和成分波动也较大，使得结焦过程更加复杂。近年来随着生活水平不断提高，生活垃圾热值也越来越高，大于设计热值时，造成炉膛结焦。

2 垃圾焚烧炉的结构形式

为保证低热值垃圾更易着火燃烧，在炉膛设计时一般采用绝热炉膛，以利用辐射热加速垃圾干燥，维持炉内高温，确保垃圾充分燃烧，抑制二噁英生成。为了对烟气进行合理导流，调节烟气停留时间，确保高温区持续时间足够，在焚烧炉出口设置喉口区域，此处流通面积最小。当垃圾热值升高、含水率降低时，着火提前，燃烧区前移，辐射热无法被充分吸收而大量聚集在前后拱范围，导致该区域热量高度集中，加速熔渣形成。烟气快速流过焚烧炉喉部时，通道面积突然增大致使烟气流速明显降低，大量灰颗粒沉积于喉部，使得喉口区域成为结焦严重的高发区域。

3 锅炉运行中料层厚度的影响

在垃圾焚烧过程中，料层厚度对结焦有显著影响。料层过薄，无法有效吸收炉膛辐射热，导致炉排片超温，垃圾灰分直接熔融黏结在炉排上。还会导致料层被穿透，燃烧区上移，高温烟气集中冲击炉拱，烟气中携带大量熔融状态的粉尘在炉拱上黏结、熔融，引发炉拱结焦。料层过厚，氧气难以穿透底层垃圾，导致部分垃圾未充分燃烧，形成局部CO、H2 等还原性气氛，灰熔点降低，易形成结渣。料层不均匀时，在料层薄厚交界处，燃烧速度差异导致热应力集中，熔渣在过渡区沉积。

4 炉内温度控制不当

垃圾焚烧发电由于环保上的要求，炉膛温度需控制在850℃以上，停留时间大于 2s，可以保证垃圾焚烧过程中产生的二噁英彻底分解，因此在运行中锅炉的炉膛温度基本上都控制在 950＼～1020℃左右。但此时火焰中心温度更高，飞灰可能早已达到软化甚至熔融温度，在靠近炉膛内壁较低温度处形成焦块。另外，因炉膛温度测点挂焦或挂灰等原因，致使温度测试的准确度不能做到精准，造成测量温度与实际温度存在偏差，使得借助温度测点进行温度控制很难达到实际预期的标准，从而造成携带飞灰易熔融而造成结焦、积灰的产生。

5 锅炉配风不合理

锅炉风量配比是影响锅炉结焦的重要因素之一。垃圾组分的不稳定性会引起负荷波动和配风滞后。一次风量过小时，炉膛气氛由非还原性转变为还原性，致使灰熔点降低，加剧结焦倾向。二次风量过小时，风速不足，难以在喉部形成有效的湍流扰动，飞灰颗粒因自重作用而大面积沉积，最终在喉部上方结焦。风量过大时，不仅增加排烟热损失，还会将更多的飞灰颗粒带入上部炉膛和尾部烟道，提高这些区域的结渣概率。此外炉膛漏风会使进入炉内风量增大，炉膛温度降低，为维持炉膛温度往往会投用辅助燃烧器，这会导致辅燃区域出现局部高温，易造成附近炉墙结焦。

6 一次风温过高

垃圾焚烧过程中，需通过加热后的一次风使其干燥充分，维持燃烧的稳定性，但实际运行中，一次风温度过高可间接影响炉膛烟气温度及锅炉氧量，增大结焦的可能。一次风温过高，垃圾干燥速度加快，致使垃圾水分蒸发速率上升，垃圾所需要的干燥吸热量下降，火焰锋面到达垃圾料层底部的时间缩短，导致垃圾燃烧速度加快，瞬间释放出大量热量，炉膛烟气温度随之升高，氧量骤降，结焦风险大大提升。

7 吹灰清焦不及时

烟道受热面吹灰不及时或吹灰不彻底，积灰阻碍烟气换热，烟气温度升高，为锅炉结焦创造条件。即使发现受热面有结焦现象，因受炉温控制等条件限制，在线清焦工作进展缓慢，在线清焦不及时或不彻底均有造成锅炉大面积结焦可能。

三、锅炉结焦问题应对措施

1 提高燃料品质

入厂垃圾应实施成分检测，避免大量渣土的掺入，从源头减少垃圾粉尘的含量。严格化验入厂垃圾热值，对高、低热值垃圾分类暂存，确保后续混合均匀性。投料前，对高、低热值垃圾进行充分搅拌、混合均匀，控制混合后的垃圾热值在设计值附近。垃圾仓实施动态管理，根据季节和气温变化情况适当调整垃圾发酵时间，确保垃圾发酵充分，渗沥液导排顺畅，减少燃料的含水率，稳定垃圾热值。

2 优化炉膛结构

对前拱 / 后拱采用局部水冷壁或空冷结构，或将炉膛辐射受热面耐火材料更换为吸热能力更强的耐腐蚀材料，吸收过剩辐射热，避免超温。优化炉膛前后拱的布置角度，减少飞灰颗粒滞留沉积的可能；加大喉口部位前后拱的间距，可以有效减少前后拱结焦搭连的可能性；喉口采用渐扩式设计或阶梯式扩张，减少流速突变。降低炉膛容积热负荷，使炉内温度趋于合理，避免局部高温；优化二次风布置方式，在前后拱区域增设二次风喷口，实现二次风分级喷射，形成风幕冷却拱面，同时增强燃烧扰动，或调整二次风角度，增强高温区气流扰动。

3 调控料层厚度

当垃圾的热值较高，燃烧比较充分时，则适当提高炉排垃圾厚度避免由于垃圾厚度过低而出现烧透现象。通过变频器调节炉排运动速度，确保垃圾均匀分布，即当炉排垃圾厚度偏低，可适当提高炉排移动速度，当垃圾完全燃烧的同时炉排刚好移动出炉内；同理，如果炉排垃圾厚度偏大，则可以适当降低炉排移动速度，尽可能提高垃圾在炉内的燃烧时间。采用微波料位计实时监测料层厚度，反馈调节垃圾给料量，利用红外线成像技术扫描料层表面温度，预警结焦风险区域。

4 控制炉膛温度

在满足垃圾焚烧炉膛温度不低于 850°C 的环保在线监控指标的前提下，优先将炉温控制在950-1020℃区间运行，高度敏感区域（如喉口、后拱）温度需低于 1020℃，干燥段侧墙温度建议控制在 950～1000^∘C ；定期清理热电偶表面结焦与积灰，校准温度传感器，避免监测数据与实际炉温偏差过大。避免锅炉长时间超负荷运行。在锅炉负荷变化时，及时调整给料量和风量。蒸发量调整时遵循“增负荷先加风后加料、减负荷先减料再减风”原则，控制蒸发量调节速率，维持锅炉汽压和汽温稳定。主要降温手段：炉膛温度高于1020℃时，向炉膛喷入锅炉连续排污扩容器回收水、浓缩液、渗滤液、污泥等降温；炉膛侧墙采用空气冷却；两侧墙后拱齐平位置设置贴壁风，有效隔离火焰对炉墙的直接冲刷；采用烟气再循环系统，控制炉膛下部温度不超 1000∘C ，减少结焦的可能性。

5 氧量控制

合理配风、控制氧量在适合范围、维持风量平衡是维持空气动力场的重要因素。根据锅炉运行情况选择合理的过量空气系数，维持烟气出口氧量在 6%～8% 范围内

[5]。控制炉膛燃烧室上部负压在 -30Pa＼～-50Pa 之间，避免正压漏风或负压过大导致飞灰逃逸。正常运行时，根据垃圾热值波动，优先调控料层厚度，再通过一、二次风协同调控氧量，在干燥区、燃烧区、燃尽区分别采用按不同的比例进行配风，匹配燃烧进程需求。调整燃烧时要预判垃圾热值变化，超前调控，并做到勤调微调，时刻监控好氧量目标。锅炉停运检修启炉前，须进行正压试验，并加大对锅炉漏风点的查找，确保所有看火门、人孔门、除灰门等关闭严密，发现漏风点及时采取堵塞措施，减少炉膛的漏风量。

6 控制一次风温

基于环境温度与垃圾发酵程度，通过调节蒸汽加热器负荷来适当调整一次风温。在高热值工况下，可将干燥段、燃烧段高低压侧蒸预器全部或部分退出，降低一次风温来控制炉膛温度，降低自用蒸汽消耗，达到节能降耗目的；在低热值工况下，全开蒸预器并提升压力，更有效地加热一次风，以维持炉膛温度稳定，避免因热量不足而导致燃烧不稳定。

7 强化运行管理，定期吹灰和清焦

在垃圾焚烧厂中应定时定点地对锅炉受热面进行有效清灰，如出现积灰明显加剧、减温水流量不正常增加、炉膛温度偏高、排烟温度升高等异常情况，应及时申请进行蒸汽吹灰。预判积灰结焦发展趋势，适当地调整锅炉吹灰频率，保证吹灰的有效性。当发现有结焦迹象时，应积极开展锅炉最佳燃烧工况调整，最大限度减少结焦量、减缓结焦速度。当发现有结焦时，应及时组织在线清焦作业，避免出现结焦进程加速。检修清焦时，加强清焦质量，提高浇注料表面的光洁度。

此外，每周对尿素喷枪喷枪进行检查清洗，并清理尿素喷枪枪孔处结焦，确保雾化效果，避免氨水呈柱状流入炉膛下方，因其还原性促进飞灰中形成低熔点氧化物，加快炉膛结焦形成速度。运行中要注意炉底漏灰输送机和捞渣机水封的水位，避免冷风从这些部位漏入炉膛，造成负压暴动，导致吸风带水入炉，加快结焦速度。在受热面表面喷涂一层陶瓷涂层，该涂层对飞灰具有非亲和力，使得烟气中的各种低熔物和灰分不易粘附在金属管壁表面，从而实现少结焦甚至不结焦的目的。添加结焦抑制剂，阻断黏性物质的生成路径，从而抑制结焦。

四、结语

垃圾焚烧锅炉积灰结焦通常伴随很多因素结合而成，生活垃圾成分及热值、炉膛本身结构、燃烧参数的调控、吹灰方式等都会影响锅炉积灰结焦的发展趋势，故解决锅炉积灰结焦问题应从多方面出发，如对生活垃圾热值具有一定的预判性；垃圾从源头上得到有效分类，保证热值的稳定；优化余热锅炉结构设计；锅炉运行中合理分配一、二次风量；调整吹灰方式、频率；采用在线清焦技术等，以此综合处理垃圾焚烧锅炉结焦问题。

参考文献

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[3] 黄俊宾 ， 刘嘉晋 ， 钟志刚 ， 等 . 400t/d 生活垃圾焚烧炉结焦原因实测分析及抑制结焦措施研究 [J]. 锅炉技术 ，2025，56（1）：66-71. DOI：10.3969/j.issn.1672-4763.2025.01.010.

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