垃圾焚烧炉的“血管堵塞”难题：结焦从何而来，又该如何根治？

深夜，一座城市的垃圾正在现代化焚烧炉中转化为电能。然而，控制室的数据却显示，炉膛喉口的温度正在悄然攀升，而锅炉的整体效率却在缓慢下降。

停炉检修时，眼前的景象触目惊心：坚硬的焦块像钟乳石一样悬挂在炉壁上，严重阻碍着烟气的流通。这不是个例，而是困扰着许多垃圾焚烧电厂的共同难题。

结焦，这个听起来专业的术语，带来的后果却非常直接：热效率下降、被迫频繁检修、巨大的经济损失，甚至清焦时坠落的焦块会砸坏设备，造成严重的安全隐患。

01 高热值：当垃圾“燃烧得太好”

燃烧本是为了产能，但垃圾“烧得太旺”反而成了问题。随着生活水平提高，生活垃圾中的塑料、纸张等高热值组分显著增加。

一组实测数据揭示了变化幅度：在某400吨/日的焚烧炉项目中，实际入炉垃圾热值较设计值平均高出1.22倍，峰值时期甚至超出设计值26%。

高热值意味着单位垃圾释放更多热量，导致炉膛温度轻易突破设计上限。当温度超过灰渣的软化点时，飞灰颗粒变得黏稠，极易附着在受热壁面上，形成最初的结焦层。这层初始沉积物会改变壁面粗糙度，如同滚雪球一般，捕获更多后续飞灰，使结焦问题不断加剧。

02 化学“胶水”：碱金属的低熔点陷阱

结焦并非单纯的物理堆积，其背后是一场复杂的化学“合谋”。对焦块的成分分析显示，其中含有大量钠、钾等碱金属氧化物。

这些物质在炉膛高温区（通常高于850℃）扮演了关键角色。它们会与烟气中的硫、氯等元素，以及飞灰中的硅、铝氧化物发生反应，生成一系列低熔点的共熔体。

关键熔点在1000℃以下：

- 硫酸钠的熔点约为884℃

- 硅酸钠的熔融温度约为874℃

- 部分共熔物的熔点甚至更低

在炉膛高温环境下，这些物质处于熔融态，像“热胶”一样包裹飞灰颗粒，并将其牢牢黏附在壁面上。这就是为什么结焦一旦开始，就会自我强化，越积越硬。

03 缺氧环境：还原性气氛的“助攻”

合理的配风是保证充分燃烧的关键，但实践中往往存在偏差。监测数据显示，部分运行工况下，炉膛喉口区域的一氧化碳浓度异常升高，形成了局部的“还原性气氛”。

这种缺氧环境带来了双重打击：

一方面，它直接表明燃烧不完全，产生了更多未燃尽的碳颗粒，为结焦提供了原料；另一方面，科学证实，在还原性气氛下，飞灰的熔点会显著降低100-200℃。

这意味着，本应保持固态顺利通过的灰分，在缺氧区域变成了黏稠的熔融状态，结焦风险因此呈指数级上升。

04 紊乱的流场：让飞灰“撞上”墙壁

炉膛结构决定了烟气流场。喉口部位由于烟道截面的突然收缩，极易产生涡流和回流区，成为结焦的“重灾区”。

如果一、二次风的配比与风速设计不合理，就会加剧流场紊乱。高温烟气会裹挟着飞灰颗粒，持续冲刷炉膛前拱、后拱的壁面，大大增加了颗粒与壁面碰撞粘连的概率。

计算流体力学模拟清晰展示了这一点：在非优化工况下，喉口处存在明显的大范围回流区，飞灰颗粒在此滞留、碰撞、沉积，为结焦创造了完美的温床。

面对这四大“元凶”，系统的解决方案必须多管齐下，从材料、工艺到管理进行全方位革新。

05 治本之策：三重革新，破解困局

第一重：给炉膛“换肤”——材料升级

传统炉壁使用的刚玉莫来石浇注料导热性能有限。将其更换为碳化硅浇注料，是已被验证的有效措施。SiC材料的导热系数是前者的数倍，能快速将热量传递给水冷壁管内的工质。

改造效果显著：实测数据显示，更换材料后，炉膛辐射受热面吸热量从664.43 kJ/kg跃升至1670.54 kJ/kg。更高的吸热效率意味着壁面温度显著降低，从根本上恶化了结焦形成的热力学条件。

第二重：调整“呼吸节奏”——精准配风

风是焚烧炉的“呼吸”。通过数值模拟与实测结合，优化一、二次风的比例、风速及注入位置，可以重塑炉内流场。

优化目标明确：

消除喉口处的回流与死角，使流场均匀顺畅；

将飞灰颗粒冲刷壁面的概率降至最低；

确保燃烧区氧量充足，避免局部还原性气氛。

研究指出，针对特定炉型，当前拱二次风速约41 m/s、后拱约38 m/s时，能取得最佳的流场组织效果。

第三重：管控“入口粮食”——源头管理

治标更需治本。控制入炉垃圾性质的剧烈波动是长期稳定运行的基础。

建立前端监测与调控机制：

定期检测：对入厂垃圾进行热值与成分分析，掌握其“脾性”。

精细化发酵：依据热值预报，合理调整垃圾在储坑的发酵时间。

科学掺烧：当遇到持续高热值垃圾时，按比例掺入适量低热值垃圾，平衡入炉整体热值，避免炉膛热负荷剧烈波动。

06 写在最后

垃圾焚烧炉的结焦，是“物料特性、工艺设计和运行管理”三者矛盾的集中体现。它像一面镜子，映照出城市生活垃圾组分的变化，也考验着电厂精细化运营的水平。

破解这一难题，没有一劳永逸的解决方案，而是需要材料科学、燃烧学、流体力学与运营管理智慧的系统性融合。从换上导热更强的“皮肤”，到调整每一缕风的节奏，再到把好垃圾入炉的第一道关，每一个环节的精进，都在为焚烧炉的“长治久安”增添砝码。