煤灰组成极其复杂，主要由硅、铝、铁、钛、镁、钙、钒、锰、钾、钠、硫、磷、氧等元素组成，大多数以氧化态存在，含量由高到低顺序大致为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、CaO、SO₃、TiO₂、K₂O、MgO、Na₂O、MnO₃等。

陕西兴化集团有限责任公司(以下简称陕西兴化公司)4×160 t/h锅炉燃煤主要来自甘肃和陕北煤矿，其中来自甘肃某煤矿煤种分析数据见表 1，物质熔点见表 2。除此之外，锅炉还掺烧了来自煤气化装置和甲醇合成装置的燃料气，该燃料气的主要成分为CO、CH₄、H₂、CH₃OH、N₂、H₂O、CO₂、Ar等。

形成结渣的化学反应：

FeO-SiO₂共熔体中有个一致熔融化合物2FeO·SiO₂(正硅酸铁或铁橄榄石)，熔点为1 208 ℃。该化合物熔化时不稳定，分解为偏硅酸亚铁[2FeO·SiO₂+SiO₂=2(FeO·SiO₂)]，ΔH_m＞0，在温度低于1 208 ℃时反应向左进行，这极大地加速了结渣的可能性。CaO·FeO·SiO₂共熔体熔点为1 100 ℃，远低于上述煤种的变形温度(DT)，很大程度上增加了结渣的可能性。

为了尽量减轻结渣带来的影响，应严格控制进炉膛的煤粉质量，掺烧灰熔点高的煤。在煤粉内加入添加剂，可提高灰熔点，并使强黏结性的渣变为疏松的渣，便于清除和脱落，但此法需考虑对水冷壁的腐蚀，应谨慎使用。

陕西兴化公司掺烧的燃料气中含有还原性成分CO、H₂，其含量高将降低煤的灰熔点，易发生结渣，因此锅炉在高负荷运行时应少用或停用燃料气。

目前各国对煤的沾污性能的判断指标不同，以德国EVT公司采用的计算公式来说明煤的沾污性能。由于锅炉燃煤的硫含量较高，此公式考虑了硫含量对沾污性能的影响。试验结果表明：煤中硫含量的增加与受热面沾污加剧成正比关系。沾污指数按式(1)计算：

式中：K_v——沾污指数；

w_Na2O——煤灰中含Na₂O质量分数；

w_K2O——煤灰中含K₂O质量分数；

w_S——煤灰中含S质量分数。

当K_v＜4时沾污较轻，当K_v＞4时沾污较重。锅炉用煤含硫质量分数为0.18%~0.97%，K_v值一般为2.54~4.77，因此对锅炉受热面沾污影响较大，在较短时间内就会在高温过热器处形成黏结性积灰。当高温过热器管排之间的结渣和积灰封堵了大部分的烟气流通截面后，会在水平烟道方向形成烟气走廊，造成烟气流速大于设计值，飞灰颗粒对管壁的撞击力、冲刷力加大，磨损加剧^[2]。

进行锅炉空气动力场试验的目的是为了保证锅炉四角一、二次风速在规定范围内，四角来粉均匀，防止因锅炉切向燃烧偏斜造成受热面结焦，故燃烧器的燃烧工况与整个炉膛的空气动力特性密切相关。

炉膛燃烧区域内的结渣常发生在火焰或烟气直接冲刷处，若无上述情况，即使大量灰粒已呈熔融状态，由于不与水冷壁接触，也不会黏结在水冷壁上。若空气动力场不良，造成切圆过大或火焰中心偏移，将导致高温烟气冲刷水冷壁面而结渣。因此，应及时调整各风门开度及风煤配比，尽量均匀提供四角煤粉浓度及各燃烧器配风量，并适当提高一次风速^[3]。

炉膛出口烟气温度直接反映了火焰是否有偏斜现象。测温点一般南北两侧各布置1个，二者温差直接反映了火焰对两侧水冷壁的冲力方向、一二次风的分布是否均匀，间接反映了结渣的可能方向。因此，日常生产中应注意观察2个测温点的温差大小。

当空气量充足时，控制炉膛出口烟气温度是避免炉膛结渣的重要措施之一，一般炉膛出口烟气温度控制在低于灰熔点50~100 ℃就可避免炉膛上部结渣。为避免炉膛出口烟气温度过高，可采用合理配风、降低火焰中心高度、减小炉膛热强度等措施。

火焰中心上移将导致出口烟气温度上升，排烟温度升高，引起屏式过热器、低温过热器和高温过热器结渣，严重时甚至发生爆管。因此，实际生产中必须控制好火焰中心高度，严防火焰中心上移。

下部炉膛投用燃料气时，若热负荷过高，易发生局部结渣，此时可适当提高送风机风压，保持炉膛中氧体积分数为4%~5%，控制压力为-70 Pa，并稍微延长着火点。

缺氧燃烧会产生还原性气氛，使煤灰熔点大幅下降，诱发严重结渣。所以控制合适的炉膛氧量非常重要。固态排渣煤粉炉过剩空气系数为1.20~1.25，过剩空气系数过小将导致缺氧燃烧。锅炉过剩空气系数按式(2)计算：

式中：α——过剩空气系数；

φ_O2——O₂体积分数实测值，%。

锅炉用燃料煤含灰量和含硫量高，运行中会引起受热面沾污积灰、结渣。结渣后，外部辐射热减少、传热速率下降，导致锅炉效率下降；此外，高负荷连续运行时，炉膛容积热负荷增大，过热器温度严重升高，燃料气的投用极大地增加了炉膛结渣的可能性。因此，应定时采用蒸汽对炉膛受热面进行吹灰。吹灰一般采用压力1.0~1.5 MPa、温度400 ℃的过热蒸汽，能有效清除水冷壁及屏式过热器积灰。