鍋爐用煤結(jié)渣及積灰分析

摘 要 本文闡述了燃煤煤質(zhì)對鍋爐的影響，及爐內(nèi)結(jié)渣、受熱面積灰的影響。并對新疆部分煤礦的煤質(zhì)進(jìn)行了結(jié)渣特性和積灰特性的分析。提出了事業(yè)部410噸煤粉爐主燒煤、摻燒煤以及主燒煤、摻燒煤的摻混比例。

關(guān)鍵詞 爐內(nèi)結(jié)渣；受熱面積灰；結(jié)渣特性；摻混比例

中圖分類號(hào) TK17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)071-0135-01

1 爐內(nèi)結(jié)渣

結(jié)渣是鍋爐運(yùn)行中普遍的現(xiàn)象，尤其是燃用劣質(zhì)煤時(shí)，結(jié)渣的情況更顯著。

1.1 結(jié)渣對鍋爐運(yùn)行的危險(xiǎn)

1）結(jié)渣引起過熱氣溫升高，甚至?xí)?dǎo)致爆管。

2）結(jié)渣可能造成掉渣滅火、損傷受熱面和人員傷害。

3）結(jié)渣會(huì)使鍋爐出力下降，嚴(yán)重時(shí)造成被迫停爐。

1.2 結(jié)渣使排煙損失增加，鍋爐熱效率降低

結(jié)渣是一種絕熱體，渣塊黏附在受熱面上就會(huì)使其吸熱大為減少，造成排煙溫度升高，排煙損失增加。結(jié)渣后，鍋爐出力下降，為了保持額定出力，燃料量就要增加，使煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間縮短，q₄損失會(huì)增加，當(dāng)空氣量不足時(shí)，q₃也會(huì)增加，鍋爐熱效率下降。

1.3 結(jié)渣形成機(jī)理及影響因素

煤中灰分隨著溫度升高開始發(fā)生變形隨后出現(xiàn)軟化和熔化狀態(tài)。軟化或熔化的灰粒如果黏附在某一溫度較低的受熱面上，就形成結(jié)渣?；曳值慕Y(jié)渣與灰的熔融特性、黏結(jié)性有直接關(guān)系。

1）灰分的熔融性?；曳值娜廴谛詼囟戎饕c灰分的組成成份和存在的介質(zhì)氣氛有關(guān)。

煤灰中的難熔成分多為酸性氧化物，熔點(diǎn)多在1500-2000℃之間，如果SiO₂為1470℃，AlO₃為2015℃。煤灰的組成中，也用一些是易熔的化合物，主要是堿金屬化合物，它們的熔點(diǎn)多在1000℃以下，如K₂0、Na₂O的熔點(diǎn)為700℃。

2）介質(zhì)氣氛對熔化特性的影響?；胰埸c(diǎn)其存在的介質(zhì)氣氛也有關(guān)系。在氧化氣氛中，F(xiàn)eO會(huì)被氧化生成Fe₂O₃，所以，在氧化氣氛中鐵的氧化物通常以Fe₂O₃形態(tài)存在。但在半還原氣氛中的熔點(diǎn)與半還原性氣氛中的熔點(diǎn)差值可以達(dá)到很大的數(shù)值，對我國部分煤的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：同一煤種，半還原氣氛中灰分的熔化特性溫度tDT、tST、tFT均比氧化氣氛下低，一般約低30-300℃；氧化氣氛下的凝固點(diǎn)也均高于半還原氣氛下灰的凝固點(diǎn)，溫差范圍為30-80℃。

3）灰渣黏度?；以ざ入S溫度變化的規(guī)律是表示灰分在高溫條件下物理特性的另一指標(biāo)。隨著溫度下降，熔化的灰分黏度升高。當(dāng)溫度下降時(shí)，灰渣在狹窄的溫度范圍內(nèi)從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，而無明顯的塑性區(qū)，此灰渣屬于短渣；溫度下降時(shí)，在相地較寬的溫度范圍內(nèi)，灰渣難度逐漸增加，呈現(xiàn)塑性狀態(tài)，但仍然無明確的相變溫度和塑性區(qū)界限，屬于長渣。如圖所示實(shí)現(xiàn)

曲線。

4）結(jié)渣的判定。

①堿酸比B/A。堿酸比B/A=（Fe₂O₃+CaO+MgO+Na₂O+K₂O）/（SiO₂+Al₂O₃+TiO₂）

②硅鋁比SiO₂/Al₂O₃ 。硅鋁比SiO₂/Al₂O₃=SiO₂/Al₂O₃

③硅比G。G=100SiO₂/（SiO₂+CaO+MgO+Fe₂O₃）

5）高溫黏結(jié)灰。黏結(jié)灰的程度主要和燃料中灰分性質(zhì)有關(guān)，一般用式如下所得的積灰指數(shù)來表示燃料的黏結(jié)程度。

結(jié)渣特性判定綜合表

R_fh={（Fe₂O₃+CaO+MgO+Na₂O+K₂O）/（SiO₂+Al₂O₃+TiO₂）}Na₂O

R_fh﹤0.2 黏結(jié)程度低

0.2﹤R_fh﹤0.5黏結(jié)程度中

0.5﹤R_fh﹤1.0黏結(jié)程度高

R_fh﹥1.0 黏結(jié)程度嚴(yán)重

2 受熱面積灰

2.1 高溫黏結(jié)灰

高溫黏結(jié)灰主要是指過熱器之后受熱面上的沾污?；曳种泻休^多的鈉、鉀、鈣、硅、釩、磷等元素的氧化物，這些物質(zhì)在高溫時(shí)大都升華成氣體，遇到較冷的受熱面管壁即冷凝在管壁上，對管子表面具有很強(qiáng)的附著力，黏積成封閉性的灰環(huán)，一般不易自行脫落。這些升華性物質(zhì)在與煙氣中的三氧化硫、氧化鋁、氧化鐵等化合物，形成各種硫酸鹽，這些硫酸鹽呈熔融狀，具有黏性。這些鹽類為黏結(jié)劑，大量捕集撞擊在其上的飛灰，結(jié)合成堅(jiān)實(shí)牢固的積灰。高溫黏結(jié)灰具有無限增長的特點(diǎn)，因此對鍋爐工作的影響很大。

黏結(jié)灰的程度主要和燃料中灰分性質(zhì)有關(guān)，一般用式如下所得的積灰指數(shù)來表示燃料的黏結(jié)程度。

R_fh={（Fe₂O₃+CaO+MgO+Na₂O+K₂O）/（SiO₂+Al₂O₃+TiO₂）}Na₂O

R_fh﹤0.2 黏結(jié)程度低

0.2﹤R_fh﹤0.5黏結(jié)程度中

0.5﹤R_fh﹤1.0黏結(jié)程度高

R_fh﹥1.0黏結(jié)程度嚴(yán)重

2.2 低溫黏結(jié)灰

低溫黏結(jié)灰發(fā)生在低溫段受熱面上，它的形成是由一般積灰與冷凝在管壁上的硫酸作用而形成的以硫酸鈣為基質(zhì)的水泥狀物質(zhì)，有時(shí)吹灰的水滲入積灰也會(huì)引起積灰的水泥化。這種黏結(jié)灰呈硬結(jié)狀，堵塞煙道，清理比較困難，所以對鍋爐工作危害很大，在燃用多硫多水灰的燃料更應(yīng)注意。防治這種積灰主要是防止SO3結(jié)露，其措施與防止低溫腐蝕的措施相同。

2.3 疏松積灰

疏松積灰主要發(fā)生在低溫區(qū)受熱面上，一般是小于220 μm的微小顆粒，大部分是10 μm-50 μm。疏松積灰往往在管子的背風(fēng)面形成，當(dāng)煙氣橫向沖刷管束時(shí)，管子背面產(chǎn)生渦流，小顆粒煙塵因慣性而進(jìn)入渦流區(qū)撞在管壁上，在管子背面形成劈狀流線型積灰，只有當(dāng)煙速很小或煙塵顆粒很細(xì)時(shí)，疏松積灰才在管子的迎風(fēng)面形成。積灰的程度與煙氣流速有關(guān)，到一定時(shí)間后積灰不再增長。疏灰積灰呈干的疏松狀、易吹除，在燃用升華物質(zhì)不多的固體燃料最常遇到。疏松積灰雖易清除，但其熱阻仍較大，所以對鍋爐傳熱仍有很大影響。因?yàn)榉e灰呈流線型，所以對煙氣的阻力增加不多。

參考文獻(xiàn)

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[3]雷銘等.發(fā)電節(jié)能手冊[M].北京:中國電力出版社，2005.

作者簡介

王軍（1983—），男，新疆省烏魯木齊人，本科，助理工程師，新疆中泰化學(xué)（集團(tuán)）股份有限公司，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。