電廠鍋爐受熱面積灰機(jī)理及其預(yù)防措施研究

景長(zhǎng)慧

大唐南京發(fā)電廠 210059

摘要：在電廠鍋爐運(yùn)行中，積灰是較為常見(jiàn)的情況，對(duì)于鍋爐的熱效率將產(chǎn)生較大的影響。在本文中，將就電廠鍋爐受熱面積灰機(jī)理及其預(yù)防措施進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；受熱面積灰；機(jī)理；預(yù)防措施；

1 引言

在電廠運(yùn)行中，燃煤是重要的能源類(lèi)型，在燃煤實(shí)際燃燒中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的煙塵與飛灰，當(dāng)這種帶灰氣流經(jīng)過(guò)受熱面時(shí)，則會(huì)由于不同因素的影響使其逐漸在受熱面上沉積，最終形成積灰，進(jìn)而對(duì)鍋爐的熱效率產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。為了對(duì)該種情況進(jìn)行解決，就需要我們能夠在把握積灰形成原理的基礎(chǔ)上予以針對(duì)性的防治。

2 積灰分類(lèi)及危害

根據(jù)積灰形成部位以及自身形態(tài)的不同，可以將其分為以下幾種類(lèi)型：第一，粘結(jié)性積灰。該類(lèi)積灰又可以分為高溫以及低溫粘結(jié)性積灰。其中，高溫類(lèi)型主要產(chǎn)生在鍋爐高溫對(duì)流受熱面區(qū)域，也可能產(chǎn)生在爐膛受熱面區(qū)域。在積灰粘結(jié)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)、形成具有較高粘性的反應(yīng)物，最終形成較為堅(jiān)硬的粘結(jié)灰。低溫類(lèi)型則主要形成在預(yù)熱器冷段區(qū)域，積灰與冷凝在管壁上的硫酸形成以硫酸鈣為基質(zhì)的水泥狀硬質(zhì)灰層；第二，松散性積灰。該種積灰類(lèi)型主要是由于煙氣中的灰粒以物理方式在受熱面上沉積所形成的，具有著較為松散的質(zhì)地特點(diǎn)。除了在空氣預(yù)熱器冷段位置非常容易形成低溫粘結(jié)性積灰來(lái)說(shuō)，其他區(qū)域大部分都屬于松散積灰類(lèi)型。而當(dāng)具有較高含塵量煙氣流經(jīng)高溫受熱面時(shí)，也會(huì)在灰層表面沉積而形成松散外灰層。

在鍋爐運(yùn)行中，無(wú)論是何種類(lèi)型的積灰，都將對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。由于鍋爐受熱面積灰導(dǎo)熱系數(shù)較小，當(dāng)產(chǎn)生積灰情況時(shí)，受熱面熱阻將逐漸增加，在降低傳熱效果的同時(shí)增加排煙熱損失，進(jìn)而使鍋爐整體熱效率遭到降低。如果積灰情況較為嚴(yán)重，甚至?xí)?duì)煙氣通道產(chǎn)生堵塞，導(dǎo)致停爐情況發(fā)生。

3 電廠鍋爐受熱面積灰機(jī)理及其預(yù)防措施

3.1 松散性積灰

3.1.1 積灰區(qū)域

在鍋爐低溫再熱器以及過(guò)熱器的管背上非常容易形成具有松散特征的積灰層，其所處煙道位置的溫度一般在650℃左右，低熔灰已經(jīng)成為固體顆粒狀態(tài)，且此時(shí)金屬氧化物蒸汽也已經(jīng)完全凝結(jié)。在該種狀態(tài)下，煙氣流中所具有的顆粒大小一般都在200微米以下，當(dāng)該種具有較多顆粒的氣流以橫向方式對(duì)管束進(jìn)行沖刷時(shí)，則會(huì)在管背位置形成渦流區(qū)，其中，在30微米以下的灰粒則會(huì)附著在管道背風(fēng)區(qū)域。由于煙氣流是以直接的方式對(duì)管道正面所具有的積灰進(jìn)行沖刷，則會(huì)此區(qū)域積灰層的形成具有著一定的破壞效果，進(jìn)而使管道背面同正面相比具有著更為嚴(yán)重的積灰現(xiàn)象。

3.1.2 積灰產(chǎn)生

在煙氣中，其中所具有的飛灰具有著不同的直徑。其中：細(xì)徑灰群會(huì)隨著煙氣流動(dòng)表現(xiàn)出流線運(yùn)動(dòng)，且在管道表面的積灰情況較輕；粗徑灰群同細(xì)徑灰群相比則具有了更大的動(dòng)能，其在對(duì)管道表面灰層進(jìn)行撞擊時(shí)具有著一定的沖磨管壁的作用，且對(duì)此區(qū)域的灰層具有著一定的破壞；中徑灰群在實(shí)際圍繞管道進(jìn)行流動(dòng)時(shí)，由于灰粒在具有運(yùn)動(dòng)時(shí)存在著較強(qiáng)的慣性，則將直接同管道進(jìn)行接觸并在管道外表面逐漸沉積，可以說(shuō)是松散性積灰層形成的重要灰群。而正是基于上述特點(diǎn)，中徑灰和粗徑灰則具有著相反的作用，且中徑灰在管道表面的沉積以及粗徑灰對(duì)于管道的動(dòng)態(tài)平衡情況將共同對(duì)最終的灰層厚度進(jìn)行確定。即在一開(kāi)始，飛灰會(huì)以較快的速度進(jìn)行積聚，而當(dāng)積灰達(dá)到一定厚度時(shí)，則會(huì)受到來(lái)自氣流的沖刷影響，并在長(zhǎng)時(shí)間的沖掉灰、積聚灰的平衡下獲得穩(wěn)定厚度。

3.1.3 防治措施

對(duì)于松散性積灰，可以從以下方面進(jìn)行防治：第一，要對(duì)吹灰裝置進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與布置，并在實(shí)際運(yùn)行時(shí)對(duì)合理的連續(xù)吹灰時(shí)間以及間隔時(shí)間進(jìn)行確定；第二，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證能夠具有合理的煙氣流速。對(duì)于額定負(fù)荷而言，一般情況下要保證煙速在5m以上，而對(duì)于具有較高升華物質(zhì)含量的情況，則需要適當(dāng)提升煙速；第三，可以按照錯(cuò)列、緊湊以及小管徑的方式進(jìn)行對(duì)管束進(jìn)行布置。但對(duì)于具有較強(qiáng)粘結(jié)性以及易結(jié)渣的情況而言，則不適合使用該方式。

3.2 粘結(jié)性積灰

3.2.1 積灰區(qū)域

對(duì)于具有較低熔點(diǎn)的飛灰，其在爐膛高溫?zé)煔鈪^(qū)一般呈現(xiàn)為揮發(fā)狀態(tài)，并隨著爐膛中煙氣流順著煙道流動(dòng)。而高溫再熱器以及過(guò)熱器中，其煙道溫度一般都會(huì)在700℃以上，且在煙氣中還沒(méi)有完全凝固的低熔點(diǎn)灰也會(huì)凝固到再熱器以及過(guò)熱器的表面上最終形成粘性灰層。同時(shí)，部分高熔灰以及中熔灰也吸附在了粘性灰層當(dāng)中，并在長(zhǎng)期作用之下同煙氣中的三氧化硫在反應(yīng)之后形成硫酸鹽灰層。隨著時(shí)間的發(fā)展、這部分灰層厚度的增加，其外表面溫度在逐漸提升的情況下，低熔點(diǎn)灰所具有的冷凝作用則會(huì)逐漸降低，且在已凝固灰層表面的中、高熔點(diǎn)灰則繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)沉積，最終形成容易清除、具有多孔松散特點(diǎn)的外灰層。而在內(nèi)灰層方面，其內(nèi)部堅(jiān)實(shí)程度則稱(chēng)之為燒結(jié)程度，其所具有的強(qiáng)度越大，灰層就越難以清除。其中，強(qiáng)度同燒結(jié)時(shí)間、氧化鉀元素含量以及管道溫度都具有著較為密切的關(guān)聯(lián)，且會(huì)隨著時(shí)間的發(fā)展強(qiáng)度逐漸增大。

3.2.2 積灰產(chǎn)生

在該種積灰方式中，堿金屬升華是非常重要的積灰產(chǎn)生原因：在燃燒過(guò)程中，燃料中存在的氧化鉀以及氧化鈉則會(huì)形成氣態(tài)類(lèi)型，并隨著煙氣到達(dá)高溫對(duì)流受熱面區(qū)域。由于該區(qū)域所具有的相對(duì)溫度較低，這部分元素則將直接冷凝在表面位置。其中，所存在的金屬氧化物會(huì)同煙氣中存在的SO3發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽，且由于管壁鋼面也具有著一定的催化作用，也能夠在一定程度上加速該反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)硫酸鹽形成之后，其則會(huì)同飛灰中存在的氧化鐵等元素發(fā)生反應(yīng)形成復(fù)合硫酸鹽，該產(chǎn)物在600至800℃間處于熔化狀態(tài)，且具有較強(qiáng)的粘性，并因此形成灰層。

3.2.3防治措施

對(duì)于粘結(jié)性積灰，可以按照以下方式進(jìn)行防治：第一，要做好吹灰裝置的設(shè)置，在保證其數(shù)量能夠滿足要求的同時(shí)輔以不同的吹掃方式，以此獲得較好的綜合吹掃效果。而在鍋爐剛剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，就需要對(duì)吹灰裝置進(jìn)行投入，避免受熱面在已經(jīng)粘貼灰分的情況下難以進(jìn)行清除。而在實(shí)際運(yùn)行中，則需要按照一定順序，以科學(xué)、定期的方式進(jìn)行吹灰；第二，在對(duì)爐膛進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好Qv以及Qa的選擇，避免含量過(guò)高，能夠較好的減輕結(jié)渣現(xiàn)象；第三，對(duì)對(duì)流受熱面進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)與布置。根據(jù)相關(guān)研究，錯(cuò)列同順列相比具有著相對(duì)較好的積灰情況，而通過(guò)對(duì)橫向間距的適當(dāng)加大，則可以有效降低管列間搭橋堵塞的情況。而如果所使用的燃料本身就具有著較為嚴(yán)重的粘結(jié)傾向，則可以大節(jié)距、順列方式對(duì)對(duì)流過(guò)熱器進(jìn)行布置，能夠較好的起到降低積灰的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)電廠鍋爐受熱面積灰機(jī)理及其預(yù)防措施進(jìn)行了一定的研究，需要在實(shí)際工作中能夠把握積灰類(lèi)型，以針對(duì)性措施的應(yīng)用做好處理。

參考文獻(xiàn)：

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