余熱鍋爐積灰原因分析及控制措施

吳彬

摘要：本文主要分析了余熱鍋爐換熱系統(tǒng)之中出現(xiàn)的大量積灰情況，并探究了充分燃燒過后，煙氣的流經(jīng)線路以及余熱鍋爐換熱系統(tǒng)灰塵的產(chǎn)生因素，同時還針對積灰腐蝕換熱面的誘發(fā)原因，做出了相關(guān)的防控方案。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐;積灰;腐蝕

一、積灰原因分析

1.1余熱鍋爐積灰的形成機理

如果焚燒爐中焚燒的揮發(fā)含有雜質(zhì)，此時得到的煙氣在經(jīng)過鍋爐受熱面時會產(chǎn)生物理以及化學(xué)變化，從而堆積形成積灰，依據(jù)產(chǎn)生灰塵的煙氣流動方向以及堆積位置可以進行下列區(qū)分：固體顆粒粘結(jié)、結(jié)焦以及壁面結(jié)扎。由粘結(jié)強度來看，高溫區(qū)域堆積的灰塵較為松散，過渡區(qū)域堆積的灰塵粘附性較高，低溫區(qū)域堆積的灰塵粘結(jié)性較強。由積灰的去除方式方面而言，松散性脊灰清除難度較小，可以通過敲震等方式去除，而其余積灰是經(jīng)過化學(xué)以及物理作用同時構(gòu)成，從而灰塵的強度較大，以往的物理除灰方式無法發(fā)揮應(yīng)有效果，從而可能致使堵灰情況的出現(xiàn)，并引發(fā)較為嚴重的危害。

1.2余熱鍋爐腐蝕的形成機理

（1）低溫腐蝕

焚燒爐之中的揮發(fā)分在富氧燃燒過程之中，所產(chǎn)生的煙氣中存在硫元素，經(jīng)氧化過后會產(chǎn)生二氧化硫，經(jīng)二次氧化過后會產(chǎn)生三氧化硫，此時就會和煙氣中含有的水蒸氣產(chǎn)生化學(xué)變化，進而得到硫酸。一旦經(jīng)過鍋爐受熱面的煙氣之中，具有硫酸成分，并且如果硫酸溫度超過管壁溫度，此時硫酸自身溫度就會在換熱過程中下降，進而在管壁上逐漸凝結(jié)，然后就會與管壁作用產(chǎn)生一系列化學(xué)變化，從而腐蝕傳熱管，這種現(xiàn)象就是低溫腐蝕。

（2）高溫腐蝕

高溫腐蝕情況的觸發(fā)需要兩點條件：第一就是相比于傳熱面的管壁溫度，硫酸的露點溫度要顯著更低，第二就是要確保煙氣的溫度，維持在500攝氏度或是更高。模擬并計算碳化工段煙氣系統(tǒng)的流向工作，并在余熱鍋爐進口點進行溫度的測控，通過上述結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，鍋爐入口處的溫度普遍超過800攝氏度，從而能夠看出過熱器或是省煤器的水冷壁管以及金屬連接處都普遍存在高溫腐蝕情況。

1.3揮發(fā)分管積灰的形成機理

焚燒爐正常運作，所產(chǎn)生的高溫煙氣會順著揮發(fā)分館進行流動，對此，可以將管內(nèi)經(jīng)過的煙氣簡化看作粘性可壓縮流體模型，在接近管內(nèi)壁耐火磚表面或是經(jīng)過的灰塵以及煙塵，當速度降為零時就會吸附在內(nèi)壁面之上。隨后的積灰產(chǎn)生過程就如同上文所述，直到揮發(fā)分管道內(nèi)直徑變小，其相關(guān)熱阻就會變大，從而煙器流通阻力就會增大，進而余熱鍋爐的煙氣流通量以及熱效率就會顯著降低。

二、積灰的影響因素

2.1煙氣流速

結(jié)合動能定理可以看出，煙氣的動能和流速呈正相關(guān)，如果和松散性機會產(chǎn)生碰撞，就會使得灰塵厚度降低，從而實現(xiàn)受熱面的清潔效果，然而，對于低溫黏結(jié)性機會而言，較高的煙氣流動速度，對于灰塵厚度的減少并不能發(fā)揮顯著效果，如果流速降低，此時受熱面煙氣來源方向還會堆積大量灰塵。

2.2 飛灰的粒徑

小顆?；覊m會受到氣流影響而隨之流動，同時受到管束渦流期受壓力梯度的影響下，與管束上大顆?；覊m產(chǎn)生碰撞接觸，并反彈到氣流之中進而無法發(fā)生沉積現(xiàn)象。

2.3 受熱管徑的大小

如果其余條件為不可改變，此時受熱管直徑增大，灰塵堆積程度就會越為顯著。主要原因就是管徑在擴大時，其外表面與煙氣的接觸面積也會逐步擴大，一旦相比于硫酸蒸氣的露點溫度，受熱面溫度顯著更低時，硫酸就會在其上凝結(jié)，竟然使得受熱灰塵的粘粘程度大幅度增長，進而使得積灰量大幅度增加。

三、控制積灰和腐蝕的措施

3.1控制揮發(fā)分管積灰的措施

（1）將揮發(fā)分管道的結(jié)構(gòu)變形作為監(jiān)控點

揮發(fā)分煙道的規(guī)劃工作是依據(jù)煙氣的流動情況來進行的，如果管道結(jié)構(gòu)形變程度過于嚴重，就會大幅度降低煙道的有效排煙效果，從而致使煙氣流經(jīng)個別位置時速度變動嚴重，同時碰撞到管道內(nèi)壁從而產(chǎn)生粘結(jié)，進而使得排煙阻力增強，最終致使灰塵加速堆積。

（2）制定定期清灰制度

依據(jù)生產(chǎn)工作特征，可以對揮發(fā)分管內(nèi)積灰情況進行規(guī)律探究。將鼓風(fēng)機與引風(fēng)機融合運用，并尋求揮發(fā)分館內(nèi)堆積的去除石基，同時確保風(fēng)機設(shè)備的運作狀態(tài)，最終使得清灰工作的效率實現(xiàn)最大化。

（3）減小漏風(fēng)量和過量空氣系數(shù)

鼓風(fēng)機的功率增長會造成煙氣氧含量上升，進而就致使燃燒過后三氧化硫的總量增加。對此可以看出，揮發(fā)分管道漏風(fēng)以及焚燒爐中已有空氣，都會致使三氧化硫總量大幅度增加，因此就要嚴格管控煙道漏風(fēng)情況，以及煙道連接處的漏風(fēng)狀況，并且選用實用性最強的鼓風(fēng)機，能夠在極大程度上管控風(fēng)量，進而防止低溫腐蝕情況的出現(xiàn)。

3.2控制余熱鍋爐積灰的措施

（1）保持受熱面的清潔

將吹灰機安置在有效的位置，通過振動以及振達的方式進行積灰的清理工作。

（2）采用耐腐蝕材料

在化學(xué)腐蝕情況頻發(fā)的受熱面覆蓋上耐腐蝕材料，并嚴格維持受熱面的溫度變化，以此確保溫度能夠超過硫酸露點溫度，對于清輝工作難度較高的位置，或是煙氣經(jīng)過的渦流區(qū)，可以通過局部結(jié)構(gòu)調(diào)整的方式或是覆蓋保護層來進行保護工作。

四、結(jié)束語

綜上所述，清灰工作要綜合考慮，結(jié)合諸多方式的優(yōu)點以及缺陷，制定出適用性最強的優(yōu)化方案，從而確保除灰效果實現(xiàn)最大化，最終達到水平最高的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]張政，袁旗斌.余熱鍋爐防腐措施的研究及主蒸汽參數(shù)的選擇[J].環(huán)境技術(shù)，2021 （02）：198-204.

[2]郭晨，董輝，趙亮，錢飛舟，葛衛(wèi)東. 催化裂化余熱鍋爐積灰和腐蝕研究綜述[A]. 中國金屬學(xué)會能源與熱工分會、東北大學(xué).第十屆全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集[C].中國金屬學(xué)會能源與熱工分會、東北大學(xué)：中國金屬學(xué)會能源與熱工分會，2019：5.

[3]肖勇，魏海軍.水泥余熱鍋爐公共過熱器積灰原因分析及解決方案[J].冶金管理，2019（11）：55-56.