浅谈大型锅炉结渣和飞灰磨损的危害及预防措施
锅炉结焦、腐蚀和磨损的原因、危害和预防

54锅炉结焦、腐蚀和磨损的原因、危害和预防张弘权 韩长龙|国家能源集团吉林龙华长春热电一厂摘要:锅炉的结焦、腐蚀、和磨损对锅炉设备的安全与稳定运行有着极其严重的危害,它们形成的原因很多,必须根据其形成原因进行预防,以减少对锅炉设备的危害,保证发电机组的安全与稳定运行。
关键词:锅炉;结焦;腐蚀;磨损1 锅炉结焦所有固体燃料都有一定的灰分。
燃煤灰分的熔点有高有低,熔点较低的煤容易结焦。
对于煤粉锅炉来说,火焰中心的区域温度很高,灰粒一般呈现融化或软化状态。
当采用固态排渣方式,如果灰粒在接触路墙、水冷壁、炉膛出口受热面和落入冷灰斗之前没有充分冷却,就会粘附在这些地方而形成灰渣,从而使成渣地区或受热面的温度升高。
由此形成了一个自然加剧的恶性循环结焦过程。
形成锅炉结焦的原因很多,大致有以下几个方面:1.1 灰的性质灰的熔点越高,则越不容易结焦;反之,熔点越低,越容易结焦。
灰的组成很复杂。
灰的熔点与灰的化学成分及周围的介质有关,灰的化学成分及其成分的含量比列决定灰熔点的高低,灰的熔点比其混合物中最低熔点还要低。
1.2 周围介质成分对结焦的影响燃烧过程中,由于供风不足或燃料与空气的混合不良,使使燃烧达不到完全燃烧,未完全燃烧将产生还原性气体,灰的熔点就会大大降低。
1.3 运行操作不当由于燃烧调整不当,使炉膛火焰发生偏斜或一、二次风配合不合理,一次风速过高,煤粒没有完全燃烧而在高温软化状态下粘附在受热面上继续燃烧,而形成了恶性循环。
1.4 炉膛容积热负荷过大由于炉膛设计不合理,或锅炉不适当的超出力,而造成炉膛容积热负荷过大,使炉膛温度过高,灰粒到达水冷壁壁面和炉膛出口时还不能得到足够的冷却,从而造成结焦。
1.5 吹灰、除焦不及时当炉膛受热面积灰、结焦过多,清理不及时都会造成受热面壁温升高,从而使受热面产生严重结焦。
结焦会对锅炉产生如下的危害:A.结焦会引起汽温偏高。
在炉膛大面积结焦时,会使炉膛吸热量大大减少,炉膛出口烟气温度偏高,使过热器传热强化,造成过热汽温偏高,并使过热器管壁超温。
燃煤锅炉的飞灰磨损因素及防磨措施

燃煤锅炉的飞灰磨损因素及防磨措施摘要:磨损是锅炉运行事故的主要原因之一。
文章根据调研资料,综述了主要磨损因素及相应的防磨措施。
关键词:飞灰;磨损因素;防磨措施电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主,而动力用煤含灰量较高,容易形成受热面管子磨损。
受热面的飞灰磨损,是影响锅炉连续稳定运行的主要因素。
特别在尾部受热面,由于烟温降低,灰粒硬化,磨损更为严重。
1 磨损机理含有硬颗粒的流体相对于固体运动,使固体表面产生的磨损称为冲蚀或冲击磨损。
由于冲击角不同,磨损有冲刷磨损和撞击磨损两种类型。
管壁最大的磨损出现在冲击形成的刨屑刚好能被切向削力所削去的一定角度,θ在40~60 ℃之间,大颗粒对应于较大的θ值。
2 影响磨损的因素飞灰磨损速度取决于飞灰成份(主要是SiO2含量、含碳量)、飞灰浓度、颗粒的动能、飞灰颗粒的硬度和强度、飞灰形状、烟气温度、烟道漏风量、管束的结构特性、管材的抗磨性能、锅炉运行工况等因素。
据相关文献,磨损量与烟气流速的三次方成正比。
设计计算时选择的烟速对磨损有决定性的影响,因此在水平烟道、尾部烟道处要选取合理的烟速。
磨损主要有以下因素。
2.1 飞灰浓度单位时间内冲击到金属表面上的飞灰颗粒量,主要与烟气中的飞灰浓度有关。
燃用灰分高、低发热量的煤是必然导致磨损加快的,同时燃煤量也增加也造成烟气中飞灰浓度剧增,增加了过热器、再热器、尾部受热面的磨损。
烟气中飞灰浓度越高,对受热面管的磨损越大,管壁表面单位面积磨损量与烟气的飞灰浓度成正比。
2.2 烟气的流速由动能公式可知,飞灰颗粒的动能与飞灰颗粒的质量成正比,并和飞灰颗粒的速度的平方成正比。
有数据表明,在燃料种类和烟气冲刷受热面方式相同的情况下,去除其他因素的影响后,管壁表面单位面积磨损量与烟气流速的三次方成正比例关系。
由此可见,烟气流速对受热面的磨损起决定性的作用。
2.3 灰粒的大小、形状、硬度、灰熔点等因素在锅炉内沿着烟气流程由辐射受热面向低温受热面,灰渣的灰熔点逐步升高,硬度也随之逐步升高。
锅炉飞灰磨损原因分析和预防性维护措施

锅炉飞灰磨损原因分析和预防性维护措施概述锅炉尾部受热面处(省煤器、空气预热器)烟气温度比较低,烟气粒相对较硬,其中灰损尤为突出。
一旦锅炉因磨损发生泄露将会造成以下结果。
1、导致锅炉带负荷能力下降厂用电率升高,每吨蒸汽的用煤量升高,发电成本升高。
2、导致锅炉停炉停机,造成的直接损失和间接损失巨大。
我曾经遇到这样一种情况:有两台相同炉型,不是一个厂家生产的锅炉,有一段受热面磨损量不一样,有一台不到5年就磨损泄露,另一台用了10年没有发生泄露,经检查,通过对其磨损原因逐一分析得出以下结论:烟气流速不一样所致。
导致烟气流速不一致的原因是:烟气通流界面不同。
一、影响燃煤锅炉管壁飞灰磨损量的因素锅炉尾部受热面处(省煤器、空气预热器)的飞灰磨损程度决定于烟气流速、烟气温度飞灰浓度等因素。
T=cημτW3T——管壁表面单位面积磨损量,克/米2C——飞灰的磨损系数η——飞灰撞击管壁的机会率τ——时间,小时W——飞灰速度1、烟气流速W。
查阅设计计算书提供:该段烟气流速一台为7.8米/秒,一台为12米/秒。
现场检查流速小的一段烟气通流面积,比流速大通流面积大0.8平方米。
飞灰磨损量与烟气流速的三次方成正比,即烟气的流速增加1倍,磨损速度至少增加7倍。
由此可见,烟气流速对受热面的磨损起着决定性的作用。
锅炉运行时影响烟气流速的原因主要有以下原因当锅炉超出额定负荷运行时,烟速将超出设计值,飞灰对管壁的均匀磨损大大加剧。
当断面烟速分布不均匀时,烟速大的部位磨损比烟速小的部位厉害,如烟气走廊。
因烟气走廊处阻力较小,局部烟速可增大到平均烟速的2倍,甚至更大,使该处管子磨损较严重。
在锅炉尾部受热面处,下列部位易形成烟气走廊:(1)省煤器蛇形管排的弯头与竖井烟道两侧墙之间;(2)蛇形管排边排管及穿墙部位;(3)蛇形管排的管卡部位、管排交叉部位。
因为管排卡子主要是为管排平整、烟气均匀通过,防止形成烟气走廊的固定限位措施。
在卡子脱落、错位、烧损处,在管排交叉部位附近以及管排中有异物存在周围,由于烟气流向局部发生变化,流速加快,易发生局部冲刷磨损现象。
锅炉结焦、积灰的原因和危害及其解决对策

2017年08月锅炉结焦、积灰的原因和危害及其解决对策梅成红(陕西神木化学工业有限公司,陕西榆林719319)摘要:本文主要分析了当前锅炉出现结焦的主要原因以及结焦所产生的危害,从而在保护锅炉运行的方面出发对相应的技术问题进行探讨,从而对锅炉出现的结焦情况进行总结和分析。
望给相关的从业人员提供帮助。
关键词:锅炉结焦;积灰原因;危害;解决对策锅炉中出现结焦或者积灰的问题是当前比较常见的现象,若在锅炉中出现结焦的问题将使得锅炉的正常燃烧受到严重的影响,并导致锅炉出力效果下降,从而影响锅炉中的水循环,最终使得锅炉出现爆管的事故。
若结焦的问题比较严重,将导致炉膛出现堵塞,从而迫使炉膛停止工作[1]。
1导致锅炉出现结焦以及积灰的主要原因分析1.1锅炉的结渣问题当煤粉在锅炉中燃烧的过程中,在炉膛中的火焰温度将处理1500℃以上,燃烧的煤粉中的灰分会在这样的高温环境下发生变化,逐渐变成软化的状态。
由于锅炉本身的膛内水分的吸热变化,使得在冷壁之后的部分所存在的温度值愈来愈低,燃煤中的灰分也会逐渐的从液态转变成为固态。
而燃煤中的灰分也会在软化的状态下受热而粘结在受热面上,从而形成了高温结焦[2]。
1.2锅炉的积灰问题锅炉在受热面上的积灰主要分为粘结性和疏松性两者。
其中前者是烟气中的碳颗粒对水和二氧化碳进行吸附,形成硫酸蒸气,当其温度在烟气的露点之下,会形成粘性较强的灰。
而后者是烟气中的灰粒卷进管壁上,并在上面粘结成为疏松灰[3]。
1.3结渣积灰的原因分析一般情况下,导致锅炉出现结渣的问题主要分为以下几个方面:首先,在煤粉的正常燃烧状态下,空气的供应量严重不足。
而煤粉作为复杂的化合物,若气质介质不同,则其中的化学成分也会发生变化,随之而发生的是其成分的变化。
其次,通过实践分析,若一次风门和二次风门的调节异常,也将使得锅炉的运行配风方式被严重影响,这是导致锅炉结渣问题的主要原因。
此外,煤粉在进入到锅炉中燃烧之间,一般要先经过磨煤机以及给粉机,若煤粉的粒度过大或者过小,都将使得锅炉的内部出现结渣,最终影响锅炉的正常工作。
锅炉结渣原因分析及预防措施

锅炉结渣原因分析及预防措施摘要:锅炉的结渣问题是比较普遍存在的,结渣对锅炉运行的经济*与安全*均带来不利影响,严重的结渣会导致锅炉被迫停炉,极大地影响锅炉的安全*和经济*。
关键词:锅炉;结渣1结渣的危害主要表现在以下一些方面:锅炉热效率下降:受热面结渣后,使传热恶化排烟温度升高,锅炉热效率下降;燃烧器出口结渣,造成气流偏斜,燃烧恶化,有可能使机械未完全燃烧热损化学未完全燃烧热损失增大;使锅炉通风阻力增大,厂用电量上升。
影响锅炉出力:水冷壁结渣后,会使蒸发量下降;炉膛出口烟温升高,蒸汽出口温度升高,管壁温度升高,以及通风阻力的增大,有可能成为限制出力的因素。
影响锅炉运行的安全*:结渣后过热器处烟温及汽温均升高,严重时会引起管壁超温;结渣往往是不均匀的,结果使过热器热偏差增大,对自然循环锅炉的水循环安全*以及强制循环锅炉的水冷壁热偏差带来不利影响;炉膛上部结渣块掉落时,可能砸坏冷灰斗水冷壁管,造成炉膛灭火或堵塞排渣口,使锅炉被迫停止运行;除渣*作时间长时,炉膛漏入冷风太多,使燃烧不稳定甚至灭火。
2锅炉结渣原因是多方面的,防止或解决锅炉结渣问题首先应找出结渣的原因,从多方面入手,加以解决。
防止和减少锅炉结渣的具体措施如下:要有合适的煤粉细度。
煤粉粗,火炬拖长,粗粉因惯*作用会直接冲刷受热面。
再则,粗煤粉燃烧温度比烟温高许多,熔化比例高,冲墙后容易引起结渣。
但是,煤粉太细也会带来问题,一是电耗高,制粉出力受到影响,二是炉膛出口烟温升高,易引起结渣。
适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结渣。
提高一次风速可推迟煤粉的着火,可使着火点离燃烧器更远,火焰高温区也相应推移到炉膛中心,可以避免喷口附加结渣。
提高一次风速还可以增加一次风*流的刚*,减少由于*流两侧静压作用而产生的偏转,避免一次风气流直接冲刷壁面而产生结渣。
炉膛出口温度场应尽可能均匀。
降低炉膛出口残余旋转,均匀的温度分布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结渣温度。
锅炉结焦、积灰的原因和危害与应对策略探析

锅炉结焦、积灰的原因和危害与应对策略探析摘要:在锅炉运行过程中,由于种种原因,不可避免地会产生结焦、积灰现象,影响锅炉的正常运行。
根据不同锅炉种类的特性,结焦、积灰的原因有很多,如煤种、煤粉细度、燃烧方式、空气动力特性、运行参数等,其中煤粉细度是引起结焦和积灰最主要的原因。
本文介绍了锅炉结焦和积灰的原因及其危害,并从调整燃烧参数、控制煤粉细度、降低炉膛温度以及在锅炉运行过程中及时吹灰等方面提出了预防和解决措施,以提高锅炉运行效率,保障电厂安全稳定运行。
关键词:锅炉;结焦;积灰;调整燃烧参数;吹灰前言:锅炉是火力发电厂的核心设备,其性能优劣直接影响到电厂能否安全稳定运行,所以在锅炉运行过程中,要根据具体情况进行分析判断,在确保安全的前提下,提高锅炉运行效率,减少锅炉结焦、积灰等现象的发生。
一、锅炉结焦、积灰的原因和危害锅炉结焦、积灰的产生主要是由于煤粉燃烧过程中,煤与氧发生剧烈反应,生成的炭、灰分与空气发生剧烈氧化反应,从而产生了焦渣和积灰。
结焦和积灰对锅炉的危害是非常大的。
如果温度控制不合理或温度波动大时,就会导致结焦和积灰的产生。
当焦渣未及时脱落时,会堵塞受热面的通流面积,导致受热面传热恶化;结焦、积灰后在受热面内形成一个坚硬的物体,阻碍了空气与燃料的混合;结焦、积灰会引起受热面腐蚀、磨损等问题[1]。
结焦、积灰后会影响到锅炉的正常运行,严重时可能会造成锅炉减少出力,甚至是停炉,造成经济损失。
而结焦、积灰后,还会影响到锅炉的散热条件,导致锅炉出现传热恶化等问题。
另外,对于结焦、积灰问题,一般情况下,是由燃料质量不符合要求、烟气中的水分含量过高、燃烧工况不良等原因引起的。
因此,要想解决锅炉结焦、积灰问题,就需要采取有效措施进行处理。
二、锅炉结焦、积灰的应对策略(一)调整燃烧参数在锅炉运行过程中,为了使燃烧过程更加稳定,需要控制好燃烧参数,并根据实际情况,选择合适的煤种。
在锅炉运行中,要保证锅炉燃烧的稳定性,需要控制好煤粉细度以及配风比例。
火力燃煤锅炉飞灰磨损及对策

火力燃煤锅炉飞灰磨损及对策摘要:摘要针对燃煤锅炉尾部受热面磨损严重的现状,对飞灰磨损机理进行初步研究,分析磨损的机理,并提出相应的预防措施。
关键词:锅炉;飞灰;磨损;对策目前,发电用煤的分布很不均衡,同时发电用煤多是未经过洗选等加工处理的原煤杂质较多,虽然很多电厂都采取了预防锅炉结渣、积灰的措施,但因设计依据不足导致预防措施针对性和技术水平受到限制,主要是机组用煤的煤质特性数据不足。
因此,预防锅炉磨损、提高发电机组的经济运行、降低发电成本有重要作用。
1. 锅炉磨损机理分析含灰气流以一定速度和角度流过受热面时,具有一定动能的灰粒子,对受热面的每次撞击都会切削掉极微小的金属屑,使管壁逐渐减薄,此过程即为磨损。
磨损按其机理大致分为2种:一种是撞击磨损。
撞击磨损是指颗粒垂直撞击固体壁面,使其产生微小的塑性变形或显微裂纹,在长期大量的颗粒反复撞击之下,逐渐使塑性变形层整片脱落而形成的磨损。
另一种是冲刷磨损。
冲刷磨损是指颗粒切向冲刷固体壁面,切削掉固体壁面金属而形成的磨损。
影响对流受热面的磨损的主要因素是飞灰颗粒的动能。
它与飞灰颗粒的质量成正比,并与飞灰颗粒的速度成二次方关系;因此飞灰颗粒越大,速度越高,动能也越大。
飞灰颗粒的质量正比于单位时间内冲击到管壁金属表面上的飞灰量。
它与烟气中飞灰浓度有关,又与飞灰速度成一次方关系。
飞灰颗粒与管壁金属表面发生撞击的可能性系数或飞灰撞击率与飞灰颗粒的大小有关,飞灰颗粒越大,撞击的可能性越大。
通常将上述因素综合考虑,管壁金属表面的磨损量可表示为:式中:为管壁表面的金属磨损量,;为使用时间,;为颗粒的速度,飞灰颗粒很细,可近似地认为滑移速度为0,取为烟气速度,;为飞灰的撞击率,%;为烟气中飞灰的质量浓度,;为与煤种有关的常数;为与受热面材质有关的常数。
从公式(1)可以看出:1)对管子的磨损影响最大,起决定因素的是烟气的流速,流速增加一倍,磨损量则增加9倍。
因此,正确设计省煤器的形状,尺寸、和结构、控制烟气流速是设计者的首要问题。
锅炉的结焦、积灰和腐蚀及防止措施

锅炉的结焦、积灰和腐蚀及防止措施锅炉的结焦、积灰和腐蚀及防止措施作者: 韩峰单位: 包头第二热电厂一、锅炉的结焦1.结焦形成的原因。
(1)燃烧时供应的空气量不足或空气混合不充分,燃烧达不到完全燃烧,容易产生一氧化碳,因而使灰熔点大大降低。
(2)火焰偏斜。
由于燃烧调整不当或燃烧器的缺陷常会引起火焰偏斜,使最高温的火焰中心转移到炉墙近处,使水冷壁严重结焦。
(3)锅炉超负荷运行。
锅炉不合理地超负荷运行时,由于炉膛内热负荷过大,炉温升高,容易造成结焦。
(4)吹灰、除焦不及时。
运行中受热面上积聚一些飞灰是难免的,如果不及时清除,积灰后受热面变得粗糙,当有粘性的灰碰上去时很容易在上面形成结焦,刚开始由于形成结焦的壁面温度较低,焦质疏松容易清除,但如果不及时打焦,结焦将自动加剧,结焦量加大,而且越来越紧密,以致于很难去除。
2.结焦的危害。
(1)降低了锅炉效率。
当受热面上结焦时,传热量减少(因为传热系数大大降低),导致排烟温度升高,增加了排烟热损失,使锅炉的热效率降低,从而降低了整个发电机组的经济性。
(2)降低了锅炉出力。
水冷壁上结焦会直接影响锅炉出力,另外,烟气温度升高使过热汽温升高,为了保持额定的主汽温度,往往被迫降低锅炉出力。
(3)造成事故。
3.预防结焦的运行措施。
(1)堵塞漏风。
漏风量过大会促进结焦,如炉底漏风会使炉膛出口处。
结焦,空气预热器漏风,会使炉内空气量不足,也会导致结焦。
(2)合理调整燃烧,使炉内火焰分布均匀。
(3)保持合适的空气量。
空气量过大,炉膛出口烟温可能升高。
空气量过小,导致燃料不完全燃烧出现还原性气体,这些都会导致结焦,因而要控制好氧量值,保持合适的过剩空气系数。
(4)保持合适的煤粉过粗,会使火焰拉长,炉膛出口处容易结焦,同时,粗粉落入冷灰斗,在一定条件下会形成再燃烧,造成冷灰斗结焦,但煤粉过细则容易发自燃或爆炸,且制粉电耗也相应增加。
(5)发现积灰成结焦应及时吹灰或清除,运行中,应根据仪表指示和实际观察来判断是否是结焦现象。
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浅谈大型锅炉结渣与飞灰磨损的危害及预防措施南通天生港发电有限公司王伟内容提要:介绍锅炉受热面的结渣的诸因素与飞灰磨损的机理,分析锅炉受热面结渣对锅炉安全经济运行的危害,提出预防炉膛及其它受热面结渣的措施。
探讨受热面磨损的机理,分析影响磨损的因素,提出防磨损的途径或方法。
关键词:锅炉结渣飞灰磨损危害措施目前,火力发电厂锅炉受热面的结渣和飞灰磨损一直是威胁机组安全经济运行的主要因素,受热面爆漏造成的主设备非计划停运次数占火力发电机组非计划停运总次数的40~50%,有些机组这个比例数还要大。
直接威胁到电厂的安全运行,同时也给电网安全稳定运行带来了极大的困难。
如何解决受热面结渣和磨损已成为锅炉检修人员关注和研究的问题。
因此我们必须弄清锅炉结渣与飞灰磨损的形成机理从面有针对性地分析出实用的预防措施和方法。
【锅炉的结渣】一、锅炉受热面结渣对锅炉安全经济运行的危害固态排渣煤粉炉在燃烧过程中形成的熔融灰渣在凝固之前接触到受热面时,会粘结在上面,并积聚和发展成一层硬结的灰渣层,这种现象称为结渣。
其基本成因为:受热面的结渣发生于呈熔融状态的灰粒与壁面的碰撞,从而被黏附在壁面上。
因此产生结渣的条件首先是二者间的碰撞,其后灰粒呈熔融状态具有黏附在壁面上的能力。
炉内具有一定的温度分布,一般在煤粉炉火焰中心区域的烟温很高,有相当一部分灰粒呈熔融或半熔融状态;在靠近炉壁区域则烟温较低。
炉内的煤粉或颗粒会随气流而运动,或从气流中分离出来,在这分离的过程中,颗粒的温度会随它从高温区域到达壁面的运动速度、环境温度条件而改变。
如果存在足够的冷却条件,那些原属熔融状态的颗粒将重新固化,失去黏附能力,失去产生结渣的条件;反之产生结渣的程度即大,这就是受热面产生结渣的基本成因。
锅炉受热面结渣对锅炉安全经济运行的危害是相当严重的,可以归纳为下述几个方面:(1)、使炉内传热变差,加剧结渣过程。
水冷壁结渣后,由于灰渣层导热系数极小,即热阻很大,火焰辐射给受热面的热量不能及时传给管内工质,而聚集在灰渣层,使灰渣层表面温度急剧上升,高温烟气贴近灰渣层表面时,不能充分冷却,这就进一步加剧了结渣过程,产生了恶性循环。
同时,水冷壁结渣严重时,还会使蒸发量减少。
(2)、炉膛内结渣时,炉膛出口烟温将升高,引起蒸汽温度偏高或热偏差增大,这时为维持汽温,运行中要限制锅炉负荷。
部分水冷壁结渣会对自然循环锅炉和控制循环锅炉水冷壁热偏差带来不利影响。
(3)、水冷壁结渣较多时,多数并发高温腐蚀。
发生高温腐蚀的最重要的内在原因是燃料中的含硫量;而外部原因是由于水冷壁处于高温烟气的环境中,壁面温度又很高,当火焰贴近炉墙时,壁面邻近的区域中形成还原性气氛,使灰的熔点温度降低,加剧结渣过程。
并使管子表面产生高温腐蚀,腐蚀严重的现象通常出现在燃烧器区域。
(4)、使锅炉效率降低。
受热面结渣后,各段受热面出口烟温相应提高,使排烟损失增大。
当炉膛出口处的受热面结渣时将致使锅炉不能满负荷运行,甚至被迫停炉。
(5)、结渣可能堵塞部分烟道,增加烟道阻力和风机电耗;结渣严重时,大块渣落下,可能砸坏炉底水冷壁,造成恶性事故。
所以锅炉受热面的结渣不仅增加运行和检修的工作量,而且影响锅炉的安全经济运行。
严重时将被迫使锅炉减负荷,甚至被迫停炉。
二、影响受热面结渣的基本因素《1》、炉内的空气动力场,煤粉或灰的粒度和重度,这影响到烟气和灰粒在炉内的流动。
《2》、灰粒从烟气中分离出来与壁面的碰撞,既与煤粉细度,也与煤灰的选择性沉积相关的;《3》、由煤的燃烧特性、锅炉负荷及炉内空气动力场所构成的炉内温度场以及煤灰的熔融特性,这影响到与壁面碰撞的灰粒是否呈熔融状态具有黏结的能力,这也与受热面的热负荷,受热面的清洁程度相联系的。
炉内气流的贴壁冲墙既影响到燃烧过程,也促进颗粒与壁面间的碰撞;气流速度与流向的突变,促进颗粒从气流中分离出去,增加与壁面的碰撞的机会。
在相同的流动状态下,气流中愈粗、愈重的颗粒,愈容易分离出去,碰撞壁面的机率也多。
因此在煤粉炉中都需要进行空气动力场试验,通过调节各喷嘴出口的风速、风量来保证气流不致贴壁冲墙;在近壁面区域的速度梯度是小的,也限制煤粉中的粗粒。
由炉内空气动力场和煤粉的燃烧特性,决定了煤粉在炉内的释放热量分布;由空气动力场和受热面的吸热能力,决定了受热面的吸热分布,从而决定了炉内的温度场。
如果由此而造成的温度场使火焰中心与炉壁之间有一定的距离,近炉壁处是一个温度较低的区域,那么从高温区域分离出来的灰粒就具有被冷却成固体的较大机会,产生结渣的可能性就小。
当然这还与分离颗粒能在这一区域经历的时间,也就是运动速度相关,与煤灰的熔融特性相关,与灰的粒度相关。
较大的颗粒其热容量大,还热系数也小,不易冷却固化。
锅炉热负荷增大,炉内释放热量增大,在相同的炉内受热面条件下炉内总体的温度水平提高,与此同时,受热面的净热流密度(单位受热面热负荷)增大,壁面温度随之增加,近壁面区域的温度,既因炉内整体的温度水平也因壁面温度而增加,对接近灰粒的冷却能力随之减弱,容易导致受热面的结渣。
受热面的清洁程度降低将使壁面温度增高,其情况也相类似。
由此可以看出结渣的影响因素是复杂的,煤灰的熔融特性是主要的,但不是唯一的影响因素。
锅炉结渣是多种因素综合影响的结果,不过总是有几个关键因素起先导作用。
比较重要的因素是煤灰的熔融特性、水冷壁的冷却能力及火焰贴墙等。
三、防止结渣的措施和方法。
针对结渣的因素预防结渣主要从不使炉温过高,火焰不冲墙和防止灰熔点降低着手。
(1)、防止受热面壁面温度过高。
保持四角风粉量的均衡,使四角射流的动量尽量均衡,尽量减少射流的偏斜程度。
注意燃烧调整保持火焰中心尽量接近炉膛中心,切圆直径要合适,以防止气流冲刷炉壁而产生结渣现象。
(2)、防止炉内生成过多的还原性气体。
首先要保持合适的炉内空气动力工况,四角的风粉比要均衡,否则有的一次风口由煤粉浓度过高而缺风,出现还原性气氛。
炉膛过量空气系数不能太小,以防止水冷壁等受热面附近出现还原性气氛,防止结渣。
在这种气氛中,还原性气体使灰中Fe2O3还原成FeO,使灰熔点降低。
而FeO与SIO2等形成共晶体,其熔点远比Fe2O3低的多,有时会使灰熔点降低150-200度,将会引起严重结渣。
(3)、做好燃料管理工作,保持合适的煤粉细度,进行全面的燃料特性分析,特别是灰分分析及灰熔点和结渣特性分析。
尽可能固定燃料品种,清除石块,可将少结渣的可能性。
保持合适的煤粉细度,不使煤粉过粗,以免火焰中心位置过高而导致炉膛出口受热面结渣,或者防止因煤粉落入冷灰斗而形成结渣等。
(4)、加强运行监视,及时吹灰除渣。
要求运行人员精力集中,密切注意炉内燃烧工况,特别炉内结渣严重时,更应到现场监察结渣状况。
如发现过热汽温偏高、排烟温度升高、燃烧室负压减小等现象,就要注意燃烧室及炉膛出口是否结渣。
利用吹灰程控装置进行定期吹灰,以防止结渣状况加剧。
(5)、做好设备的检修工作。
检修时应根据运行中的结渣情况,适当地调整燃烧器。
检查燃烧器有无变形烧坏情况,及时校正修复。
检修时应彻底清楚结存灰渣,而且应做堵塞漏风工作。
(5)、采用不同煤种掺烧。
采用不同灰渣特性的煤掺烧的办法对防止或减轻结渣有一定好处。
对结渣性较强的煤种,在锅炉内产生严重结渣时,经掺烧高熔点结晶渣型的煤,结渣会得到有效控制。
不过,在采用不同煤种掺烧时,应知晓掺配前后灰渣的特性及选择合适的掺配煤种或添加剂。
【尾部受热面磨损的分析】一、飞灰磨损的机理携带有灰粒和未完全燃烧燃料颗粒的高速烟气,通过受热面时,粒子对受热面的每次撞击都会剥离掉极微小的金属屑,从而逐渐使受热面管壁变薄,这就是飞灰对受热面的磨损。
颗粒对受热面的撞击,可分为垂直方向(法线方向)分力和切向方向(切线方向)分力。
垂直方向撞击,可使管壁表面产生微小的塑性变形或显微裂纹,称为撞击磨损。
切向撞击则引起颗粒对管壁表面产生微小的切削作用,造成摩擦磨损。
大量灰粒长期反复撞击,产生上述两类磨损的综合结果,使得冲击角度在30度~50度范围内的金属管壁磨损最为严重。
二、影响磨损的主要因素:(1)、烟气的流动速度锅炉烟道中受热面管壁的磨损程度,与飞灰颗粒的动能和飞灰撞击的频率成正比。
而灰粒的动能与灰粒速度成平方关系,撞击频率与灰粒速度的1次方成正比。
因此,管壁的磨损量与飞灰颗粒冲击速度成3次方关系。
在实际运行中,由于灰粒与烟气之间有较大的滑移速度,又难以求得灰粒的实际冲击速度,在实践中,常用烟气流动速度代替灰粒冲击速度。
显然,烟气流动速度越高,磨损越重。
为降低磨损,降低烟速是有利的,但烟速降低,会引起积灰,而且烟速降低,使对流传热效果变差,会多消耗钢材。
因此烟速的确定,要综合考虑磨损、积灰和传热方面的因素。
(2)、灰粒的特性灰粒的形状对磨损程度有较大的影响。
有锐利棱角的灰粒比呈圆形的灰粒磨损较为严重。
而灰的颗粒直径越大,磨损也越重。
灰的颗粒密度越大,磨损也越严重。
当灰粒中SiO2含量增加时,磨损也加重。
(3)、飞灰浓度烟气中的飞灰浓度增加,单位时间内灰粒撞击管壁的频率增加,磨损加重。
因此,燃用多灰燃料时,磨损严重;烟气走廊等局部地方的烟气浓度也较高,磨损也严重。
锅炉中烟气由水平烟道转向竖井尾部烟道时,烟道外侧后墙处的飞灰浓度大,因而该处管子磨损严重。
烟气在转向室中转弯,造成靠后墙侧烟气流速大,飞灰浓度大,局部磨损严重。
(4)、管束排列方式与冲刷方式当烟气横向冲刷管束时,对于错列布置的管束,第二排的磨损量比第一排的要大两倍左右。
这是因为第二排的每根管子正对第一排管的两管之间,烟气进入管束后,流通截面变小,而烟气流速加大,使磨损加重。
以后各排的磨损量也均大于第一排,但小于第二排。
对于顺列布置的管束,第一排磨损较为严重,而后面各排受第一排遮挡磨损相对较轻。
灰粒对管壁圆周各处冲击磨损是不同的,对于顺列或错列布置的第一排管,最大磨损位置在迎风面两侧圆心角=45~60之间。
对错列布置的第二排管,最大磨损位置在=30~45之间。
当气流纵向冲刷管束时,磨损情况则较轻,一般只在进口处150~200mm处磨损较为严重,因为此处气流不稳定,气流经过收缩和膨胀,灰粒多次撞击受热面,以后气流稳定了,磨损就较轻。
(5)、气流运动方向。
当烟气流自上而下流动时,灰粒在重力作用下,其速度可能大于烟气速度,从而加重了冲击磨损的程度。
而当烟气自下而上流动时,在重力作用下,灰粒速度降低,对管壁磨损将会减轻。
(6)、管壁材料和壁温。
管壁材料的硬度Hb和灰粒硬度Hh的比值与管壁的磨损量有关。
当Hb/Hh<(0.5~0.8)时,称为硬磨料磨损,管壁容易被磨损。
当Hb/Hh>=(0.5~0.8)时,称为软磨料磨损,采用硬度较高管材可减小磨损。
运行中,管壁温度的高低也会影响磨损程度。