关于锅炉结渣的分析和对策

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燃煤锅炉炉内的结渣和控制

燃煤锅炉炉内的结渣和控制

燃煤锅炉炉内的结渣和控制在固态排渣煤粉锅炉中,熔融的灰粒粘结并积聚在受热面上的现象称为结渣或结焦。

结渣是指炉内高温烟气夹带的熔融或部分熔融的粘性灰粒碰撞在炉墙或受热面上,粘结形成灰渣层。

结渣是燃煤锅炉运行中较为普遍的现象,本炉的设计煤种为活鸡兔矿煤,具有中偏高结渣的特性,校核煤种也具有较强的结渣特性,因此,锅炉结渣的可能性是很大的。

一、结渣对锅炉运行的影响:1.受热面结渣时,会使传热减弱,工质吸热量减少,排烟温度升高,排烟热损失增加,锅炉效率降低。

为了保持锅炉出力,一方面必须增加燃料量,这就使煤耗增加;另一方面,增加燃料量的同时必须相应增加风量,这就使风机的负荷增加,风机耗电增加,厂用电率增加。

增加燃料量如果受制粉系统出力的限制,锅炉只能被迫降低出力运行;增加风量如果受风机出力的限制,加上烟气通道部位结渣造成局部堵塞而使风量无法增加,锅炉也只能被迫降低出力运行。

2.炉内结渣后,炉膛出口烟温升高,导致气温升高,加上结渣不均匀造成的热偏差,很容易引起过热器、再热器超温。

此时为了不使过热器、再热器超温,必须限制锅炉出力。

3.水冷壁结渣,会使水冷壁各部分受热不均,以致膨胀不均或水循环不良,引起水冷壁管的损坏。

4.炉膛上部水冷壁管结渣掉落时,可能会砸坏冷灰斗的水冷壁管。

5.冷灰斗处结渣严重时,会使冷灰斗出口逐渐堵塞,使锅炉无法继续运行。

6.燃烧器喷口结渣时,会使炉内动力工况受到破坏,从而影响燃烧过程的进行。

结渣严重时,会造成喷口堵塞,使锅炉被迫降低出力运行甚至停炉。

可见,结渣不仅严重危及锅炉的安全、经济运行,还可能迫使锅炉降低出力运行甚至停炉,而且增加了锅炉运行和检修的工作量。

所以应尽量减轻和防止锅炉结渣。

二、影响结渣的因素:产生结渣的先决条件是呈熔融状态的颗粒与壁面的碰撞。

炉内颗粒随气流运动,由炉内燃烧空气动力场决定气流向壁面的冲刷程度,决定灰粒与壁面碰撞的机率。

此外较大尺寸的颗粒容易从转向气流中分离出来,与壁面碰撞,因此急剧的气流转向与粗的煤粉细度是容易导致结渣的。

锅炉防结渣解决方案

锅炉防结渣解决方案

锅炉结渣原因及变化趋势燃煤电站锅炉结渣是影响锅炉安全经济运行的重要问题。

电站锅炉结渣主要指炉膛中的灼热灰渣与未燃尽的煤粉冲刷到水冷壁、屏式过热器等辐射受热面上呈液态或半液态粘附着,结成紧密的灰渣层。

受热面结渣后,传热效果降低,冷却能力下降,烟温会升高,又进一步加剧结渣的发展。

锅炉结渣特别是炉膛结渣对锅炉的安全经济运行及可靠性有很大的影响。

锅炉一旦出现结渣,轻则使受热面传热不良,排烟温度升高,降低锅炉效率;重则使燃烧工况恶化,迫使锅炉降负荷运行。

如果遇到大块炉渣落下时,可能会砸坏水冷壁管,并影响正常出渣。

有时出现炉膛正压,导致锅炉被迫停运。

通常,结渣的形成包括以下三个过程:(1)初始沉积层的形成炉管上灰沉积物迅速聚结的基本条件是存在一个粘性表面,粘性表面一般由硫酸钠、硫酸钙或钠、钙与硫酸盐的共晶体等基本物质组成。

粘性沉积物处于熔融或半熔融态,对金属或耐火材料具有润湿作用,并且灰成分一般也能相互润湿,这样由于粘附作用而形成初始沉积层。

(2)一次沉积层的形成随着初始沉积层的加厚,烟温升高,沉积速率加快,沉积物与沉积物之间以及沉积物与受热面之间粘接强度增加,沉积层表面温度升高,直至沉积到沉积层的熔融或半熔融颗粒基本不再发生凝固而形成粘性流体层,即捕捉表面。

(3)二次沉积层的形成捕捉表面形成后,无论灰粒的粘度、速度及碰撞角度如何,只要接触到沉积层的颗粒一般均会被捕捉,使沉积层快速增加,被捕捉的固体颗粒溶解在沉积面上,使熔点或粘度升高,从而发生凝固而又形成新的捕捉表面,直到沉积表面温度达到重力作用下的极限粘度值时的温度,使沉积层的形成不再加厚而使撞击上的灰粒沿管壁表面向下流动。

结渣速度取决于一次沉积层的形成过程,各沉积层的形成均以惯性沉积为主,是否结渣以及结渣的程度与煤种、炉温、空气动力场等有关。

针对某一种工况下,锅炉结渣稳定前后换热管半径对比图:经济效益粗略分析:。

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

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随着人们自身素质提升,措施对人们来说越来越重要,措施是一个汉语词语,意思是针对某种情况而采取的处理办法。

什么样的措施才是有效的呢?下面是店铺精心整理的锅炉结渣原因分析及预防措施,欢迎大家分享。

锅炉结渣原因分析及预防措施 1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性与安全性均带来不利影响,严重的结渣会导致锅炉被迫停炉,极大地影响锅炉的安全性和经济性。

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性: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性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;除渣操作时间长时,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,粗粉因惯性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。

生物质成型燃料锅炉结渣机理和预防措施

生物质成型燃料锅炉结渣机理和预防措施

生物质成型燃料锅炉结渣机理和预防措施一、结渣形成分析锅炉结渣是个复杂的物理化学过程,它涉及燃料的燃烧、炉内传热、传质、燃料的潜在结渣性、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程。

结渣过程主要是生物质中的灰分在燃烧过程中的形态变化和输送作用的结果,也就是灰粒沉积的过程。

影响灰粒沉积主要有四个方面:热迁移、惯性撞击、凝结、化学反应。

这也可以分为与固体颗粒有关的因素(热迁移和惯性撞击)以及与气体有关的因素(凝结和化学反应)。

灰粒在水冷壁的输运过程是结渣的重要环节。

灰颗粒的输运机理主要有三类:第一类是挥发性灰的气相扩散;第二类是灰粒的热迁移(热迁移是由于炉内温度梯度的存在而使小粒子从高温区向低温区运动,它是造成灰分沉积的重要因素之一);第三类是灰粒的惯性迁移,惯性力是造成灰粒向水冷壁面输运的重要因素,当含灰气流转向时,具有较大惯性动量的灰粒离开气流而撞击到水冷壁面使灰渣在管壁上粘接和结聚长大。

由于灰粒的形成机理及输运机理不同,灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程:一个为初始沉积层的形成过程。

对于具有潜在结渣性的燃料,初始沉积层主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝而形成。

对于潜在结渣性小的燃料,初始沉积层由挥发性灰组分的冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成。

初始沉积层具有良好的绝热性能使管壁外表面温度升高。

另一个沉积过程为较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上,当初始沉积层具有粘性时,它捕获惯性力输运的灰颗粒并使渣层厚度迅速增加。

由惯性输送的灰粒在初始沉积层上的粘接还与撞击灰粒的温度水平有关,当撞击灰粒的温度很高而呈熔融状液态时,很容易发生粘接使结渣过程加剧,对锅炉安全运行构成威胁。

可以总结为结渣主要是有烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒(碱金属硅酸盐)接触到受热面凝结下来,并在受热面上不断生长、积聚而成,也就是燃料灰沉积到受热面上即形成结渣。

结渣形成过程的示意如图1所示。

结渣是由熔融和半熔融颗粒撞击到受热面引起的,炉管上灰沉积物迅速聚结的基本条件是存在一个粘性表面,粘性表面一般认为由:硫酸钠、硫酸钙或钠、钙与硫酸盐的共晶体等基本物质组成,其中低熔点物质的生成和存在为结渣创造了条件。

锅炉结焦原因分析及处理措施

锅炉结焦原因分析及处理措施

锅炉结焦原因分析及预防措施在电站锅炉运行中,锅炉结焦是个长期存在并且一直困扰电站锅炉运行人员的主要问题,它的存在不紧影响了锅炉的经济性,并且对锅炉的安全运行也造成一定的影响。

电站锅炉主要以煤作为燃料,其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物质,这些物质在锅炉运行的过程中有时以各种各样的形式沉积在受热面的表面,造成受热面的结焦。

1. 锅炉结焦机理锅炉结渣是个很复杂的物理化学过程 , 它涉及煤的燃烧、炉内传热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程。

在燃料中都或多或少地含有灰分,特别是劣质煤的含灰量较多。

灰分状态变化时经历三种温度:变形温度DT,软化温度ST,熔化温度FT。

其中,软化温度ST在熔融特性温度中最为重要。

在固态排渣煤粉炉中,火焰中心温度高达1400℃~1600℃。

煤粉在炉膛内燃烧后一部分灰在炉内高温环境下呈熔化或半熔化状态。

正常情况下,由于水冷壁温度相对较低,灰渣粒在接近水冷壁管之前,以辐射换热的形式释放热量,其自身温度迅速降低而凝固,最终可能在水冷壁管上形成一层疏松的积灰,在锅炉运行中积灰层自行脱落或通过吹灰器吹落,灰层不至于发展为焦块。

若灰渣粒在到达受热面前未得到足够冷却成为凝固状态,而仍然具有较高粘结能力时,就容易粘附在受烟气火焰冲刷的受热面或炉墙上,产生结焦。

一旦结焦发生,由于焦层的热阻使得传热恶化,焦层表面因得不到充分冷却而温度很高,再加上焦层表面粗糙,炉内灰渣粒更容易粘附上去,加速结焦过程的发展,从而形成更大的焦块。

2. 结渣的危害2.1 锅炉效率下降受热面结渣后,使传热恶化水冷壁的吸热量降低烟气温度升高造成排烟温度升高,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;在炉膛出口处结焦,使锅炉通风阻力增大,厂用电量上升。

2.2 影响锅炉出力水冷壁结渣后,由于大量的结渣附着在水冷壁上,受热面内汽水混合物吸热效果下降,如保持燃料量不变,则锅炉的蒸发量将下降;炉膛出口烟温升高,蒸汽出口温度升高,管壁温度升高,当结焦严重时通风阻力的增大,增大引风机出力,当引风机出力到最大时被迫降低锅炉出力。

锅炉结渣对策

锅炉结渣对策

锅炉结渣对策
(1)调整锅炉配风方式:一次风各层给粉机转速从下到上逐渐递减(每层转速递减50~100r/m),二次风采用强倒三角配风(由上至下开度分别为100%、85~95%、75%、55~65%),从而降低火焰中心,降低炉膛出口温度
(2)锅炉煤粉细度控制在16~18%的合理范围,减少不完全燃烧,从而减少结焦
(3)控制合理的炉内过量空气系数。

过量空气系数增加,受热面的积灰、结渣趋势减弱。

主要归因于炉膛出口烟温降低,炉膛壁面处的烟温降低
(4)正常运行中要严格监视脱硫剂对锅炉参数的影响,如出现汽温异常、过热器管壁温度不正常升高、排烟温度升高等现象,应及时调整脱硫剂用量及锅炉负荷,必要时减负荷至各参数正常为止
(5)燃料专业做好配煤工作,不能单烧的煤种不能单独上到原煤仓,尽量避免煤种波动造成锅炉结焦。

其他方面
(1)经营部应尽量采购接近锅炉设计煤质的煤种,提高入厂原煤与锅炉特性的匹配程度。

(2)优化脱硫系统运行方式,设法在湿法脱硫方式投运前,控制给料机频率不能投入太高,及每次进入炉膛的脱硫剂用量,必要时可以降低负荷运行,尽量降低因脱硫造成过热器积渣的可能性。

火电厂锅炉结渣问题分析及预防措施

火电厂锅炉结渣问题分析及预防措施

近几年来,锅炉的发展非常迅速,国内300MW以上的机组,已成为我国电力的支柱。

随着锅炉容量的不断扩大,再加上引进的技术原因和安装过程中存在的问题以及锅炉运行水平没有能及时跟上,锅炉在运行中存在很多问题,对锅炉的安全运行与经济运行造成了很大的危害,锅炉结渣就是其中普遍存在的问题之一,下面就对结渣的机理、危害及预防逐一进行分析和总结。

一、结渣的危害在电站煤粉锅炉中,熔融的灰渣黏结在受热面上的现象叫结渣结渣对锅炉的安全运行与经济运行会造成很大的危害,其主要影响可归纳为下面几个方面:1、对炉内传热的影响而降低锅炉效率当受热面上结渣时,由于渣的导热系数很低,因而热阻很大,使炉内受热面的吸热能力大为降低,以致锅炉烟温升高,排烟热损失增加。

如果在燃烧室出口结渣,在高负荷时会使锅炉通风受到限制,以致锅炉内氧量不足。

如果在喷燃器出口结渣,则影响气流的正常喷射,这些都会造成化学不完全燃烧和机械不完全燃烧损失的增加,从而降低了锅炉效率。

2、降低锅炉出力受热面结渣会是烟温升高,从而使主汽温度升高,为了保证主汽温度,就需要降低锅炉出力。

3、高温腐蚀的出现在结渣前,灰和烟气复杂的化学反应,有时会出现高温腐蚀,而且锅炉压力的升高,就越容易缠上高温腐蚀。

4、造成受热面爆管结渣使受热面受热不均,再加上结渣形成的热偏差,很容易导致受热面爆管。

5、造成锅炉灭火和停炉结渣比较严重时,如果除渣时间过长,大量冷空气进入炉内,易形成灭火,有时大渣的滑落也可以将火压灭。

如果炉膛出口或者冷灰斗被封堵,还会造成停炉。

二、结渣的机理既然要介绍结渣的形成机理,就要首先介绍炉内受热面的沾污和积灰,受热面的玷污和积灰可以看做是结渣的前奏,它们之间是相互有机联系的。

那么是什么力量是灰粒沉积在受热面上的呢?一般来说只要有下列几个作用力:1、分子之间的吸引力。

当灰粒直径小于3µm时,分子间的吸引力就比灰粒本身重力大,使灰粒在受热面飞过时受到吸引。

2、重力沉淀。

锅炉结渣原因分析及预防措施(2)

锅炉结渣原因分析及预防措施(2)

锅炉结渣原因分析及预防措施(2)锅炉结渣原因分析及预防措施4、结渣原因分析.4.1炉内实际切圆太大切向燃烧在炉内形成强烈旋转上升的气流,气流最大切向速度的连线构成炉内实际切圆。

实际切圆是切向燃烧的一个重要参数,它对炉膛结渣、稳燃以及炉膛出的烟速、烟温偏差均有重要影响。

实际切圆偏大则易引起结渣,实际切圆偏小则影响燃烧的'稳定性,因此保证适中的实际切圆直径非常重要。

该炉假想切圆直径为∮864mm,冷态空气动力场试验表明实际切圆直径为8000—9000mm。

一般认为,实际切圆相比炉膛断面的当量直径的范围在0.4~0,8之间,综合考虑煤质特性及稳燃、结渣问题,对于烟煤应取较小值。

本炉的实际切圆相对直径大于0.7,运行时易造成水冷壁结渣。

4.2炉膛结构设计不合理从炉膛结构方面来看,炉膛断面越大,炉膛越高,越不易结渣。

该炉炉膛断面为正方形炉膛,宽度和深度都是11600mm,炉膛高度是40000mm,上一次风喷口至屏式过热器下沿的高度为13000mm,燃烧器整体高度为6835mm,这些数值与同容量锅炉相比均较小,导致炉膛容积热负荷、燃烧器区域壁面热负荷较高,增大了结渣的可能性。

4.3炉膛底部漏风严重该炉排渣机液压关断门由于损坏密封不严,造成炉底漏风十分严重。

炉膛漏风使炉膛内的温度水平降低,炉内吸热减少,炉膛上部温度升高,特别是炉底漏风,会使火焰中心上移,引起炉膛顶部受热面结焦。

该炉炉顶大屏结焦多属此种情况。

4.4燃烧器调整不合理产生还原性氛围该炉自投运以来由于煤粉流动性、干燥度及输粉管的通畅性等原因造成四角给粉不均匀的情况比较常见。

四角风粉不均会造成炉内局部缺氧燃烧产生还原性氛围,在这种气氛中,灰中熔点较高的fe0会还原成熔点较低的fe0,能使灰熔点降低300~350℃,大大增加了结渣的可能性。

4.5射流两侧补气条件差异较大该炉燃烧器轴线与水冷壁夹角al为42。

和a248°,两侧区域不对称,由于a2 >al,因此a2侧的补气条件比a1侧充分,a2侧的静压高于ai侧的静压,在此压差作用下,射流向al侧倾斜,气流容易贴边而产生结渣。

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关于锅炉结渣的分析和对策居广中南京市第二热电厂锅炉车间摘要:本文通过对锅炉从沾污、积灰、高温腐蚀和结渣的全过程的分析和煤灰化学成分、特性以及运行中炉内化学反应、烟气成分等影响因素的分析,认为锅炉结渣是一个比较复杂的过程,严重威胁锅炉安全、经济运行。

本文也论述了从设计、安装、调试和运行调整等方面采取有力对策。

许多电站锅炉的燃烧煤种严重偏离设计煤种,对煤灰的熔点、沾污指数、焦结性缺少试验,数据不清,造成锅炉结焦的情况比较多,这类问题应该引起燃煤电厂领导及有关技术人员的重视。

关键词:锅炉沾污积灰结渣高温腐蚀煤灰特性沾污指数焦结性燃烧调整空气动力场火焰中心煤,特别是劣质煤中,含有不少灰分。

锅炉运行中,容易产生结渣,影响锅炉运行的可靠性和经济性,甚至被迫停炉,对设备的使用寿命影响极大。

然而分析锅炉结渣问题,采取措施、对策,在运行中尽量消除,显得非常重要。

下面从几个方面论述结渣的机理和解决的方法。

锅炉受热面的结渣通常是沾污、腐蚀、积灰至结渣的过程。

按照锅炉结构和温度范围积灰、结渣的型式有三种:1 . 炉渣沉结类型:它通常发生在水冷壁、凝渣管、屏式过热器等辐射受热面上。

这主要是煤中灰分的熔点温度低,煤灰熔化型结渣。

它还与灰分的成分、结渣指数、焦结性、接触表面温度、形状以及受力大小、撞击方向等因素有关。

这种结渣发展很快,最为严重。

2 . 高温结合沉结型:它多发生在屏式过热器、对流过热器以及高温再热器的受热面上。

其特点是烟温已低于灰的变形温度,但由于灰分中对策碱金属(主要钠、钾)与灰中其它元素形成低熔点的硫酸盐沉结或烧结在受热面上,有时地质坚硬、密集,较难以清除。

在周围烟气中含有三氧化硫气体时,还引起受热面的腐蚀属称高温腐蚀,主要发生在高温、高压以上的锅炉上。

3 . 低温灰尘类型:它主要在受热面接近或低于烟气露点温度时,烟气中硫酸蒸汽凝结,酸液捕捉飞灰凝结而成。

除积灰外,还会产生酸腐蚀,统称低温腐蚀。

一般发上在低温省煤器、空气预热器等受热面上。

炉膛内由沾污引起,结渣一般有四种类型:1 机械沾灰:由于受热面表面粗糙和其它引力作用,使细粒飞灰堆积而形成疏松灰沾污层。

这种沾污易于用吹灰方法清除。

2 粘结沉积物:由于灰中碱土金属在高温烟气中升华而在冷的水冷壁等受热面凝结或由于粘结灰层中灰粒相互产生化学作用而形成低熔点化合物,由此沾污形成结渣。

3 密实粘结渣:这是由于灰粒间在炉内气氛下相互化学作用而被高温少结成密实积灰层。

沾污在受热面上。

它有较高的机械强度,难以清除。

4 液态渣层:当水冷壁受沾污后,使表面温度随沾污层增厚不断升高,最后使灰粒不断变成液态。

这样更易于不断粘结飞灰,到导致结果是液态流渣与积灰达到平衡。

在锅炉运行中,以上四种情况是交叉进行的,但不一定都存在。

要有煤种特性、炉内气氛以及燃烧工况而定。

根据积灰、结渣的三种型式和沾污、结渣的四种类型,锅炉沾污、腐蚀、积灰、结渣是一个十分复杂的过程。

我认为应从炉内力学、热化学、煤种灰分成份和特性以及燃烧调整等方面分析研究,寻找对策手段。

一、炉内受热面的沾污、积灰与灰粒在炉内的受力情况有关。

一般有以下八种力的作用,使灰粒沉积在受热面上。

1.分子间的吸引力:灰粒越细,此力作用越明显。

当灰粒小于3μm时,分子间的吸引力就大于灰粒自身重量力。

2.重力沉降:灰粒越大,可能是灰粒的重量力产生在受热面上沉降。

3.热泳力:细的灰粒飞近水冷壁时,较容易在温度差的作用下被水冷壁吸住。

4.机械网罗作用:受热面有铁锈,粗糙等易阻止灰的流动,附着灰粒。

5.气流脉动时对灰粒的摩擦力:气流的脉动主要指横向脉动,一般大于60~70μm的灰粒不随气流脉动,小于50μm的灰粒可能随气流横向脉动,而产生沾污积灰。

6.惯性分离作用:如炉内空气阻力不良,火炬(气流)直接冲刷水冷壁或在水冷壁附近产生停滞、涡流区,假象切圆过大,偏离等都有可能使灰粒分离沉积在受热面上。

7.由于灰粒旋转产生侧面作用力而出现的受热面沾污。

试验表明,灰粒在气流中旋转速度达每秒几百至几千转。

因而产生了和气流方向垂直的横向力,使灰碰在在受热面上沾污。

8.流动摩擦产生的静电吸引力:一般金属碱土金属带负电荷,碳和硫带正电荷,使灰粒聚集管壁。

根据灰粒的受力情况分析,灰粒在炉内的沾污、积灰或多或少是必然的。

所以,锅炉运行中,经常检查、分析受热面的积灰,及时做清灰工作十分重要。

二、炉内的高温腐蚀是沾污积灰至结渣的重要因素。

有时它们是互相牵制的,一般沾污是腐蚀的前奏。

高温腐蚀有硫酸盐和硫化物以及五氧化二钒这三种类型腐蚀。

下面分别论述高温腐蚀的机理。

(五氧化二钒主要发生在燃油炉上,不在此分析)1.硫酸盐型的高温腐蚀:受热面表面Fe2O3铁锈和沾污着极薄的细灰粒层是金属的保护膜。

在高温火焰下,升华的碱金属氧化物(如Na2O2、K2O等)冷凝在管壁的沾污层上,如果周围烟气中有SO3存在,则会发生如下反应生成硫酸盐:Na2O+SO3→Na2SO4K2O+SO3→K2SO4当硫酸盐层厚增厚,热阻加大,表面温度升高,而开始发粘、熔化,此时就要沾污更多的灰粒。

硫酸盐熔化时会放出SO3和烟气中的SO3又向疏松的渣内扩散,产生下列反应:3Na2SO4+Fe2O3+3SO3→2Na3Fe(SO4)33K2SO4+Fe2O3+3SO3→2K3Fe(SO4)3这样管壁Fe2O3被破坏,而K3Fe(SO4)3在584℃就就会熔化,进一步氧化而使金属损耗,同时,结渣不断增厚,此时铁的腐蚀为:10Fe+2Na3Fe(SO4)3→3Fe3O4+3FeS+3Na2SO410Fe+2K3Fe(SO4)3→3Fe3O4+3FeS+3K2SO4因此,Na2SO4、K2SO4不断循环产生,使腐蚀不断进行。

当运行中清灰或灰渣自行脱落时,使Na3Fe(SO4)3、K3Fe(SO4)3暴露在高温火焰中,产生如下反应:K3Fe(SO4)3→K2SO4+Fe2O3+SO3Na3Fe(SO4)3→Na2SO4+Fe2O3+SO3这样出现了新的碱金属硫酸盐层,在SO3的作用下,不断使管壁受到腐蚀。

2.硫化物的高温腐蚀:当炉内氧气不足或燃烧组织不良、煤粉与空气混合比、不佳时,尤其在管壁附近存在着还原气氛、并出现硫化氢气体时,就会产生硫化物的腐蚀。

开始时煤中的FeS2随煤、灰粒一起冲刷到管壁上,受热分解出自由原子硫和硫化亚铁:FeS2→FeS+[S]当管壁附近出硫化氢和二氧化硫气体时也可产生[s]H2S+SO2→H2O+[S]在还原性气氛中,由于缺氧,原子硫可能单独存在,当管壁温度达到350℃时,就产生了如下反应:Fe+S→FeS硫化亚铁继续缓慢氧化而生成黑色磁性氧化铁,即:3FeS+SO2→Fe3O4+3SO2这一过程使管壁腐蚀,增加了管壁粗糙度,导致积灰更加严重。

因此,受热面沾污是腐蚀的和重要条件,而腐蚀是受热面积灰至结渣的重要因素。

三、煤中灰分成分和特性对结渣的影响:煤中灰分成分多而复杂,由许多种氧化物和化合物以及矿物质等组成。

煤灰的一般成份和熔点列于下表中:煤灰化学成分范围煤灰的化学成分数据是当量氧化物的质量百分比,通常表达为:SiO2+Al2O3+Fe2O3+CaO+ MgO+ Na2O+ K2O+TiO2+SO3→100%P2O5含量极少,有时可忽略不计。

我国煤炭主要成分是SiO2、Al2O3之和达70%—90%,少数煤种Fe2O3成分较高。

根据美国研究表明,煤灰化学成分与锅炉炉膛中实际飞灰、陆地成分、水冷壁渣的化学成分有区别。

但是灰中的化学成分一般可以估计出煤灰和渣的特性。

在高温和炉内一些气氛作用下,灰中氧化物生成化合物,使灰熔点减低。

在其它条件下形成化合物,熔点一般也是降低的。

煤灰中的矿物质有上百种,这里就不列表说明了。

从下面表中可见,煤灰中的化学成分含量变化很大,许多物质的熔点大不相同。

煤灰中碱性成分的总量可达到5%—80%,碱性成分很高或者很低都具有较高的熔点;碱性成分在30%—40%之间的煤灰的熔点最低。

煤灰中酸性成分的总量可占20%—90%,通常酸性成分高的煤灰熔点高,且渣的粘性也高。

煤中硫分高,煤灰熔点高。

煤灰中的酸碱比例,不同的煤灰、酸碱比不同,其灰的熔点不同,通过试验说明,用结渣指数Rs 的大小可以反映锅炉结渣的程度。

即:Rs=Fe 2O 3+CaO+ MgO+ Na 2O+ K 2OSiO 2+ Al 2O 3+TiO 2×S 8S 8:干燥硫基分同理可根据灰的成分计算出沾污指数Rf 的大小:Rf=Fe 2O 3+CaO+ MgO+ Na 2O+ K 2OSiO 2+ Al 2O 3+TiO 2×Na 2ORs 越大,结渣越严重;Rf 越大,沾污越严重,且烧结强度也越高,沾污的灰越难以清除。

西安热工研究所研究了我国典型煤种,烧结强度与温度有关,温度越高,烧结强度越高。

但温度接近灰的熔化温度时,烧结强度急剧下降。

烧结强度与时间有关,烧结时间越长,烧结强度也越高,结渣也难以消除。

结渣指数没有考虑到SiO 2含量高低和CaO 助熔作用对熔点的影响。

因此Rs 是定性的分析。

硅铝比SiO 2/Al 2O 3(该值一般在0.8~4)为灰熔点分析提供补充资料,也就说同样的酸碱比,则硅铝比较高的煤灰具有较低的熔点。

另外,还有些物质(如CaO 、Fe 2O 3等)对结渣指数Rs 的影响及不在此分析了。

所要提一点,一般试验煤灰的熔点数据要比锅炉燃烧的煤灰熔点高些。

因此,实际锅炉运行中必须掌握这点差异。

四、 锅炉运行燃烧调整对积灰结渣的影响:1. 锅炉超负荷运行,炉膛容积热强度、断面热强度太高,炉膛温度超过灰的熔点温度,使熔化的灰粒溅到水冷壁上凝结。

2. 燃烧组织不良,火焰中心偏斜,引起局部结渣。

3. 四角燃烧切圆过大,旋流式燃烧器扩散角过大,使气流贴壁;火焰中心过上或过下都易产生水冷壁、屏式过热器等受热面结渣。

4. 煤粉过粗,炉膛负压过大,炉底漏风严重等,都可能引起炉膛出口结渣。

5. 煤粉过细,一次风量过小,一次温度太高,使煤粉着火过早,引起燃烧器周围结渣。

6.燃烧风量不足或煤粉与空气混合不佳,都会产生还原性气体(CO、H2等)同时产生还原反应。

Fe2O3+CO→2FeO+CO2Fe2O3+H2→2FeO +H2O此时,FeO与CaO、Al2O3、SiO2生成共生系统。

如:Al2O3.FeO+2FeO.SiO2,其熔点温度是1100℃。

CaO.FeO+CaO.Al2O3,其熔点温度为1200℃,这就是CaO有助熔作用的缘故。

当生成熔点很低的共生系统,结渣要增加几倍。

从以上四个方面的分析,了解了锅炉结渣的机理和因素,而且是相当复杂、自行加剧的过程。

我认为解决锅炉运行结渣问题,必须从锅炉设计和安装调试及锅炉运行燃烧调整全过程采取措施,即:“防、治”相结合。

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