關于鍋爐吹灰對降低熱耗的探討

摘 要:鍋爐是以煤炭為燃料將其化學能轉變為熱能的設備，鍋爐在燃燒煤炭是，其爐內受熱面會有大量的積灰附著在表面，極大的降低了熱傳導效率，增加能源消耗，既不環保也不經濟，而且在管道堵塞嚴重時甚至會出現爆管，必須要停爐清灰，不利于系統的連續正常運行。在鍋爐的日常維護中，為延長鍋爐使用壽命，提高熱傳導效率，采用吹灰來解決積灰帶來的問題是目前最為有效的方法。本文對鍋爐積灰所帶來的危害及吹灰進行探討論述。

關鍵詞:積灰 吹灰 節能 降耗

中圖分類號:TK22文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(b)-0104-01

鍋爐在燃煤的時候需要由特定的設備將煤炭進行細化，研磨加工成顆粒極小的煤粉，使燃燒在短時間內完成，高效率的實現能量的轉換。在燃燒產生的煙氣中所含的顆粒直徑在10～30μm之間，在各種外力、熱泳及靜電引力的共同作用下會吸附在受熱的管壁上，結成積灰。機會層的熱傳導阻力較大，是同等厚度鋼制材料的五十倍，從而使熱傳導效率大大的降低。

1 積灰形成的原因分析

在煤炭燃料成分中，含有一些不可燃的成分，這些成分可以統稱為灰分?；曳謺阱仩t燃燒的過程中析出，其中一部分在鍋爐受熱的一面沉積下來，還有一部分會隨著燃燒產出的煙氣被帶出鍋爐。其中在鍋爐壁上沉積下來的灰又有兩種形態，一種是未到達煤灰熔點的沉積物在鍋爐受熱面上逐漸沉積形成的，稱為積灰。這類積灰多發生在有對流的受熱面上，即空氣預熱器與爐膛口這一段。另一種是溫度高于熔點被融化了的灰分在爐膛、出口、過熱器等溫度較高的受熱面上發生沉積，稱為結渣。積灰和結渣的形成是在物理、化學等各類因素的共同作用下，經過非常復雜的過程才形成的，按起不同性質特點分類方法也種類繁多。

1.1 疏松性積灰

灰粒子在其表面張力、與爐壁間靜電引力及其他附著力的相互作用下，在鍋爐爐壁的受熱面、管道的內表面逐漸聚集。開始時，積灰只是一下細小灰分在表面附著，但是經過鍋爐長時間的燃燒，在煙氣長期不斷作用下，管道的背面會形成一個渦流區，進入渦流區的灰分會繼續沉積，在管壁的外層表面上形成機構疏松的積灰。疏松性積灰因為生產于渦流區形態呈楔形，與管壁相交呈流線型，對煙氣通過不會增加其阻力。

1.2 粘結性積灰

在受熱面的正面，是形成的積灰其形態呈梳子狀，方向是迎著煙氣氣流方向。而且，粘結性積灰不與疏松性積灰相同的是，它的生長不會自動停止，會隨著鍋爐的使用和煙氣的流動而不斷增加。當積灰在受熱面的管壁間相連接，將使煙道堵塞增大煙氣氣流阻力，情況嚴重時必須關閉鍋爐進行清灰作業。

2 鍋爐積灰的危害

鍋爐受熱面積造成的危害主要體現在灰污和管壁腐蝕這兩個點。

2.1 受熱面灰污

鍋爐的輻射受熱面和對流受熱面因為受到積灰的污染而造成性能下降，稱之為受熱面灰污。除了按照積灰沉積的強度和顆粒特性的區別分為疏松性和粘結性外，按積灰在受熱面沉積所處位置及煙氣溫度的不同還可以分為，爐膛結渣、高溫粘結積灰和低溫粘結積灰。

對比灰污和金屬制的管壁的熱傳導系數，灰污層小于0.1w/(m·K)比金屬管壁要低上數百倍。即使是受熱面上只有輕度積灰，所造成的熱傳導阻值也將增加到全部熱阻的30%～50%。如果不及時對積灰進行清理，鍋爐的排煙損失將成倍增加，同時鍋爐的工作效率也會有1%～2%的降低。

在爐膛的燃燒器處，會有半熔及熔融狀態的碳灰沉積在表面形成結渣，結渣情況嚴重時甚至會沿爐膛一直發展到煙窗和爐底區域。結渣不緊能降低爐內的熱傳導量，導致排除爐膛的煙氣溫度增高，對受熱面和整個機組的安全構成影響。沉積在爐膛上部的結渣，有可能會由于體積過大而自行掉落，在其墜落的過程中，可能會引起較大波動觸發滅火保護系統，甚至將水冷管的管壁砸破，導致惡性事故發生。

2.2 腐蝕受熱面

受熱面的腐蝕可以分為兩種，一是高溫腐蝕，即受熱面表面的金屬材質發生的氧化反應產生的化學腐蝕。高溫腐蝕危害較大，腐蝕管壁可引發管道爆裂事故，嚴重影響整個機組的安全運行。因此，我國對鍋爐的參數要求標準較高，在使用有強腐蝕性燃料是，更應該注意高溫腐蝕所造成的安全隱患。低溫腐蝕是灰分對受熱面造成的酸性腐蝕，主要是在煙溫比較低的鍋爐尾部受熱面上發生的。在受熱面上凝結的硫酸，不僅自身酸性腐蝕，有很強的粘結性，而已能將周圍的灰分粘結，增加積灰的粘結性。在空預器也常常因為低溫腐蝕被積灰堵住，導致煙氣阻力提高。

3 受熱面吹灰

在鍋爐日常運行和維護中，對受熱面進行吹灰減少灰污，可以有效增加鍋爐的使用安全性，延長壽命，提高經濟性。

3.1 對爐膛結渣吹灰

爐膛內的結渣經過初始沉積層和一、二次沉積層形成，這三個階段。在初始沉積層階段清除爐膛受熱面是最為容易的，而后的兩個階段的清除難度就逐漸增大。當一次沉積層在其形成的過程中有燒結的發展，則沉積層的增加將無法阻值且不能清除。所以，應該在初始沉積層發展期間進行吹灰，才能清除結渣、有效地控制結渣。安置吹灰器必須要考慮到以下情況，首先要確保可以對爐膛內所要求吹灰的區域進行出掃，第二，要能持續吹灰直到將沉積物清除干凈。一般在會根據燃料的特點，結合實際情況選擇吹灰方式。

3.2 高溫對流面吹灰

高溫粘結性積灰會在高溫受熱面上產生，而且多在迎風面上生成。高溫粘結性積灰的生成也可分為三個階段。一階段中堿金屬鹽會在高溫的煙氣中以氣態的形式存在，其熔點低。煙氣在經過受熱面后會凝結下來，生成復合硫酸鹽，堿金屬的復合硫酸鹽比堿金屬硫酸鹽的熔點還要低，在經過高溫受熱面是就可達到熔融狀態，吸附飛灰。二階段時，熔融狀態的堿金屬復合鹽使沉積顆粒的燒結速度加快，大幅增加沉積物和高溫受熱面之間的粘結強度。三階段，高溫受熱面表面的沉積層會因燒結的作用，使得粘結基減少，從而堿金屬硫酸鹽可以繼續凝結，開始重復一、二階段。

由于高溫粘結性積灰燒結的強度較高，所以對其吹灰難度很大，不容易清除。可以采取對爐膛吹灰減少高溫受熱面上的積灰量，同時有效的降低爐膛內及膛口出的溫度。從而最大限度降低氣態的堿金屬鹽的產生，而且氣態堿金屬鹽不易在接觸受熱面前形成基質、固化。有效地控制氣態堿金屬鹽的沉積以及其燒結的的速度和強度。

3.3 受熱面上疏松性積灰的吹灰

疏松性機會一般會存在于對流面的上表面。疏松性積灰因為不存在可熔分成，所以其沉積物不會發生化學反應，而且附著強度較低。疏松性積灰在鍋爐剛開始工作是形成速度很快，而后逐漸減緩，逐漸趨近于一個固定常數。這個過程大概需要8～10h，而在3h左右的時候，灰污系數就可以到達80%。疏松性積灰會在短時間內快速的重新產生，并且達到較高的灰污系數。因此，在實際運行中，要綜合考慮確定吹灰的時間周期，既不能吹灰過頻，也不可周期過長，因為燒結的沉積層很難去除。

節能減排，綠色發展史我國經濟發展的長期發展方針，尤其是目前能源供應緊張，企業也面臨生存、發展的要求，提高能源利用率不僅對企業自身經濟效益有益，對全社會的進步和可持續發展也起到積極作用。