淺談燃木材鍋爐對流管束積灰及清灰措施

熊東勇

(廣西柳鍋鍋爐制造有限公司,廣西柳州 545005)

淺談燃木材鍋爐對流管束積灰及清灰措施

熊東勇

(廣西柳鍋鍋爐制造有限公司,廣西柳州 545005)

木材是一種比較原始的燃料,傳統燃燒方式的效率不高,而且會產生大量的煙塵,給環境帶來嚴重的污染。但是在某些特殊行業,仍然將木材作為鍋爐的主要燃料。本文就從燃木材鍋爐對流受熱面產生積灰的特點和原理入手,介紹一些常見的清灰措施。

燃木材鍋爐 對流管束積灰 清灰措施

目前,我國仍有一部分鍋爐將木材作為主要的燃料,木材在鍋爐中燃燒的質量和效率并不高,在木材燃燒的過程中,會產生大量的煙塵。這些煙塵在經過鍋爐的過熱器、省煤器、空預器等對流受熱面時,因為灰的特性、煙氣流速、是否有效吹灰等原因,會造成對流受熱面就產生積灰。這些積灰不僅使對流受熱面的熱阻增大,傳熱變壞,使鍋爐效率和蒸發量下降;還對與煙氣接觸的表面造成灰腐蝕,縮短受熱面管子的使用壽命,嚴重的時候還會造成鍋爐的安全事故。所以,我們要從木材灰的特性、對流受熱面的積灰原理入手,著重解決對流管束的清灰問題。

1 木材灰的成分及其特性

木材的灰分在燃料中分布比較均勻,含有較多種元素,其中Si、K、Na、S、Cl、P、Ca、Mg、Fe是導致結渣和積灰的主要元素。木材的種類不同,其燃燒后產生的灰的熔點也變化很大。而且飛灰的粒度相對較小,易于被煙氣從爐膛中帶出,從而加大對流受熱面的積灰可能。

2 對流管束積灰產生的原理

對流管束積灰是指在鍋爐的對流面形成的一種飛灰聚集的現象。根據積灰的強度來進行劃分,可以分成松散型積灰和粘結性積灰。

第一,松散性積灰。此種積灰是一個物理性過程,積灰主要出現在管子的背風面,只有在含灰氣流的速度很低時,才會在迎風面上產生,積灰的程度與煙速、灰粒大小、灰的濃度及受熱面的結構有關。第二,粘結性積灰,粘結性積灰的產生是一個物理——化學過程,即煙氣中的飛灰經過物理化學反應過程,使灰粘在管壁上,它具有堅實、硬結狀、不易除掉等特點,此種灰對鍋爐運行危害大。這種積灰可以分為高溫粘結灰和低溫粘結灰。

燃木材鍋爐對流管束積灰產生的原理非常復雜,目前尚無準確定論,但目前主流的看法認為,這種在鍋爐對流面形成的積灰主要是在靜電力和表面張力的雙重作用下形成的。這是因為,木材燃燒所產生的飛灰顆粒相對較小,所以具有的表面能比較大。當飛灰的顆粒和鍋爐的管壁發生接觸時,飛灰顆粒和管壁產生的吸附力要比飛灰顆粒本身的重力大,飛灰就會被吸附到鍋爐的管壁上。一般情況下,木材燃燒所產生的飛灰顆粒,直徑會在3-5μm之間。再加上煙氣流中的灰塵會產生一定的靜電,若飛灰顆粒的直徑不超過10μm,在靜電的作用下,飛灰顆粒本身的重力也會被克服,從而使飛灰被吸附在管壁上,形成積灰。

3 清除對流管束積灰的主要措施

鍋爐對流管束積灰會受到木材的特性、燃燒溫度和對流管束結構差異的影響,所以導致還沒有一種能徹底解決這一問題的有效方法。只依靠鍋爐的設計和工作方式的轉變并不能從根本上解決鍋爐對流管束的積灰問題,所以還需要我們進行更深入地探索。通過大量的實踐證明,使用吹灰器,并保證一定的數量,就能很好地清除對流受熱面的積灰,并具有較好的預防對流面積灰的作用,顯著提高鍋爐的效率,并延長鍋爐的使用壽命,為保證鍋爐的安全生產提供堅實的后盾。

(1)使用氣體或者蒸汽吹灰的方式。如果鍋爐對流受熱面之間間隔的距離比較小且煙氣溫度相對較低,就可以使用氣體或者蒸汽的吹灰方法來清除積灰。在這種情況下,可以采用固定式吹灰器來進行清灰處理。固定式吹灰器的吹灰管具有多噴嘴和不退出的結構。鍋爐尾部對流受熱面進行固定吹灰噴嘴的形狀有很多,例如圓柱形噴嘴、拉法爾形噴嘴、長方形噴嘴等。在使用這種吹灰方式時,一定要確保吹灰器的安裝位置非常準確。否則,就會對鍋爐的受熱面管子造成嚴重的磨損。

(2)使用鋼珠進行清灰處理。鋼珠清灰主要是針對規模較大的鍋爐而言的。具體操作就是在鍋爐尾部的上端將鋼珠倒在換熱管上。該方法的主要原理就是利用鋼珠和管道之間因為碰撞而產生的力量清除積灰。鋼珠清灰最大的優勢就是對松散性積灰和粘結性積灰都能進行有效清除,鋼珠能重復使用,還能降低風機電耗等優點。

鋼珠清灰的結構是由四個部分所組成的,即輸送、傳播、收集和分離。采用這種方法需要在鍋爐尾部的對流受熱面的一側安裝一個鋼珠收集器或者是鋼珠的儲存器。如果鍋爐需要清除積灰,只需要打開箱門,這樣鋼珠就會在自身的重力作用下滑落,然后利用專門的傳播器,將鋼珠分配到對流受熱面上。這樣通過鋼珠的撞擊作用,積灰就會和鋼珠一起,進入到煙灰分離器中,對鋼珠進行清潔,之后再回到鋼珠的收集箱中,實現鋼珠的循環利用。

(3)利用激波吹灰的方法進行清灰處理。激波是利用乙炔(煤氣、天然氣、液化氣)等常用可燃氣體和空氣,經過各自的流量測控系統后,按一定比例進行均勻混合,然后送入燃燒室中燃燒。與常規的燃燒過程和燃燒方式有所不同,燃氣脈沖燃燒是利用不穩定燃燒氣體在高湍流狀態下,產生壓縮波,形成動能、聲能、熱能。這種燃燒速度較快,燃燒產生的氣體壓力被限制在一定的范圍之內,在輸出管的噴口處發射沖擊波能與積灰狀況適應。通過沖擊波的作用使受熱面上的積灰脫落,將被污染受熱面上的灰塵顆粒、松散物、粘合物及沉積物除去,達到降低鍋爐尾部排煙溫度,提高鍋爐熱效率。

4 結語

綜上所述,燃木材鍋爐對流管束積灰的形成過程是非常復雜的。為了減少對流受熱面積灰對鍋爐造成的影響,在鍋爐的日常工作中,需要根據積灰產生的原理及鍋爐運行的實際情況,采取針對性的清灰措施。同時,在做好吹灰工作的同時,還應該加強清灰的力度,對清灰的方法進行創新,這樣就能很好地解決鍋爐對流管束積灰的問題。

[1]王麗娟,楊國輝.工業油爐對流受熱面管束爆管原因及預防[J].管道技術與設備,2011,03(11):31-33.

[2]王曉瑜,張冬潔,徐建炎,等.余熱鍋爐結構形式及運行特性研究綜述[J].中國有色冶金,2012,01(32):40-45.

[3]張永峰.48t/h燃煤注汽鍋爐本體結構優化研究[D].東北石油大學,2013.

[4]鄭麗.鋅焙燒余熱鍋爐蒸汽清灰技術探討[J].甘肅冶金,2013,01(8):24-26.

[5]茍海軍,馬新友,宮彥杰,等.淺談燃油鍋爐積灰的危害和清灰的改造方案[J].中國科技博覽,2011(11):296.