電廠鍋爐受熱面積灰機理及其預(yù)防措施研究

景長慧

大唐南京發(fā)電廠 210059

摘要：在電廠鍋爐運行中，積灰是較為常見的情況，對于鍋爐的熱效率將產(chǎn)生較大的影響。在本文中，將就電廠鍋爐受熱面積灰機理及其預(yù)防措施進行一定的研究。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；受熱面積灰；機理；預(yù)防措施；

1 引言

在電廠運行中，燃煤是重要的能源類型，在燃煤實際燃燒中，不可避免的會產(chǎn)生一定數(shù)量的煙塵與飛灰，當(dāng)這種帶灰氣流經(jīng)過受熱面時，則會由于不同因素的影響使其逐漸在受熱面上沉積，最終形成積灰，進而對鍋爐的熱效率產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。為了對該種情況進行解決，就需要我們能夠在把握積灰形成原理的基礎(chǔ)上予以針對性的防治。

2 積灰分類及危害

根據(jù)積灰形成部位以及自身形態(tài)的不同，可以將其分為以下幾種類型：第一，粘結(jié)性積灰。該類積灰又可以分為高溫以及低溫粘結(jié)性積灰。其中，高溫類型主要產(chǎn)生在鍋爐高溫對流受熱面區(qū)域，也可能產(chǎn)生在爐膛受熱面區(qū)域。在積灰粘結(jié)的過程中，會產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)、形成具有較高粘性的反應(yīng)物，最終形成較為堅硬的粘結(jié)灰。低溫類型則主要形成在預(yù)熱器冷段區(qū)域，積灰與冷凝在管壁上的硫酸形成以硫酸鈣為基質(zhì)的水泥狀硬質(zhì)灰層；第二，松散性積灰。該種積灰類型主要是由于煙氣中的灰粒以物理方式在受熱面上沉積所形成的，具有著較為松散的質(zhì)地特點。除了在空氣預(yù)熱器冷段位置非常容易形成低溫粘結(jié)性積灰來說，其他區(qū)域大部分都屬于松散積灰類型。而當(dāng)具有較高含塵量煙氣流經(jīng)高溫受熱面時，也會在灰層表面沉積而形成松散外灰層。

在鍋爐運行中，無論是何種類型的積灰，都將對鍋爐運行產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。由于鍋爐受熱面積灰導(dǎo)熱系數(shù)較小，當(dāng)產(chǎn)生積灰情況時，受熱面熱阻將逐漸增加，在降低傳熱效果的同時增加排煙熱損失，進而使鍋爐整體熱效率遭到降低。如果積灰情況較為嚴(yán)重，甚至?xí)煔馔ǖ喇a(chǎn)生堵塞，導(dǎo)致停爐情況發(fā)生。

3 電廠鍋爐受熱面積灰機理及其預(yù)防措施

3.1 松散性積灰

3.1.1 積灰區(qū)域

在鍋爐低溫再熱器以及過熱器的管背上非常容易形成具有松散特征的積灰層，其所處煙道位置的溫度一般在650℃左右，低熔灰已經(jīng)成為固體顆粒狀態(tài)，且此時金屬氧化物蒸汽也已經(jīng)完全凝結(jié)。在該種狀態(tài)下，煙氣流中所具有的顆粒大小一般都在200微米以下，當(dāng)該種具有較多顆粒的氣流以橫向方式對管束進行沖刷時，則會在管背位置形成渦流區(qū)，其中，在30微米以下的灰粒則會附著在管道背風(fēng)區(qū)域。由于煙氣流是以直接的方式對管道正面所具有的積灰進行沖刷，則會此區(qū)域積灰層的形成具有著一定的破壞效果，進而使管道背面同正面相比具有著更為嚴(yán)重的積灰現(xiàn)象。

3.1.2 積灰產(chǎn)生

在煙氣中，其中所具有的飛灰具有著不同的直徑。其中：細(xì)徑灰群會隨著煙氣流動表現(xiàn)出流線運動，且在管道表面的積灰情況較輕；粗徑灰群同細(xì)徑灰群相比則具有了更大的動能，其在對管道表面灰層進行撞擊時具有著一定的沖磨管壁的作用，且對此區(qū)域的灰層具有著一定的破壞；中徑灰群在實際圍繞管道進行流動時，由于灰粒在具有運動時存在著較強的慣性，則將直接同管道進行接觸并在管道外表面逐漸沉積，可以說是松散性積灰層形成的重要灰群。而正是基于上述特點，中徑灰和粗徑灰則具有著相反的作用，且中徑灰在管道表面的沉積以及粗徑灰對于管道的動態(tài)平衡情況將共同對最終的灰層厚度進行確定。即在一開始，飛灰會以較快的速度進行積聚，而當(dāng)積灰達到一定厚度時，則會受到來自氣流的沖刷影響，并在長時間的沖掉灰、積聚灰的平衡下獲得穩(wěn)定厚度。

3.1.3 防治措施

對于松散性積灰，可以從以下方面進行防治：第一，要對吹灰裝置進行科學(xué)的設(shè)計與布置，并在實際運行時對合理的連續(xù)吹灰時間以及間隔時間進行確定；第二，在實際設(shè)計時，需要保證能夠具有合理的煙氣流速。對于額定負(fù)荷而言，一般情況下要保證煙速在5m以上，而對于具有較高升華物質(zhì)含量的情況，則需要適當(dāng)提升煙速；第三，可以按照錯列、緊湊以及小管徑的方式進行對管束進行布置。但對于具有較強粘結(jié)性以及易結(jié)渣的情況而言，則不適合使用該方式。

3.2 粘結(jié)性積灰

3.2.1 積灰區(qū)域

對于具有較低熔點的飛灰，其在爐膛高溫?zé)煔鈪^(qū)一般呈現(xiàn)為揮發(fā)狀態(tài)，并隨著爐膛中煙氣流順著煙道流動。而高溫再熱器以及過熱器中，其煙道溫度一般都會在700℃以上，且在煙氣中還沒有完全凝固的低熔點灰也會凝固到再熱器以及過熱器的表面上最終形成粘性灰層。同時，部分高熔灰以及中熔灰也吸附在了粘性灰層當(dāng)中，并在長期作用之下同煙氣中的三氧化硫在反應(yīng)之后形成硫酸鹽灰層。隨著時間的發(fā)展、這部分灰層厚度的增加，其外表面溫度在逐漸提升的情況下，低熔點灰所具有的冷凝作用則會逐漸降低，且在已凝固灰層表面的中、高熔點灰則繼續(xù)進行動態(tài)沉積，最終形成容易清除、具有多孔松散特點的外灰層。而在內(nèi)灰層方面，其內(nèi)部堅實程度則稱之為燒結(jié)程度，其所具有的強度越大，灰層就越難以清除。其中，強度同燒結(jié)時間、氧化鉀元素含量以及管道溫度都具有著較為密切的關(guān)聯(lián)，且會隨著時間的發(fā)展強度逐漸增大。

3.2.2 積灰產(chǎn)生

在該種積灰方式中，堿金屬升華是非常重要的積灰產(chǎn)生原因：在燃燒過程中，燃料中存在的氧化鉀以及氧化鈉則會形成氣態(tài)類型，并隨著煙氣到達高溫對流受熱面區(qū)域。由于該區(qū)域所具有的相對溫度較低，這部分元素則將直接冷凝在表面位置。其中，所存在的金屬氧化物會同煙氣中存在的SO3發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽，且由于管壁鋼面也具有著一定的催化作用，也能夠在一定程度上加速該反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)硫酸鹽形成之后，其則會同飛灰中存在的氧化鐵等元素發(fā)生反應(yīng)形成復(fù)合硫酸鹽，該產(chǎn)物在600至800℃間處于熔化狀態(tài)，且具有較強的粘性，并因此形成灰層。

3.2.3防治措施

對于粘結(jié)性積灰，可以按照以下方式進行防治：第一，要做好吹灰裝置的設(shè)置，在保證其數(shù)量能夠滿足要求的同時輔以不同的吹掃方式，以此獲得較好的綜合吹掃效果。而在鍋爐剛剛開始運行時，就需要對吹灰裝置進行投入，避免受熱面在已經(jīng)粘貼灰分的情況下難以進行清除。而在實際運行中，則需要按照一定順序，以科學(xué)、定期的方式進行吹灰；第二，在對爐膛進行設(shè)計時，需要做好Qv以及Qa的選擇，避免含量過高，能夠較好的減輕結(jié)渣現(xiàn)象；第三，對對流受熱面進行正確的設(shè)計與布置。根據(jù)相關(guān)研究，錯列同順列相比具有著相對較好的積灰情況，而通過對橫向間距的適當(dāng)加大，則可以有效降低管列間搭橋堵塞的情況。而如果所使用的燃料本身就具有著較為嚴(yán)重的粘結(jié)傾向，則可以大節(jié)距、順列方式對對流過熱器進行布置，能夠較好的起到降低積灰的效果。

4 結(jié)束語

在上文中，我們對電廠鍋爐受熱面積灰機理及其預(yù)防措施進行了一定的研究，需要在實際工作中能夠把握積灰類型，以針對性措施的應(yīng)用做好處理。

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