關(guān)于電廠沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢及防范的分析

劉偉國

摘 要：在燃煤電廠運行的過程中，因為原料的特殊性，所以在燃燒的過程中產(chǎn)生大量的灰塵，灰塵附著在鍋爐內(nèi)壁，由于灰塵的導(dǎo)熱性能較低，所以會影響鍋爐的燃燒熱效率。為了提高鍋爐燃燒工況，需要進(jìn)行吹灰處理。目前水力沖灰是主要的吹灰方式，但是輸灰管在長期運行的過程中，由于各種原因會導(dǎo)致管內(nèi)結(jié)垢，嚴(yán)重影響到?jīng)_水水系統(tǒng)的運行效率，提高運行成本。所以需要對電廠沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢機(jī)理進(jìn)行分析，然后提出合理的防范措施，以提高電廠整體運行效率。

關(guān)鍵詞：沖灰水系統(tǒng) 電廠 結(jié)垢 防垢

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0031-02

水力沖灰是電廠用于鍋爐除塵的常見方法，而在除塵的過程中，灰漿在流經(jīng)輸灰管時會在管內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。隨著結(jié)垢厚度的增加，導(dǎo)致輸灰管內(nèi)徑變小，增加流通的阻力，由此會降低沖灰水系統(tǒng)的整體運行效率，增加電耗。而在有些電廠中還會利用灰水泵和回水管道將沖灰水輸回，從而再次利用，而在灰水泵和回水管中也會產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，嚴(yán)重的情況下會導(dǎo)致水泵出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，甚至造成鍋爐沖灰沖渣的沖洗管等部件的堵塞，直接影響到整個系統(tǒng)運行的安全性。沖灰水系統(tǒng)的結(jié)垢，會直接影響到鍋爐的除灰效率，進(jìn)而降低鍋爐燃燒熱效率，對整個電廠的生產(chǎn)水平造成影響。所以需要對沖灰水系統(tǒng)的結(jié)垢機(jī)理進(jìn)行分析，然后根據(jù)實際情況所需有針對性的采取防范措施，降低和緩解沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢，為提高電廠運行效率創(chuàng)造有利的條件。

1 沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢機(jī)理

在對沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢進(jìn)行一系列的研究表明，主要是煤粉在經(jīng)過物理、化學(xué)的作用下轉(zhuǎn)移到管道的過程。輸灰管在運行的過程中，灰漿中的顆粒在灰泵的作用下會對管內(nèi)壁造成沖擊，由此加劇管道內(nèi)壁的磨損。在結(jié)垢以及管內(nèi)壁磨損的雙重作用下，就會導(dǎo)致水系統(tǒng)輸灰管結(jié)垢。結(jié)垢還與燃煤種類、水灰比、除塵器形式、管材、鍋爐以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)運行方式有關(guān)。

1.1 燃煤種類

游離CaO是輸灰管結(jié)垢的主要元素，而不同的燃煤種類，其中所含的游離CaO的比例也不相同，所以選擇適宜的燃煤種類很重要。游離CaO對于灰水的水質(zhì)以及穩(wěn)定性有重要影響，所以電廠在選用CaO含量低的燃煤時，輸灰管中出現(xiàn)結(jié)垢的現(xiàn)象較少。

1.2 水灰比

灰水中所含有的化學(xué)成分導(dǎo)致輸灰管結(jié)垢的主要因素，而水灰比會對灰水中的化學(xué)成分有所影響。水灰比越小，Ca2+的含量就越多，由此結(jié)垢現(xiàn)象越明顯。

1.3 除塵器形式

在選擇除塵器時，不同的運行方式會對結(jié)垢產(chǎn)生不同的影響。在使用水膜式除塵器時，由于能夠有效的降低煙氣中的SO2，CO2及少量的SO3，所以灰水會呈現(xiàn)弱酸性，不利于結(jié)垢的形成，但是會對管壁造成一定的腐蝕性，所以水膜式除塵器相對于干式除塵器而言在改善結(jié)垢方面會有一定的優(yōu)勢。

1.4 管材

結(jié)垢與輸灰管內(nèi)壁的性能有很大的關(guān)系，如果管內(nèi)壁比較光滑，并且親水性較差，那么CaCO3晶體就不容易附著，結(jié)垢現(xiàn)象會降低。相反，如果管道內(nèi)壁磨損嚴(yán)重，具有很強(qiáng)的親水性，那么CaCO3晶體就很容易附著管內(nèi)壁，由此增加結(jié)垢的的形成。

2 沖灰水系統(tǒng)防垢措施

在了解沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢的機(jī)理之后，就可以有針對性的采取防范措施。總的來講，主要有化學(xué)方法和物理方法來進(jìn)行除垢和防垢。主要的做法就是防止灰漿在管內(nèi)結(jié)垢，破壞其結(jié)垢機(jī)理。可以利用化學(xué)方法通過添加化學(xué)試劑來改變成垢的時間和位置，可以加速CaCO3的生成速度在其進(jìn)入管道之前就成垢，從而確保管道內(nèi)流量；還可以延遲CaCO3的生成速度，在流出管道后再結(jié)垢，不對管道造成影響；也可以不管成垢時間和位置，但是需要采取措施降低管道內(nèi)壁的附著性，從而與灰一起流出管道。具體的防垢措施主要有以下幾種。

2.1 化學(xué)防垢法

化學(xué)防垢是應(yīng)用較早也是最為普遍的做法，通過化學(xué)反應(yīng)起到防垢的作用。

2.1.1加酸法

沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢主要是因為灰漿中CaCO3的含量較高，所以容易附著于管壁，從而形成結(jié)垢現(xiàn)象。而利用加酸法，就是根據(jù)酸堿中和的原理，向排水管或者灰漿泵入口加入工業(yè)鹽酸，從而降低灰水的PH值，可有效防止結(jié)垢。但是由于生產(chǎn)的需求較大，所以需要加入大量的鹽酸，成本費用較高。此外，鹽酸對管道以及設(shè)備具有腐蝕作用，會縮短設(shè)備的使用壽命，所以在加酸的同時還需要加入緩蝕劑，以降低對設(shè)備造成的腐蝕。加酸還存在環(huán)境污染的問題，加入的鹽酸會隨灰水排入灰場，容易對環(huán)境造成二次污染。雖然加酸的成本費用較高，但是由于操作簡便，且防垢效果好，所以仍是目前應(yīng)用較為普遍的做法。

2.1.2爐煙處理法

這種方法是利用爐煙以廢治廢。將爐煙通入灰水以降低灰水pH值，達(dá)到防止灰管結(jié)垢的目的。這種方法的缺點是處理效果波動大，難以適應(yīng)煤種的變化，且耗電量大，腐蝕問題較突出，維護(hù)工作量大，此外，還要求灰管距離不能太長等。過去曾采用過此法，近年已不多用。

2.1.3 管前預(yù)結(jié)晶

該工藝著眼點在于提高粉煤灰中游離CaO在管前的溶出速度和CaCO3的結(jié)晶速度，將CaCO3的結(jié)晶過程提前到灰漿池中完成，使灰水進(jìn)入灰管后不再生成CaCO3。例如采用攪拌方式提高游離CaO的溶出速度；增加灰漿池容積等。該工藝在某電廠實驗結(jié)果表明，防垢效果在80%左右。但對200MW以上的大型電廠，該工藝因占地面積和攪拌方式的限制，不宜使用，此法適用于灰中游離CaO溶出速度較快的電廠。

2.1.4活性晶種與惰性晶種混合防垢法

在CaCO3結(jié)晶過程中，晶核的數(shù)量與成核效率決定晶體的成長速度。該法是通過引入晶種，增加溶液中的晶核數(shù)量，降低Ca2+和CO32-形成結(jié)晶的能力，提高結(jié)晶速度，使溶液過飽和度降低到合理的水平。

2.2 物理防垢法

物理除垢法因為效果還不夠理想，所以沒有化學(xué)法應(yīng)用的廣泛。物理法主要有機(jī)械除垢法、人工除垢法、靜電法、磁法、超聲波法及電解法。采用機(jī)械法和人工法，不僅耗時耗力，并且會對管道造成一定的損壞；電磁法具有孔蝕性，危險系數(shù)較高；靜電法和磁法的效果較好。

2.2.1人工及機(jī)械除垢法

采用人工除垢，需要準(zhǔn)備足夠的沖灰管來替換原有管道，對管道進(jìn)行輸流分段，對結(jié)垢的管道進(jìn)行敲打。此種方法會消耗大量的人力、物力，浪費時間，并且會對管道造成一定的損壞。而機(jī)械除垢法主要是利用高壓水流或者彈丸沖擊等機(jī)械力來除垢，耗費周期較長。但是兩種方法都存在一定的弊端，就是對于不便拆換和直角等特殊位置的管道，無法使用，只能通過加酸來處理，但是費用就會增加，所以應(yīng)用程度較低。

2.2.2 磁化處理

磁化法主要是在磁場的作用下改變灰水及水中的離子特性來進(jìn)行防垢，可以在回水管和回水泵處安裝磁化器，來改變灰水中離子的結(jié)晶速度、晶粒的大小以及晶體結(jié)構(gòu)，使晶體結(jié)構(gòu)硬度降低，能夠與灰水一起流出管道，不在管道上結(jié)硬垢。這種方法目前普及范圍也不大，還需要進(jìn)一步完善。

3 結(jié)語

沖灰水系統(tǒng)是確保電廠鍋爐高效運行的重要設(shè)備，降低鍋爐內(nèi)灰塵的附著率，會提高鍋爐燃燒熱效率，為電廠生產(chǎn)的高效運行創(chuàng)造有利的條件。但是沖灰水系統(tǒng)在運行的過程中，灰水中的含鈣物質(zhì)會在輸灰管內(nèi)壁結(jié)垢，管道內(nèi)徑縮小，直接影響到輸灰管的運行效率，所以應(yīng)該采取有效的防垢措施。目前主要有化學(xué)法和物理法兩種方式，在具體應(yīng)用時，應(yīng)該根據(jù)實際情況合理選擇。在防垢的同時又不會損壞設(shè)備，還要保證生產(chǎn)的正常運行。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于電廠沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象還會有新的防范技術(shù)，為電廠的高效運行創(chuàng)造有利的條件。

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