關于電廠沖灰水系統(tǒng)結垢及防范的分析

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生大量的灰塵，灰塵附著在鍋爐內壁，由于灰塵的導熱性能較低，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，由于各種原因會導致管內結垢，嚴重影響到沖水水系統(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)結垢機理進行分析，然后提出合理的防范措施，以提高電廠整體運行效率。

關鍵詞：沖灰水系統(tǒng) 電廠 結垢 防垢

中圖分類號：TU71 文獻標識碼：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，灰漿在流經輸灰管時會在管內壁產生結垢現象。隨著結垢厚度的增加，導致輸灰管內徑變小，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生結垢現象，嚴重的情況下會導致水泵出現卡死現象，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)的結垢，會直接影響到鍋爐的除灰效率，進而降低鍋爐燃燒熱效率，對整個電廠的生產水平造成影響。所以需要對沖灰水系統(tǒng)的結垢機理進行分析，然后根據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)結垢機理

在對沖灰水系統(tǒng)結垢進行一系列的研究表明，主要是煤粉在經過物理、化學的作用下轉移到管道的過程。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壁造成沖擊，由此加劇管道內壁的磨損。在結垢以及管內壁磨損的雙重作用下，就會導致水系統(tǒng)輸灰管結垢。結垢還與燃煤種類、水灰比、除塵器形式、管材、鍋爐以及內部結構運行方式有關。

1.1 燃煤種類

游離CaO是輸灰管結垢的主要元素，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，輸灰管中出現結垢的現象較少。

1.2 水灰比

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

1.3 除塵器形式

在選擇除塵器時，不同的運行方式會對結垢產生不同的影響。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，所以灰水會呈現弱酸性，不利于結垢的形成，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垢方面會有一定的優(yōu)勢。

1.4 管材

結垢與輸灰管內壁的性能有很大的關系，如果管內壁比較光滑，并且親水性較差，那么CaCO3晶體就不容易附著，結垢現象會降低。相反，如果管道內壁磨損嚴重，具有很強的親水性，那么CaCO3晶體就很容易附著管內壁，由此增加結垢的的形成。

2 沖灰水系統(tǒng)防垢措施

在了解沖灰水系統(tǒng)結垢的機理之后，就可以有針對性的采取防范措施。總的來講，主要有化學方法和物理方法來進行除垢和防垢。主要的做法就是防止灰漿在管內結垢，破壞其結垢機理。可以利用化學方法通過添加化學試劑來改變成垢的時間和位置，可以加速CaCO3的生成速度在其進入管道之前就成垢，從而確保管道內流量；還可以延遲CaCO3的生成速度，在流出管道后再結垢，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 化學防垢法

化學防垢是應用較早也是最為普遍的做法，通過化學反應起到防垢的作用。

2.1.1加酸法

沖灰水系統(tǒng)結垢主要是因為灰漿中CaCO3的含量較高，所以容易附著于管壁，從而形成結垢現象。而利用加酸法，就是根據酸堿中和的原理，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，可有效防止結垢。但是由于生產的需求較大，所以需要加入大量的鹽酸，成本費用較高。此外，鹽酸對管道以及設備具有腐蝕作用，會縮短設備的使用壽命，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，達到防止灰管結垢的目的。這種方法的缺點是處理效果波動大，難以適應煤種的變化，且耗電量大，腐蝕問題較突出，維護工作量大，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 管前預結晶

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的結晶速度，將CaCO3的結晶過程提前到灰漿池中完成，使灰水進入灰管后不再生成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結晶過程中，晶核的數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量，降低Ca2+和CO32-形成結晶的能力，提高結晶速度，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，所以沒有化學法應用的廣泛。物理法主要有機械除垢法、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，危險系數較高；靜電法和磁法的效果較好。

2.2.1人工及機械除垢法

采用人工除垢，需要準備足夠的沖灰管來替換原有管道，對管道進行輸流分段，對結垢的管道進行敲打。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。而機械除垢法主要是利用高壓水流或者彈丸沖擊等機械力來除垢，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晶速度、晶粒的大小以及晶體結構，使晶體結構硬度降低，能夠與灰水一起流出管道，不在管道上結硬垢。這種方法目前普及范圍也不大，還需要進一步完善。

3 結語

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

參考文獻

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