鍋爐積灰是燃料燃燒過程中灰分在受熱面沉積的現(xiàn)象,會(huì)降低傳熱效率、增加能耗,甚至引發(fā)設(shè)備故障。其形成受多重因素影響,主要可分為以下五大類:
一、燃料特性
灰分含量與成分
灰分含量:灰分占比越高(如劣質(zhì)煤、生物質(zhì)燃料),積灰量越大。
堿金屬/硫含量:鈉(Na)、鉀(K)、硫(S)等元素易形成低熔點(diǎn)化合物(如Na?SO?、K?SO?),在高溫下熔融粘附管壁。
硅鋁比(SiO?/Al?O?):硅鋁比高(如煤矸石)時(shí),灰熔點(diǎn)降低,結(jié)渣傾向增強(qiáng)。
灰熔融性
變形溫度(DT):灰分開始軟化的溫度,若受熱面壁溫超過DT,灰層易熔融結(jié)渣。
流動(dòng)溫度(FT):灰分完全液化的溫度,F(xiàn)T越低,積灰越嚴(yán)重。
顆粒粒徑
細(xì)顆粒(<10μm)易被煙氣攜帶至尾部受熱面,形成松散積灰;粗顆粒(>100μm)多在輻射區(qū)沉積。
二、燃燒條件
燃燒溫度
爐膛溫度:過高(>1400℃)會(huì)加速灰分熔融,尤其在輻射受熱面(如水冷壁)形成結(jié)渣。
局部高溫區(qū):燃燒器附近、火焰中心溫度過高,加劇熔融沉積。
過量空氣系數(shù)
缺氧燃燒:還原性氣氛(CO濃度高)降低灰熔點(diǎn),促進(jìn)結(jié)渣。
過量空氣:風(fēng)量過大導(dǎo)致煙速升高,沖刷磨損受熱面,但可能減少沉積。
燃燒方式
層燃爐:燃料層厚度不均易形成局部還原區(qū),增加結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)。
煤粉爐:一次風(fēng)速、煤粉細(xì)度影響燃盡率,未燃盡碳??赡苷掣交曳帧?br/> 三、鍋爐設(shè)計(jì)
受熱面布置
煙氣走廊:設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致煙速分布不均,低速區(qū)積灰嚴(yán)重。
管排間距:過密(<80mm)阻礙吹灰,過疏(>120mm)易形成渦流沉積。
吹灰裝置
吹灰器類型:蒸汽吹灰(適用于高溫區(qū))、聲波吹灰(適用于低溫區(qū))的覆蓋范圍不足。
吹灰頻率:低頻(<1次/班)導(dǎo)致積灰硬化,高頻(>4次/班)可能加劇磨損。
煙氣流速
設(shè)計(jì)流速:過低(<8m/s)使灰粒沉降,過高(>15m/s)加劇磨損但減少沉積。
四、運(yùn)行參數(shù)
負(fù)荷變化
低負(fù)荷運(yùn)行:煙溫降低,灰分硬度下降,但流速減慢易沉積。
頻繁變負(fù)荷:熱應(yīng)力導(dǎo)致受熱面變形,加劇積灰不均。
煙氣成分
SO?濃度:與水蒸氣結(jié)合生成硫酸蒸汽,在低溫區(qū)冷凝腐蝕并粘附灰分。
飛灰濃度:過高(>30g/m?)增加沉積概率,尤其尾部受熱面。
五、環(huán)境與操作因素
燃料摻燒
煤種混燒(如煙煤+褐煤)導(dǎo)致灰分特性突變,熔點(diǎn)波動(dòng)大。
生物質(zhì)摻燒(如秸稈)引入堿金屬,加劇尾部積灰。
啟停爐操作
冷態(tài)啟動(dòng):受熱面溫度低,灰分易粘附。
緊急停爐:快速冷卻導(dǎo)致灰層開裂脫落,堵塞通道。
維護(hù)管理
吹灰器故障:長(zhǎng)期未檢修導(dǎo)致吹灰效果下降。
受熱面泄漏:水蒸氣與煙氣反應(yīng)生成硫酸鹽,加劇積灰腐蝕。
綜合影響機(jī)制
高溫熔融-沉積:高灰分、低熔點(diǎn)燃料在高溫區(qū)熔融,粘附管壁。
低溫粘結(jié):含硫煙氣在低溫受熱面冷凝,吸附飛灰形成粘性沉積層。
慣性沉積:大顆?;伊T跓熕偻蛔儏^(qū)(如彎頭)撞擊沉積。
優(yōu)化方向
燃料預(yù)處理:洗選降灰、配煤摻燒。
燃燒調(diào)整:控制氧量、優(yōu)化風(fēng)粉配比。
設(shè)備改造:增加吹灰器、采用防磨瓦。
運(yùn)行監(jiān)控:定期檢測(cè)灰熔點(diǎn)、分析飛灰可燃物。
通過系統(tǒng)控制燃料、燃燒、設(shè)備及運(yùn)行參數(shù),可有效減緩積灰,提升鍋爐效率與安全性。
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