基于锅炉受热面积灰预防策略探究

基于锅炉受热面积灰预防策略探究
本文主要从锅炉积灰的危害，引起锅炉积灰的原因和锅炉积灰的防范措施三个方面讨论了锅炉积灰的问题。

针对引起锅炉积灰的煤质特性、烟气含尘成分、锅炉设计特性参数、和运行管理等几个方面的原因进行了深入的分析，并给出了相应的防范措施。

以供同行参考借鉴。

标签锅炉；受热面；积灰；危害；防治措施
前言
引起锅炉积灰是各种因素复合作用的结果，以煤质特性及含尘成分影响最大，锅炉特性参数次之，然后是运行管理方面的原因、认真分析具体锅炉的积灰原因，实施有针对性的措施，锅炉积灰还是可以解决的。

1 积灰的危害
所谓‘积灰”是指在水冷壁、对流管束、省煤器、预热器等受热壁面上熔灰积聚的过程。

其本质为当炉膛内温度高于灰熔点时，燃煤中易熔和易挥发的物质在高温下挥发后，随烟气冲刷远远低于灰熔点的受热面过程中，粘附或落到受热面上而形成的积灰。

积灰轻则弱化传热、导致锅炉热效率降低和NOx排放量增加，重则必须采取降负荷运行或做停炉处理，甚牵发生其它更为严重的恶性事故，其危害主要表现在以下几个方面:
1.1 降低炉内受热面的传热能力。

灰污在受热面上沉积后其热阻很大，资料表明灰垢的热阻是钢板400倍，每产生1 mm的灰垢，热损失将增加4 %~6%。

在水冷壁上积灰会使水冷壁导热能力降低、炉内吸热量减少、炉内火焰中心向后推移、炉膛出口烟温相应升高、随之排烟温度大幅提升，造成排烟热损失增大，影响锅炉运行的经济性
1.2 导致烟管、省煤器爆破。

随着受热面的积灰，传热阻力增大，锅炉将无法维持满负荷运行，为保证生产只得增加投煤量，引起炉膛出口烟温进一步升高，导致烟管、省煤器等结构处烟温过高，长时间超过设计温度诱发爆管事故的发生。

给供热生产造成重大安全隐患。

1.3 引起对流管束、预热器迎风面严重受损。

对流管束和预热器局部积灰，通流面积因而缩小，使烟气局部流速加快，冲刷力加大，造成该区域内迎风面磨薄进而爆破
1.4 造成引风量不足。

在传热减弱的情况下，为维持锅炉出力需消耗更多燃料，使引、送风机负荷增加。

随着受热面的积灰增多，使烟道通风面积减小，通
风阻阻力加大、这样就造成引风机出力不足，电流增大，电耗增加，并且出现风道震颤开裂，噪音增加现象，以至于被迫停炉、
2 引起锅炉受热面积灰的原因
锅炉发生积灰是各种因素复合作用的结果，锅炉受热面积灰进行分析总结，分析如下:
2.1 煤质特性和化学组成的影响、在影响积灰的因素中，煤质特性是主要的、无论哪种类型的积灰，碱金属化合物在形成积灰过程中均有程度不同的作用、碱金属化合物Na2O、K2O在高温时迅速挥发呈气态进入烟气中，并且燃烧温度越高、反应时间越长，这种挥发也愈强烈、这种化合物与受热面接触后，很快就会凝结，在其表面形成一层像针状或草丛一样结构且致密的积灰层、其中，硫与碱金属氧化物形成的碱金属硫酸盐熔点很低，在管壁上形成一层薄而密实的粘性底层，烟气中的灰粒碰到管子更容易粘附在其表面、大量资料和实验表明当煤中的碱金属氧化物含量小于0.4%时，积灰便不易产生;含量大于0.5%时，积灰现象显著增加。

2.2 烟气含尘成分的影响。

燃煤锅炉烟气中的含灰量一般达85%以上而且灰粒较大，大颗粒的灰可以冲刷受热面具有自吹灰作用、如果烟气中的飞灰可燃物含量较小，灰的质地较软，自吹灰能力差，就容易造成积灰、实验表明，当飞灰粒度小于90 m时，飞灰中的可燃物含量较低，此时锅炉对流受热面积灰比较严重。

2.3 锅炉设计特性参数的影响、锅炉炉膛是锅炉最主要的组成部分之一，主要是保证燃料的燃尽和将燃料产生的烟气冷却至必要的程度、炉膛结构设计特性对积灰影响很大，炉膛容积热负荷qv、炉膛截面热负荷qf是根据设计煤种和额定参数设计的、qv过大表示炉膛容积过小，炉膛水冷壁面积设计过小，炉膛内火焰温度高，容易造成积灰、
2.4 运行管理方面的原囚、锅炉的运行状态对受热面的积灰也同样有较大的影响、其中，炉膛负压.即炉内过量空气系数的选取是运行主要控制点，同时也是影响积灰的主要因素之一、一般选取20~40Pa的微负压或正压运行，对积灰现象的发生都有增加或促进的作用、当受热面区域烟温在850~900℃以上时，含碱金属的高钙褐煤形成的积灰增长最快。

3 锅炉受热面积灰的防范措施
3.1 控制燃煤质量。

首先，对燃煤积灰倾向性预测、燃煤本身的性质在很大程度上决定了其积灰特性。

其中灰分的软化温度和综合判别指数能直接反应煤的积灰倾向性。

当然也可取样试烧，根据产生的火焰、烟气对其进行直观判断、在购进燃煤方面加以控制是非常必要的。

3.2 混煤掺烧。

对于积灰倾向性较大的煤种，可以通过混煤掺烧来减轻或抑
制煤灰的积灰。

试验和运行实践证明，如果向具有严重积灰倾向性的煤中掺入另一不易积灰的煤，可以大大减轻积灰想象的发生。

3.3 控制好炉内温度水平。

炉内温度水平对积灰的影响是多方面的，炉内温度水平高，将使煤中的碱性氧化物汽化或升华，使碱土金属化合物在受热面上凝结形成致密的强粘结灰、当烟温和管壁温度都较高时，会使含有碱金属化合物的积灰外表面粘结性增强，从而加速积灰过程的发展。

为此，必须严格控制炉内温度水平，使其不能过高(一般低于850℃)。

3.4 控制合理的炉内过剩空气系数。

过剩空气系数增大，受热面的积灰、积灰趋势减轻、即当过剩空气系数增大时，炉膛出口烟温降低，可减轻省煤器或预热器的积灰、同时随着过剩空气系数的增大，炉膛壁面处温度降低，炉膛上的沉积物减少，炉内受热面积灰趋势减小。

3.5 适当提高风速。

当风速提高后，一方面可以增加气流的刚性，减小由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免气流直接冲刷壁面而产生的积灰、另一方面，提高风速还可推迟煤粒的着火，火焰高温区相应移至炉膛中心，因而可抑制炉膛出口附近积灰。

3.6 保持受热面清洁。

受热面沾污积灰是一个蓄积叠加的过程，当受热面出现少量积灰后，表面粗糙度增加，温度升高，积灰速度加快、坚持定期吹灰，有必要应停炉进行洁理，保持受热面清洁是防止因积灰增大保证锅炉效率的有效措施。

4 结论
锅炉受热面优化设计问题是一个影响经济性和安全性的重要问题。

在确保安全的前提下，采用最优化方法进行设计可以获得减少传热面积、节省金属耗量、降低受热面造价的显著经济效果。

省煤器和空气预热器设计时，除了应对结构参数进行优化选择外，还应该用最优化方法来确定是用单级布置还是双级布置，以及如何进行最优双级布置等问题。

尾部受热面双级布置时，合理分配高低温级省煤器及高低温空气预热器的吸热量，对降低整个尾部受热面的造价、提高经济性是很有利的。

锅炉是一个有机的热工机械系统，建立一个锅炉的整体优化模型，并进行整体优化设计，是我们今后面临的一个主要课题。

随着燃煤的大量需求，各生产煤矿纷纷加大开采力度随之而来的有许多浅煤层且碱金属含量较高的燃煤流通到市场对较为普遍现象的锅炉受热面沾污积灰问题来说，犹如雪上加霜不仅降低锅炉运行效率，而且威胁锅炉生产的安全，且加大了对环境的污染。

参考文献
[1]于临.锅炉运行.辽宁省电力工业局组编、中国电力出版社2006.
[2]罗晓，郑水利.锅炉受热面积灰的危害与预防。

石油化工腐蚀与预防，2004.
21 (3):60~62
[3]韩天财.燃煤锅炉塌焦运行特征及预防措施东北电力技术，2006. 10: 24~26
[4]李反久，关晓辉，王德英等.锅炉洁灰除渣剂及其应用东北电力学院学报，1996,6 (2. 16) :100~102。