垃圾锅炉受热面积灰原因分析

垃圾焚烧炉尾部受热面积灰原因分析及措施生活垃圾焚烧处理具有占地少，处理快速，减量化显著，无害化彻底以及可回收余热等优点，在世界各国得到了越来越广泛的应用。

但是，垃圾成分复杂多样，含水量高，焚烧过程中容易在受热面上形成积灰。

“积灰”是指温度低于灰熔点时灰沉积在受热面上的积聚，多发生在锅炉的烟道受热面上。

积灰通常可按如下标准进行分类：(1)根据飞灰温度围划分，可分为熔渣，高温沉积灰，低温沉积灰。

(2)根据积灰的强度，可分为松散性积灰和粘结性积灰。

积灰是个复杂的物理化学过程，是目前垃圾焚烧炉运行中的重要影响因素。

探讨积灰的形成和抑制方法对于垃圾焚烧炉的安全运行具有重要的意义。

制约锅炉运行周期最严重的问题是：尾部烟道受热面积灰严重。

通常情况下垃圾焚烧炉运行20天左右，在尾部烟道受热面可观察到显著的积灰现象，最严重的时候，30天左右需要停炉清灰一次。

高温烧结灰，属于粘结性积灰。

它主要是在管道迎风面形成并沿着气流方向生长。

这种积灰会引起管束阻力不断地迅速增长，直到烟道完全堵塞，被迫停炉。

积灰底层相当坚硬密实，具有很高的烧结强度。

外层积灰较层松散，灰粒间存在孔隙结构。

积灰整体呈梳状，硬而脆，形成后难以用吹灰器清除。

锅炉尾部烟道受热面积灰会引起很多问题，主要有经济性和安全性两个方面，积灰会降低炉受热面传热能力，增加传热阻力，降低锅炉经济性；在高温烟气作用下，积灰会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀；使锅炉连续运行周期缩短；积灰清除困难，增加工人劳动强度。

1.积灰的成分分析飞灰中的碱金属元素比较高。

而水溶性的碱金属化合物在高温区中会发生气化，气化的碱金属化合物与挥发性氯结合形成了碱金属氯化物。

当烟气中有足够的硫存在时，大部分碱金属氯化物会和硫化物发生反应生成硫酸盐。

对于炉高温受热面的积灰来说，硫酸钠与硫酸钙或钠，钙与硫酸盐的共晶体是形成粘性灰沉积的基本物。

硫酸钠的熔点(888ºC)低于硫酸钾(1027ºC)，因此在碱金属化合物型积灰的形成过程中，起主要作用的是Na2SO4，它常构成灰沉积物中的液相成分。

凝结后的Na2SO4吸收烟气中的SO3，并与受热面上及沉积物中的Fe2O3进一步反应，生成碱金属复合硫酸盐，如Na3Fe(SO4)3。

其熔点很低，只有600ºC左右，而高温对流受热面的壁温可达650ºC～700ºC左右，因此生成的碱金属复合硫酸盐可处于熔融态，并作为一种粘性基覆盖在管道表面上。

这是管道表面上形成的积灰的初始原因。

形成后的表面具有粘性，能进一步捕捉飞灰。

气化的碱金属成分在凝结过程中，颗粒间的接触面积增大，有时候伴随着液相的存在，从而也为飞灰间的快速烧结提供了条件。

同时由于尾部烟道受热面管束设计间隙较小，管束阻力会不断地迅速增长，直到烟道完全堵塞，被迫停炉。

2.影响烟气携带灰份的因素：城乡接合统筹收集的垃圾中水分、灰分较大，其中水分为25%～50%,灰分为15%～30%，同时还富含有大量生物质，生物质中碱金属含量较高，此外有塑料、橡胶等有机制品。

这给垃圾焚烧带来了极大的困难。

焚烧炉一次风量越大、一次风压越高、炉膛负压越大，那么烟气携带飞灰就越多。

负荷越高，烟气量也就越大，所携带的灰分也就越多。

翻动炉排翻动频率越高，烟气扬析所带的灰分也就越大。

高温炉渣落入水冷出渣机中的瞬间会产生大量的水蒸气，这时炉会产生极大的正压，为保持炉负压，引风机就会开大，烟气所携带的灰分也就变大。

给推料器平台与顺推炉排之间的落差，顺推炉排相互间的落差，垃圾中的细灰在燃烧过程中，经过这两个“落差”时，都会被风烟带走，设计的落差越大，带走飞灰的可能性越大。

3.吹灰器的吹灰效果在垃圾焚烧电厂吹灰器一般有蒸汽伸缩管吹灰和乙炔爆燃吹灰两种。

利用乙炔爆燃的冲击波和震动将积灰清除，但是实际上效果有限。

其缺陷表现为如下几点：1)安装的吹灰罐较少，只有10组共22个，在锅炉蒸发器和过高处容易积灰和结焦的地方却只安装了两组4个吹灰罐。

2)吹灰器的乙炔进气管为母管制，当三台锅炉一起进行乙炔吹灰时，这样势必导致乙炔分配不均和乙炔压力不够，所以吹灰效果也不理想。

3)飞灰容易在爆燃器出口堆积，烟气中的水分与堆积的飞灰一起将吹灰器的出口堵塞或者部分堵塞，使吹灰器闷响或者使射出的冲击波偏离设计的中心线。

4)烟气中含有氯化氢、二氧化硫等酸性物质，对吹灰罐与吹灰管产生腐蚀，随着运行时间的增加，会使吹灰罐与管道腐蚀或者报废。

若不及时处理会导致乙炔泄漏，吹灰无力。

5)吹灰器没有定期维护，吹灰器经过一段时间的运行后，罐积灰结垢会对当初设定的乙炔与空气配比造成影响，导致配比达不到要求，吹灰力度不够。

控制尾部烟道受热面积灰的措施通过积灰原因的分析，现将抑制积灰的措施介绍如下：1.控制锅炉负荷当锅炉长期超过额定负荷的时候，积灰结焦就比较快；自从在规定了不超额定负荷的状态下运行后，烟道受热面积灰有了明显改善。

2.控制炉膛顶棚温度顶棚温度控制住了，那么相应炉膛出口温度，或者说是进入尾部烟道受热面的温度就控制了，通过前面积灰原因的分析，我们知道尾部烟道烟温在600ºC左右受热面是最容易积灰，现今我们将顶棚温度控制在850ºC以上(主要是减少二噁英的生成)，900ºC以下。

这样我们锅炉检修清灰完成后，起炉发现炉膛出口温度(尾部烟道入口温度)大概在450ºC左右。

随着锅炉运行时间的延长，尾部烟道的入口温度也会慢慢升高。

3.减少烟气携带飞灰的分量我们知道烟气携带飞灰是不可避免的，只能通过合理的调整，在满足充分燃烧垃圾以及负荷的情况下，尽可能减少一次风量和增加炉排停运时间，减少翻动炉排的翻动频率，从而达到减少烟气携带飞灰的目的。

4.加强对吹灰器的维护针对吹灰罐与管道的腐蚀，应增加密封风机，当吹灰时，密封风机停止运行；当不吹灰时，开启密封风机，防止烟气窜入吹灰管及管道，经过运行来看，腐蚀效果有了明显改善。

另在技术人员与检修人员的配合下对吹灰器进行检查，发现漏点及时补焊或更换。

对脉冲吹灰无力的做相应调整，保证吹灰器在最好的状态下运行。

5.人工在线清灰通过近期的运行来看，锅炉在运行了一个月后，水平烟道受热面上就开始有了积灰，吹灰器不容易吹下来，这时打开尾部烟道人孔，伸入一根长的钢管，利用压缩空气可以有效地吹掉管壁上的积灰。

而且将在线清灰做为定期工作，由专人监督每隔两天或者三天进行一次。

在没有人工清灰前，我们锅炉的运行周期是50天左右，而增加了人工清灰，现在运行周期可到80天，最长的时候到了90天。

6.加添加剂脱除碱金属在焚烧炉加入适宜的添加剂脱除碱金属，对于解决垃圾焚烧过程中碱金属积灰，是便捷有效的办法。

研究表明铝硅类矿物质可以脱除烟气中的碱金属，对防止碱金属积灰有一定的效果。

其中高岭土效果较为明显，高岭土不仅可以和碱金属化合物反应生成高熔点的铝硅酸盐，而且可以减轻沉积物中氯元素的富集。

因此，可以作为垃圾焚烧炉碱金属脱除剂使用。

此办法只是在有关书本上见到，至于实用与否还有待见证。

对于马丁式炉排焚烧炉，我们已经运行了三年多的时间，积累了很多运行经验和检修经验，但是垃圾焚烧对设备的腐蚀和环保要求的不断提高，我们需要不断的学习和改进，才能将理论和实际相结合，延长焚烧炉的运行周期。

城市垃圾焚烧炉灰渣的性质及结渣机理初探摘要介绍了城市垃圾焚烧灰渣基本的物理化学性质，初步探讨了垃圾焚烧处理中的积灰、结渣形成的机理，为焚烧炉的正常运行提供科学的保证，为灰渣的深度开发利用及污染防治提供科学依据。

关键词垃圾焚烧残渣结渣机理再利用1 垃圾焚烧残渣的基本性质为了正确地处理、管理城市垃圾焚烧后的灰渣，应全面了解这些灰渣的物理和化学性质，如灰渣的粒径大小分布、表面积、形态、密度、组成及化学性质等。

1.1 垃圾焚烧残渣的化学组成垃圾焚烧后灰烬的基本化学组成见表1。

表1 垃圾焚烧后灰烬的化学基本组成[1] （％）化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OBaOCr2O3PbOSO3CH2O其他含量43.68.767.2913.117.741.633.920.080.0620.291.891.662.257.11.2 城市垃圾焚烧残渣城市垃圾焚烧后的残渣主要包括飞灰和底渣。

根据Ontiveros J L , Clapp T L and Kosson D S等人的研究，将垃圾焚烧炉的飞灰按粒径分为7档：〈20μm，20～41μm，4 2～60μm，61～110μm，111～149μm，150～230μm，〉230μm。

粒径大于230μm的，主要是焦炭的薄片, 焦炭片越少，颗粒燃烧得越完全，它与第2次供风有密切的关系。

对颗粒的密度和表面积进行分析，测量表明：飞灰密度的大小可表明物料的燃烬性，密度越大燃烬性越好；飞灰的密度越大则有更大的表面积，灰表面积随粒径的减小而增大，这种现象与炉的效率或装置的收集效率有关。

通过分析灰的固体总挥发度可考察各个组成未燃烬的情况。

城市垃圾焚烧飞灰最多的颗粒主要是黑色和白色颗粒，形状包括扁平和园状型的，成渣结块时也有球型的，然而，球型的粒子不太多。

Taylor用碎海绵、卷纸状、画板状等词语来描述垃圾焚烧飞灰的形状。

通过电子扫描图可见飞灰晶型结构的形成， Cahill and Newland 等人用挥发富集理论来解释，铝和硅的气化温度比焚烧温度高，因而成为其他挥发元素的晶核。

Furuya等人分析得到飞灰颗粒为CaSO4型。

但Ontiveros J L, Clapp T L and Kosso n D S等人对飞灰样品的研究表明，它们的晶体结构除了CaSO4型之外，还有可能有NaCl 或KCl型。

底渣主要是碎玻璃、金属残片、石子、灰粉和结块的渣。

1.3 垃圾焚烧残渣与二次污染控制技术废弃物焚烧过程中，不可避免地产生HCl、SOx、NOx、CO等无机污染物，同时可能还会产生苯并芘、苯并蒽、二恶英等有机物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金属污染。

因此，净化集尘装置和净化过滤集尘装置是垃圾焚烧过程中的关键配套系统。

其常用装置有机械集尘装置，用于从气体中分离出粒径约为20～30μｍ以上的颗粒；静电除尘器，用于捕集小至0.5μm左右的微细粒子；袋式过滤器，用于除去1μｍ以下的粒子，同时也对去除PCDD（）效果最好。

另外，为了脱氯脱硫，在850～1050℃的炉温围，通常会向炉喷入磨碎的氢氧化钙、氢氧化镁、醋酸钙、醋酸镁、醋酸镁钙、甲酸钙、丙酸钙或苯甲酸钙等吸收剂。

为了减少 PCDD（）的生成，在焚烧炉余热锅炉前喷氨，由于氨与氯的结合能力强于前驱物与氯的结合能力及喷氨可以使合成 PCDD（）的催化剂失去催化作用。

因此，垃圾焚烧所采取的一系列控制二次污染的技术，都极影响灰渣的物理形态和化学性质。