(陈高飞)浅谈垃圾锅炉积灰及对策

浅谈垃圾焚烧炉受热面积灰及对策

-----陈高飞

关键词：垃圾炉受热面过热器积灰预防措施

1、引言

常州绿色动力环保热电有限公司垃圾锅炉为绿色动力环境工程有限公司自主研发的三驱动机械炉排炉，日处理1050t/d，配套三套余热锅炉WGZ27.8-400℃/4MPa，一期工程于2006年动工建设，于2008年4月份进入商业运行；二期工程于2009年动工建设，2010年投入正常运行。余热锅炉采用四烟道立式布置，对流受热面积灰表现明显，最初受热面积灰被迫停炉次数较多，严重困扰了锅炉的正常运行调整和连续运行时间，大大增加了运行费用和设备因启停造成的损耗。运行时间最初为1个月左右，经过多方面的改造、控制和调整，现在已得到了有效控制，连续运行时间可以保证3个月以上，余热锅炉利用效率大为提高，单炉日垃圾处理350t以上，负荷率为105%，吨位垃圾产汽达到1.8以上。下面，就针对常州绿色动力积灰浅谈自己的见解。

2、改造前积灰部位分析

图一对流管束运行一个月后积灰图二高温过热器运行50天后积灰

图一：对流管束入口积灰情况：

①对流管束结构：对流管束布置于三烟道内，Ⅲ级过热器的前面。蒸发管束的管子成倾斜状，以避免产生汽水分层。蒸发管束与第二隔墙、后墙水冷壁组成水循环回路。共分上下两级，各50组，共100组，每组4根组成。管道规格为：￠42*4.5，每组之间的管壁距离为

70.5mm，节距为114mm，其中布置有24根吊挂管。

②锅炉连续运行20天左右，锅炉负荷维持在23～32T/H，对流管束入口烟温从450℃升至720℃，且三烟道入出口负压测点压差不断增大，烟气通流面积减少，被迫降低锅炉负荷，以至难以维持正常运行被迫停炉。

③停炉后检查积灰部位：三烟道对流管束入口处管子与管子之间间隙几乎被全部堵死，锅炉运行后期因积灰换热效果较差，烟温偏高，至积灰成熔融状且较硬的灰块，受烟气冲刷的影响表面管子挂有成（钟乳岩）状的挂焦。

图二：高温过热器出口与中温过热器接口部位积灰：

①由于管组中间部位脉冲吹灰器难以形成有效的冲击，加上管束节

距偏小，首先在高温段中部堵塞，形成一个堆积平台。

②上部挂灰到一定程度时受重力影响落在管组表面逐渐堆积，其次，

吹灰器只是吹扫管束表面。吹下来后也层层叠加，在接口部位堆积成山丘模样，更加重了烟气通流面积的减少。

3、积灰对垃圾炉的危害

①使炉内传热变差，加剧了结渣过程。受热面结渣后，由于灰渣层导热系数小，表面温度急剧上升，高温烟气贴近灰渣层表面时不能充分冷却，进一步加剧了结渣过程。严重时会造成管壁温度过高使管壁超温，缩短管子的使用寿命，甚至失效爆管。烟道水冷壁积灰、结渣严重时，因换热效果差，还会使蒸发量减少。

②炉膛内结渣或积灰时，炉膛出口烟温将升高，引起蒸汽温度偏高或热偏差增大。

③对流换热面积灰、结渣较多时，多数并发高温腐蚀。发生高温腐蚀的内在原因是垃圾中的含硫量和含氯量，而外部原因是由于水冷壁管处于高温烟气的环境中，壁面邻近的区域中形成还原性气氛，使灰熔融性温度降低，加剧结渣过程，并使管子表面产生高温腐蚀。不但积灰粘附管壁造成腐蚀，垃圾燃烧后的高温烟气也会给管束造成腐蚀，一般在燃烧区域较高段腐蚀较为严重。

④锅炉效率降低。受热面积灰、结渣后，各段受热面出烟温相应提高，使排烟损失增大。炉内水冷壁结渣时。还有可能引起炉膛出口处的受热面结渣，致使锅炉不能满负荷运行，甚至被迫停炉。

⑤结渣严重时，大块渣落下可能会砸坏炉底水冷壁或阻塞排渣口。

⑥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，引起电耗增加。并且由于通风设备的容量有限，加之结渣时易发生烟气通道阻塞，可能会造成引风量不足，燃烧不完全，co浓度大，一些可燃物被带到对流受热面，在烟道角落堆积起来继续燃烧，即发生所谓“烟道再燃烧”现象。其后果极具破坏性。

⑦烟道对流换热面积灰严重时，通风阻力增大，在管束区域形成烟气走廊，局部烟气流速过快，对管束造成冲刷和磨损，严重时引起爆管事故，增加对设备的危害和检修运行成本。总之，锅炉尾部受热面的积灰会引起很多问题,主要有经济性和安全性两个方面,积灰可以降

低炉内受热面传热能力,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。

3、垃圾锅炉积灰的因素

炉管壁面的积灰、结渣是一种普遍现象，在炉膛内火焰中心处的温度高，燃料中的灰分大多呈熔化状态，而在炉管壁附近的烟温则较低，一般在接触受热面时已凝固，沉积在壁面上成疏松状，就形成积灰：如果烟气中的灰粒在接触壁面时仍呈熔化状态或粘性状态，则粘附在炉管壁上形成紧密的灰渣层，就形成了结渣。结渣主要由烟气中夹带的熔化或部分熔化的颗粒碰撞在炉墙、水冷墙或熔融的沉淀物形式出现在辐射受热面上。积灰主要因素有：

①烟气携带灰份：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。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，这时炉内会产生极大的正压，为保持炉内负压，引风机就会开大，烟气所携带的灰分也就变大。给推料器平台与干燥炉排之间的落差，各级炉排相互间的落差，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。

②焚烧锅炉积灰结渣由许多复杂的因素引起，如炉内空气动力场、炉型、燃烧器布置方式及结构特性，垃圾的尺寸等都将影响炉内结焦状况。保证空气和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成还原性气氛，合理而良好的炉内空气动力工况是防止锅炉内结渣的前提。一般来说，过热器管道的节距一般需大于150mm，运行过程当中二次风需长期保证运行，减少扬析损失和在烟道灰粒沉积。锅炉对流换热面结构一般立式布置于卧式烟道中等等能减少烟道积灰的程度。

5、积灰成分分析

图三：管壁下部积灰块图四：管束积灰块