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)根据飞灰温度范围划分，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。外层积灰较内层松散，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。

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。对于炉内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，罐内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内，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

在焚烧炉内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