《毕业设计_锅炉结焦机理论文正文新》.doc

第一章 结焦发展的条件与机理 第一节 什么是结焦 结焦分为低温结焦、高温结焦和渐进性结焦。 低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度，由于局部超温或低温烧结引起的结焦，常在起动和压火时的床层中发生，并有可能发生在高温旋风分离器的灰斗内，以及外置换热器和返料机构内。 高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象。其特点是面积大，甚至波及整个炉床，而且从高温焦块表面上看是熔融的，冷却后呈深褐色，质地坚硬，并夹杂少量气孔。 渐进性结焦是运行中较难察觉的一种结焦形式，主要因布风系统设计和安装质量不好、给煤颗粒度超出设计值、运行参数控制不当、风帽错装或堵塞等所致。 这 3 种结焦类型并不是明显分离的，不论是哪种类型的结焦，一旦渣块在床料中存在并随着时间的推移，焦块将越来越大，结果会堵塞排渣管甚至导致停炉。 第二节 结焦发生的条件 结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于 　　炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，当附着在受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的粘结能力，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展。在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发，成气态进入烟气中，当温度降低时凝结，或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。或者凝结在飞灰颗粒表面，成为熔融的碱化物膜，然后粘附在受热面上形成初始结焦层，成为结焦发展的条件。 锅炉结焦将对机组运行的安全性和经济性产生不良的影响。水冷壁、过热器受热面结焦导致炉膛出口烟温、蒸汽温度及排烟温度升高，严重时会引起管壁过热、超温，损害受热面的安全。结焦往往是不均匀的，会使 过热器热偏差增大。水冷壁处结焦对自然循环锅炉的水循环安全性造成不利的影响。锅炉上部结焦焦块跌落时，可能砸坏水冷壁，影响燃烧的稳定，可能造成灭火。若燃烧器喷口结焦，会影响气流的正常喷射，破坏炉内的空气动力工况，严重时会引起锅炉灭火。如果结焦严重，将会迫使锅炉停止运行，进行除焦。除焦时间较长时，炉膛底部漏入冷风过多，降低燃烧室温度，使燃烧不稳定，甚至灭火。除焦工作是劳动强度很大，危险性较高的劳动，进行除焦增加了运行人员的劳动强度，而且增加了安全隐患。过热器处结焦，使锅炉通风阻力增大，厂用电量上升。结焦会引起受热面超温、锅炉通风不足、蒸发量不足等，可能会限制锅炉出力，使机组被迫减负荷。 锅炉结渣是个很复杂的物理化学过程,它涉及煤的燃烧、炉内传热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程,至今还没有能定量描述结渣过程的数学模型。根据研究结果,可以从下面一些过程来探讨结渣机理。 锅炉的结渣 在煤粉炉和燃油炉中，燃烧火焰中心温度在1500~1700℃之间。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，灰份将从液态变为软化状态进而变成固态。如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结渣（俗称结焦）。 锅炉的积灰 锅炉受热面上的积灰有粘结性和疏松性积灰两种。粘结性积灰是由于烟气中的硫酸蒸汽凝结在受热面管壁上而粘住灰粒，并与灰粒作用而形成水泥状的堵灰。当锅炉的燃烧不正常时，烟气中带有大量的碳粒子，这些碳粒子可以吸附烟气中的二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽。二氧化硫和水蒸汽又化合成亚硫酸（H2SO3）。亚硫酸是很强的还原剂，会再次氧化成硫酸（H2SO4）；碳粒子吸附的三氧化硫和水蒸汽也会直接化合成硫酸。含有硫酸的碳粒子具有很强的粘性，它沉积在受热面上不仅很牢固，而且硫酸有很强的腐蚀性，它与受热面作用生成硫酸亚铁（FeSO4），更增加的这种灰的牢固性。随着燃料中含硫量的增加，粘结性积灰的可能性也增加。 疏松灰是各种锅炉中最常见的积灰方式，它发生在锅炉的所有受热面上，煤粉炉主要是这一类积灰。当烟气冲刷管束时，管子的背面形成涡流区，大的灰粒因其运动惯性动能大，不容易卷进涡流区；但小的灰粒则容易被卷近旋涡撞在管壁上，并通过静电引力及摩擦阻力等方式粘结在上面形成积灰。 煤中的灰是指存在于煤中的所有的无机物质,同时也包括存在于煤有机化合物中的无机元素。通常,煤中的无机物可以分为三类,即原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质。原生矿物质主要来源于形成煤的植物生长过程,基本上以分子状态均匀分布于煤中,其在煤中的含量很小,不超过2%～3%；次生矿物质是指在成煤过程中