锅炉积灰、结渣.doc

锅炉和燃烧炉中 积灰、结渣、磨损和腐蚀的 防止原理 资 料 汇 编 编写：岑可法 樊建人 审核： 王东林 天华化工机械及自动化研究设计院 缓蚀技术研究所 前 言 我国是产煤大国，煤炭资源非常丰富，煤种品位高低不等，变化范围很宽。根据我国能源政策，火力发电厂应以煤作为主要原料，并且动力用煤应该尽量使用低品位劣质煤，加之现有供煤、配煤系统有许多不完善之处，电站锅炉燃用煤质难以得到保证，锅炉燃煤多变且灰份有不断升高、热值有不断降低的趋势，燃煤总体品位下降使锅炉受热面产生磨损、积灰、结渣、腐蚀等一系列问题，受热面使用寿命降低，锅炉管子爆漏现象频繁。根据1992年我国火电设备事故的统计表明，当年锅炉事故占全部发电事故的56%，而锅炉“四管”爆破事故却占到了全部锅炉事故的64.2%，其中省煤器占35.3%，过热器占29.8%，水冷壁占27.8%，再热器占7.1%。产生事故的原因除管材和焊接质量问题外，主要是由于锅炉积灰、结渣、高低温腐蚀、磨损及振动所引起。由此可见，“四管”爆漏已成为妨碍提高机组利用率和安全性的重要因素。这个问题在国际上也显得十分严重。 一、积灰、腐蚀、磨损对锅炉运行的影响 1、概述 我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主，而动力用煤质量偏劣，含灰量和含硫量等均较高，容易形成受热面的沾污、积灰、腐蚀和磨损。 众所周知，煤中含有一些矿物质，当煤在炉膛燃烧时，这些矿物质就会转化为灰，煤灰会沉积在锅炉的各种受热面上，影响锅炉的正常运行。为此，需要解决如下几个问题： （1）积灰的清除问题 如何在锅炉运行中自动或人工清除受热面的积灰和沉积物，以保持烟气畅通、安全运行。 （2）传热条件变差问题 由于受热面所沉积的灰层绝热性很强，使锅炉远离设计值运行，不能达到相应的出力。 （3）受热面的寿命下降问题 由于积灰层或熔渣有较强的腐蚀性，致使金属被强烈腐蚀，管壁减薄而爆管。因为积灰使炉内传热恶化，炉膛出口温度升高，所以高温过热器容易形成局部超温，从而引起金属强度降低而爆管。 此外，由于烟气中含有大量飞灰（煤质越劣，飞灰浓度越高），使得锅炉受热面受到严重的腐蚀，因为在烟速相同的情况下，其磨损量与总飞灰量成正比。 目前，随着锅炉容量的增大，炉内沾污、结渣、腐蚀等问题更为严重。这是由于如下诸因素引起的：炉膛容积增大，清灰困难，烟道尺寸增大，烟速和烟温容易分布不均匀；大容量锅炉蒸汽参数高，壁温升高，易引起积灰和结渣；大容量锅炉对运行安全性要求较高等。 2、飞灰流经锅炉各受热面的形态和特性 煤粉中的灰分经燃烧后有下列三种形态： （1）保持固体形态，以飞灰形态通过锅炉各受热面，引起炉管磨损。这些飞灰颗粒由大小不同的分散相组成，在经过火焰高温区时，灰粒可被熔化成球形，或局部熔化成钝角形，或全不熔化而以原来带有的不规则尖角形式，不同的灰粒形状所引起的磨损严重程度亦不相同。 （2）熔化成液态，然后粘在炉膛受热面上，经逐步沉积而形成焦块，通常称之为结焦，使锅炉负荷降低。 （3）在高温下挥发成气态，然后在较冷的水冷壁、过热器或再热器管面上凝结，并与飞灰相结合一起沉积于管子上，形成受热面的沾污。 由此可见，锅炉内沿着烟气流程由高温受热面向低温受热面，所沉积在受热面处的飞灰均具有不同的特性。在图1-1中示出了飞灰的变形温度t1、软化温度t2和流动温度t3沿流程的变化。由图可见，随烟气流动流程，灰渣熔点逐步升高。 3、锅炉受热面结渣、沾污的含义及影响因素 结渣和沾污是在锅炉内烟气侧出现的两种既不相同但又有所联系的现象。 （1）结渣：它主要由烟气中所夹带的熔化或部分熔化的颗粒碰撞在炉墙、水冷壁或管子上被冷却凝固而形成，结渣的形态主要是以粘稠或熔融的沉积物形式出现，结渣主要出现在辐射受热面上。 （2）沾污：也称沾灰或积灰。它指的是温度低于灰熔点的灰粒在受热面上沉积。沾污可分为高温灰沉积和低温灰沉积两种类型，前者的形成温度处于灰粒的变形温度下的某一范围内，这类沉积多发生在屏式过热器、对流过热器等对流受热面上；后者则主要出现在温度可能低于酸露点的管壁面上，如低温省煤器和空气预热器，它是由酸液与飞灰凝聚而成。 由此可见，炉内及受热面积灰可分为三种类型： （1）熔融性结渣。它通常与烟气所携带的熔化或粘性灰粒的物理迁移有关，当烟气冷却时，被火焰蒸发的物质会冷凝，使这些元素在炉膛熔融渣上积聚。因此对于液态排渣炉，通常设计得使连续流动的渣层避免处在或接近燃烧区域。 （2）高温粘结性积灰。在对流受热面上形成的积灰程度与煤种有很大的关系，也受炉膛水冷壁工况的影响。这些积灰可能会阻塞烟气通道，而且有时难以用通常的除灰装置把它们清除掉。对多种情况的粘结性积灰试验表明，其成份包括碱、钙、磷和硅等化合物，其区别就在于粘结物种类不同。由粘结所引起的沾污及其严重程度取决于煤灰的组成，而燃烧方式、机