火电厂水力冲灰系统防垢技术研究现状与发展趋势.doc

P re sen t S ta tu s an d D eve lop P re sen t S ta tu s an d D eve lop in g T ren d o f A n t i2sca lin g T ech n iqu e s fo r W a te r S lu ic in g Sy s tem in T h e rm a l Pow e r P lan t 国电红雁池第一发电有限公司 (新疆乌鲁木齐 830047) 宋 晖 曹顺安 范圣平Ξ 武 汉 大 学 动 力 与 机 械 学 院 (湖 北 武 汉 430072) 摘 要: 燃煤发电厂水力冲灰系统的结垢是影响 水力除灰安全运行的主要因素。 为此分析对火电 厂水力冲灰系统结垢及防垢机理, 介绍国内目前 应用的数种冲灰系统防垢技术, 比较它们的优缺 点, 并从多种角度展望防垢技术的发展趋势, 旨在 为火电厂选择合适的水力冲灰系统防垢技术提供 借鉴。 关键词: 火电厂; 水力冲灰; 结垢; 防垢技术 中图分类号: TM 62118 文献标识码: B 文章编号: 100329171 (2004) 0920050205 的反应沉积物, 垢物一般呈灰色, 按水流方向成层 叠 式 分 布, 晶 粒 大 小 在 l Λm 左 右, 主 要 成 分 是 C aCO 3。 煤中碳酸钙在高温下分解产生氧化钙, 部分 钙混杂在玻璃体内, 或以 C aSO 4 形式存在, 少量 以游离氧化钙存在。 灰中游离氧化钙在水力输灰 过程中不断溶解, 致使溶液中 C a2+ 浓度和 pH 值 升高, O H - 的增加促使 H CO 3 - 转化为 CO 3 2+ , 当 灰水中 [C a2+ ] 和 [CO 3 2- ) 乘积增加并超过碳酸钙 的 溶度积 (K sp C CO = 418×10- 9 ) , 达到一定的过 a 3 饱和度时, 就可能出现结晶粒, 沉积在管壁上, 形 成碳酸钙垢。 形成过程如下所示: 在我国电力系统中, 火电占 7516% , 火电厂燃 煤灰分高达 28% 左右, 灰渣排放以水力除灰为主。 由于粉煤灰中游离的 C aO 在水力除灰系统中不断 溶出, 各火力发电厂都不同程度地存在灰管结垢问 题。根据电力环保要求, 目前的电厂普遍推广静电除 尘器, 采用干收湿排, 并贯彻 40% 的电厂实施灰水 闭式循环系统的要求, 越发加重了灰水的结垢, 使有 效过流截面加速减少、阻力增大、电耗增加, 直接影 响到冲灰水系统的安全经济运行。 因此, 水力除灰系统结垢机理和防垢措施研 究成为一项具有普遍性和现实性的课题。 灰水系 统防垢包括冲灰管道和回水管道的防垢。 国内外 许多研究部门对灰水结垢问题进行了大量的研 究, 提出了多种防垢措施, 如炉烟处理法、加酸调 pH 法、高频电场法、管材法、投加阻垢剂、三防垢 法等。本文从冲灰水及回水系统结垢、防垢机理出 发, 对各种防垢方法进行分析比较, 旨在为发电厂 选择合适的防垢方法提供参考。 C aO (游离) + H 2O C a (O H ) 2 C a (O H ) 2 + C a (H CO 3 ) 2 ( 冲 灰 水 ) 2C aCO 3 (饱和溶液) + 2H 2O C aCO 3 ( 饱和溶液) C aCO 3 ( 过饱和溶 液) C aCO 3 ( 过 饱 和 溶 液) C aCO 3 ( 结 晶 核) C aCO 3 (结晶核) C aCO 3 (无定形物) C aCO 3 (结晶体) C aCO 3 (无定形物) 由于新生成的碳酸钙结晶体的附壁 (结垢) 能 力很强, 所以部分析出物以 C aCO 3 结晶体的形式 附着在管壁上, 形成坚硬的灰垢。 112 防垢思路 根据化学动力学中链式反应的特点, 只要中 断反应的任一环节, 就可以防止灰浆管道结垢。国 内外灰水系统阻垢防垢思路主要是以下 3 种: ( 1) 加速管前 C aCO 3 的生成速率, 使其成垢 于管前, 因而结垢所必需的 CO 3 2- 、C a2+ 浓度能在 管内保持较低值, 从而有效地抑制了管内结垢的 发生, 如灰管前预处理等。 (2) 采用防止或破坏 C aCO 3 晶体生成的技 冲灰管道防垢 1 111 冲灰管结垢机理 术, 阻止 C aCO 3 晶体自由、正常地生 术, 阻止 C aCO 3 晶体自由、正常地生长, 如电场、 试验结果表明 , 它不仅能防止管道内垢的生 磁场防垢和高频电磁场防垢等。 ( 3) 通过改变管壁材料等措施, 降低结垢晶 体在壁面上的附着能力, 从而使之易与灰水一起 流出管外, 如管材法等。 113 冲灰管防垢方法 1