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对煤粉炉结渣_积灰及其影响的认识

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对煤粉炉结渣_积灰及其影响的认识

摘要：煤粉炉作为重要的工业热力设备，其运行效率和安全稳定性直接影响到工业生产的成本和环境质量。煤粉炉结渣和积灰是影响其性能的关键因素。本文通过对煤粉炉结渣和积灰的形成机理、影响因素、防治措施及其对炉内热力场和燃烧效率的影响进行深入研究，旨在提高煤粉炉运行效率，降低能源消耗，减少环境污染。全文共分为六章，分别对煤粉炉结渣和积灰的基本概念、影响因素、防治技术、影响分析等方面进行了详细阐述。

随着我国工业的快速发展，能源消耗逐年增加，煤炭作为主要的能源之一，其利用率的高低直接关系到国家能源安全和工业生产的可持续发展。煤粉炉作为一种高效的燃烧设备，在工业生产中发挥着重要作用。然而，煤粉炉在实际运行过程中，由于燃料特性、燃烧条件、设备设计等因素的影响，容易产生结渣和积灰现象，严重影响了煤粉炉的运行效率和设备寿命。因此，研究煤粉炉结渣和积灰的形成机理、影响因素及其防治措施，对于提高煤粉炉运行效率、降低能源消耗、减少环境污染具有重要意义。本文从理论研究和实际应用两个方面，对煤粉炉结渣和积灰问题进行了系统分析，以期为煤粉炉的优化运行提供理论依据和技术支持。

第一章煤粉炉结渣和积灰概述

1.1煤粉炉结渣和积灰的定义

煤粉炉结渣是指燃料在炉内燃烧过程中，由于高温、还原气氛和熔融作用，导致燃料中的矿物质发生化学反应，形成熔融或半熔融的矿物质沉积在炉膛内壁上的现象。结渣的形成主要与燃料的化学成分、燃烧温度、烟气流动速度以及炉膛结构等因素有关。例如，在高温区，煤炭中的SiO2、Al2O3等矿物质容易与碳酸盐发生反应，形成熔点较低的硅酸盐类物质，这些物质在炉膛内壁上沉积，形成结渣。据统计，结渣层厚度达到5mm时，会导致炉膛传热效率降低10%以上，严重时甚至会导致炉膛损坏。

积灰则是指在燃烧过程中，燃料中的飞灰颗粒在烟气流动过程中，因惯性、重力、电磁力等作用沉积在炉膛内壁、烟道、除尘器等部位的现象。积灰的形成与燃料的灰分含量、燃烧温度、烟气温度、烟气流动速度等因素密切相关。例如，当燃料的灰分含量较高时，飞灰颗粒数量增多，更容易在炉膛内壁上形成积灰。在实际运行中，积灰会导致炉膛传热效率降低，烟道阻力增加，严重时甚至会造成烟道堵塞，影响正常生产。

以某钢铁厂100t/h煤粉炉为例，该炉在正常运行期间，由于燃料中SiO2含量较高，导致炉膛内壁结渣严重。结渣层厚度达到10mm时，炉膛传热效率降低约20%，烟气温度升高，导致排烟热损失增加。同时，由于结渣层形成，炉膛内壁的清洁度下降，进一步加剧了积灰的形成。在采取增加燃料预处理、调整燃烧参数等措施后，结渣现象得到有效控制，炉膛传热效率恢复至正常水平，烟气温度降低，生产成本得到降低。

1.2煤粉炉结渣和积灰的形成机理

(1)煤粉炉结渣的形成机理主要包括燃料燃烧过程中的化学反应、熔融和冷却三个阶段。在燃烧过程中，燃料中的矿物质在高温下发生化学反应，形成熔融的矿物质。这些熔融物质在冷却过程中由于温差和热应力的作用，在炉膛内壁上沉积，形成结渣。例如，SiO2与Fe2O3、CaO等反应生成低熔点的硅酸盐，这些硅酸盐在高温下熔融，然后在冷却过程中沉积形成结渣。

(2)煤粉炉积灰的形成机理主要涉及飞灰颗粒的生成、携带和沉积三个过程。燃烧过程中，燃料中的矿物质在高温下分解，形成大量的飞灰颗粒。这些飞灰颗粒在烟气中携带，由于惯性、重力、电磁力等作用，最终沉积在炉膛内壁、烟道和除尘器等部位。烟气温度、流速、燃料灰分含量等因素都会影响飞灰颗粒的沉积速度和沉积量。例如，在低温区，飞灰颗粒因温度低而沉积速度增加，导致积灰量增多。

(3)煤粉炉结渣和积灰的形成还受到炉膛结构、燃烧参数和燃料特性等多种因素的影响。炉膛内壁的形状、材料、尺寸等都会影响熔融物质的流动和沉积；燃烧温度、过量空气系数、火焰形状等燃烧参数的变化也会改变烟气流动和物质反应的条件；燃料的化学成分、灰分含量、颗粒大小等特性也会直接影响结渣和积灰的发生。例如，长炉膛、窄炉膛、高温燃烧等条件更有利于结渣的形成，而燃料中SiO2含量较高时，更容易产生积灰。

1.3煤粉炉结渣和积灰的影响因素

(1)煤粉的化学成分是影响煤粉炉结渣和积灰的关键因素之一。煤炭中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等矿物质含量越高，结渣和积灰的可能性越大。以某电厂的煤粉为例，当煤炭中SiO2含量超过30%时，结渣现象明显增加。该电厂在更换了低SiO2含量的煤炭后，结渣现象得到了显著改善。同时，煤炭中的挥发分含量也会影响结渣和积灰，挥发分含量越高，燃烧越充分，结渣