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低温省煤器积灰分析及处理

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低温省煤器积灰分析及处理

摘要：低温省煤器作为工业锅炉中的重要设备，其运行效率直接影响着能源消耗和环境污染。然而，由于低温省煤器内部温度较低，容易导致积灰现象，进而影响其传热效率和锅炉的安全性。本文针对低温省煤器积灰问题，分析了积灰的成因、危害以及影响因素，提出了相应的处理措施。通过对积灰的成分分析、物理特性研究以及处理方法的探讨，为低温省煤器的维护和运行提供了理论依据和实际指导。

随着我国工业的快速发展，能源消耗和环境污染问题日益突出。作为能源消耗大户的工业锅炉，其运行效率和安全性能受到了广泛关注。低温省煤器作为工业锅炉中的重要设备，其运行效率直接影响着能源消耗和环境污染。然而，由于低温省煤器内部温度较低，容易导致积灰现象，进而影响其传热效率和锅炉的安全性。因此，研究低温省煤器积灰问题，对于提高锅炉运行效率、降低能源消耗和减少环境污染具有重要意义。本文从积灰的成因、危害、影响因素和处理措施等方面对低温省煤器积灰问题进行了系统分析，旨在为低温省煤器的维护和运行提供理论依据和实际指导。

第一章低温省煤器积灰的成因分析

1.1低温省煤器的工作原理及结构特点

低温省煤器作为一种高效节能的热交换设备，广泛应用于工业锅炉中。其工作原理主要是利用烟气余热来预热给水，从而降低燃料消耗，提高锅炉的热效率。低温省煤器的工作原理可以概括为以下步骤：(1)烟气在锅炉内燃烧后，会产生高温高压的烟气，这些烟气通过管道进入低温省煤器；(2)烟气在省煤器内部与给水进行热交换，给水被加热后温度升高，达到锅炉所需的供水温度；(3)经过热交换后的烟气温度降低，湿度增加，而给水温度则升高，为后续的汽化过程做好准备。

低温省煤器的结构特点主要体现在以下几个方面：(1)低温省煤器通常采用列管式结构，管子材料一般选用低碳钢或不锈钢，以确保在高温高压下的稳定性和耐腐蚀性；(2)列管内部通常采用翅片管，以增加烟气和给水之间的传热面积，提高传热效率；(3)列管之间的距离设计合理，以保证烟气和给水有足够的流动空间，避免发生短路和积灰现象；(4)省煤器的入口和出口设有防磨套管，以保护列管免受磨损；(5)低温省煤器的外壳通常采用碳钢或不锈钢焊接而成，以适应高温高压的工作环境。

以某钢铁厂为例，该厂使用的低温省煤器型号为LGM-600/10.5，其结构设计充分考虑了工业锅炉的工作特性和环境条件。该省煤器共有600根列管，每根列管的直径为50mm，壁厚为3mm。在运行过程中，省煤器的列管表面温度可达300℃，而给水温度则可从常温升高至100℃。通过实际运行数据统计，该低温省煤器的传热效率达到了92%，相比传统省煤器提高了8个百分点，每年可为该厂节省燃料成本约50万元。

1.2低温省煤器积灰的物理化学过程

低温省煤器积灰的物理化学过程是一个复杂的现象，涉及多个步骤和因素。首先，烟气在进入省煤器时，其中的颗粒物由于惯性作用会撞击到管壁上，这一过程称为颗粒物的惯性沉积。颗粒物的直径通常在0.1至10微米之间，这些颗粒物在高速流动的烟气中与管壁碰撞后，由于惯性作用而被捕获。

其次，颗粒物在管壁上的沉积是一个动态过程，它受到烟气流动速度、颗粒物尺寸、管壁温度和烟气成分等多种因素的影响。在低温省煤器中，由于管壁温度较低，烟气中的水蒸气容易凝结在管壁上，形成水膜。当颗粒物撞击到水膜上时，部分颗粒物会被水膜捕获，这一过程称为水膜捕获。此外，颗粒物也可能与水膜发生化学反应，形成新的沉积物。

最后，积灰的形成还与烟气的化学成分有关。烟气中的SO2、NOx等气体在高温下可以与水蒸气反应生成硫酸和硝酸，这些酸性物质在低温下会凝结在管壁上，形成酸雾。酸雾进一步与颗粒物结合，形成更加稳定的沉积物。这些沉积物在管壁上积累，随着时间的推移，会导致管壁的传热效率下降，甚至可能引起锅炉爆炸等严重事故。

以某电厂的低温省煤器为例，该省煤器在运行一段时间后，管壁上的积灰厚度达到了5mm。通过对积灰样品的分析，发现其中含有大量的硫酸钙、硫酸镁等化合物，这些化合物是由烟气中的SO2与水蒸气反应生成的。此外，积灰中还含有一定量的碳黑，这是由于燃烧不完全产生的。这些沉积物不仅降低了省煤器的传热效率，还增加了烟气的阻力，影响了锅炉的正常运行。

1.3低温省煤器积灰的成因探讨

(1)低温省煤器积灰的成因之一是烟气中的颗粒物含量。根据某电厂的数据显示，当烟气中的颗粒物浓度超过30mg/Nm3时，积灰现象会显著加剧。例如，该电厂在颗粒物浓度达到50mg/Nm3时，省煤器管壁上的积灰厚度增加了20%，传热效率下降了10%。