摘要：生物质锅炉主要以生物燃料为主要燃料，在新时期，更加满足生态发展的要求，有利于对环境进行有效的保护。但是随着生物质锅炉的应用越来越广泛，其尾部烟道的粘结性沉积逐渐成为影响生物质电厂生产安全的主要原因。本文以某生物质电厂的生物质锅炉为例，结合笔者工作经验，对生物质锅炉尾部烟道的粘结性沉积的原因进行分析，并以此为基础提出相关解决对策。
关键词：生物质锅炉；烟道；粘结性沉积；原因；对策
引言
生物质锅炉以燃烧生物质燃料为主，与传统的锅炉相比，生物锅炉具有环保性和生态性的特点。随着生物质锅炉的不断应用，因燃烧锅炉给环境造成的危害逐渐降低。但是，从生物质锅炉本身来看，当前很多锅炉尾部烟道都会出现粘结性沉淀，在一定程度上制约着生物质锅炉价值的体现。本文以某生物质电厂的2台生物质锅炉为对象进行考察，这两台锅炉属于高温高压直燃生物质的循环流化床锅炉，在2015年，3次因机组尾部烟道过热而发生粘结性沉积的现象，严重影响了锅炉燃烧工作的有效开展，因此被迫停止运行。[1]本文，笔者结合自己的实践经验和对这两台锅炉的实际运行状况的了解，具体对生物质锅炉因尾部烟道过热而发生粘结性沉积的现象进行原因分析，并以此为基础提出解决措施。
一、锅炉整体概况
笔者所研究的锅炉型号是：HX220-9.8-IV1，主要采用循环流化床燃烧技术，是集高温高压、汽水自然循环和单气泡为一体的平衡通风型锅炉。该锅炉主要结构分为：两台旋风分离器、一个竖井尾部烟道和一个膜式水冷壁炉膛。其中，锅炉的尾部烟道主要是应用了汽冷包覆技术，提高锅炉的应用便捷性。锅炉的炉膛出口和竖井烟道主要由两台绝热式旋风分离器相连接，其中，尾部烟道主要由汽冷包墙组成，上面设置了三组地温过热器；下烟道出主要设置有省煤器和空气预热器，下烟道采用了绝热式原来。将这两个锅炉的燃料品种主要设置为桉树，其中包括桉树的树皮、枝叶、树根，以及甘蔗叶、甘蔗渣和木制品的边角料等与之类似的农业和林业的废弃物品。将锅炉的燃料配比设置成5:2:3的结构，其中包括50%的甘蔗叶，要求甘蔗叶的水分含量要达到12%，还包括20%的树皮，树皮的含水量要求为25%，另外还要包括30%的其他农林废弃物，这些燃料的含水量总和要达到25%。
二、生物质锅炉尾部烟道粘结性沉淀分析
结合沉淀形成的原因，对生物质锅炉的低温过热器的粘结性沉积进行分析，主要可以从以下两个方面考虑：其一，可能是由于锅炉的高温燃烧区域中的处于熔融或者半熔融的灰尘颗粒在烟气的不断流动下而接触到受热面，最终粘附在烟道上。其二，从生物质本身来考虑，在生物质中含有比较容易挥发的碱性金属物质，主要表现为碱性金属氯化物，这些碱性物质在经过高温后进入气相，在和灰飞与烟气一起流过受热面与烟道等这些温度相对较高的设备时，通过凝结和吸附而自然形成了粘结性沉淀。
已知该生物质厂的主要燃料是树皮，其ST温度都在900摄氏度以上，在这样的温度下很难形成熔融性粘附沉淀。但是，在以生物质燃料本身来看，这类燃料的碱性金属物质含量相对较高，比较容易出现以上提到的第二种沉淀。在这两个锅炉停止运行后，笔者对锅炉尾部烟道的粘结性物质进行了实际采样，经分析发现，这个锅炉的炉内主要的沉淀物是碱性的金属氯化物，因此推断碱性金属导致的粘结性沉积的可能性较大，由此判断以上第二种推断的可能性比较大。[2]该锅炉的粘结性沉积物主要是K的化合物。
（一）锅炉运行区域分析
通过对该厂锅炉的运行区域进行分析，进一步完善以上猜想。
首先，该厂为了提高锅炉水分燃烧的适应性，在2015年的8月份对所选锅炉的炉膛实行了加装“防磨梁”的改造技术，使得锅炉床温度在一定程度上有了很大提升。其中，在锅炉满负荷运行的状态下，锅炉的炉膛上层的平均温度在最高时已经可以达到850摄氏度，甚至有时还会超过850摄氏度，炉膛出口的温度，也就是高温过热器的入口的烟温也平均在730摄氏度左右，因此炉膛在正常运行时的温度区间大约可以控制在730摄氏度到850摄氏度之间。另外，在锅炉的高温过热器的进口处的烟温作为炉膛的出口烟温，也就是上面所提到的730摄氏度左右，高温过热器的出口烟温大约在670摄氏度左右。对于低温过热器而言，其进口的烟温大约可以控制在625摄氏度左右，其出口烟温可以控制在480摄氏度左右。根据这些内容对锅炉在正常运行下的炉膛温度，高温过热器入口温度和出口温度，以及低温过热器的入口和出口的温度条件进行观察与分析，可以为接下来探究锅炉尾部烟道的粘结性沉积的原因提供数据支持，为进一步的研究做准备。
（二）对锅炉尾部烟道的粘结性沉积成因分析
在锅炉的炉膛区域中，主要有气态的KCL和（KCL）2以及固态的K2O•SiO2，因为这些物质的形态比较单一，因此不会发生粘结性沉积的现象。在整个锅炉的高温过热器和低温过热器的上层部分，伴随着锅炉内部温度的下降，K2SO4和K2O•SiO2都会以固态的形式存在，而且在浓度变化方面，变化范围较小，但是表现为气态的KCL的浓度会随着温度的下降而不断下降，而表现为固态的KCL的浓度会逐渐的升高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一现象充分的表明了，在整个烟气换热使得温度下降的过程中，在整个高、低温过热器的上层区域中，都会出现气态的KCL在高温过热器和低温过热器的管壁表面上进行直接凝华析出的现象，在析出的过程中会自然的粘附烟气之中的灰尘颗粒，进而形成粘结性沉积，而且在过热器的管子表面上会沿着气流的方向逐渐的生长，而且过热器外层的积灰会被烟气长时间进行高温烧结，进而形成表现的比较紧密的积灰沉积层。[3]除此之外，伴随着烟气温度的逐渐下降，在低温过热器的中下层部分，呈现为气态的KCL与（KCL）2的浓度达到0度，这正说明了他们已经完全完成了析出过程，并且转化成了相对比较稳定的固态形状，因此在这些区域中主要形成的是比较松散的积灰。另外，还要说明的是，在锅炉高温过热器区域中的KCL凝华析出量远比在低温过热器中KCL凝华析出量要小。但是，对于这座锅炉来讲，其烟道尾部的烟道的低温过热器和省煤器，以及空预器等的受热区域都是应用了卧式布置，使得各个管子中间的间隔距离比较小。其中，锅炉高温过热器和竖井烟道的前包强烟闯主要是采用了立式布置的受热面，一旦灰尘出现在卧式布置的受热面之上，就极其容易发生大范围的灰尘堵塞现象。对于高温过热器区域来说，其表面积留的灰尘主要表现为管子表面的沉积灰尘变厚的现象，从而对换热强度造成直接影响，使得换热强度降低。
结合以上的分析，我们可以发现，这一个锅炉在正常工作的情况下，其尾部烟道的粘结性沉积主要是由温度变化引起的，其中在581摄氏度到751摄氏度之间的区域是粘结性沉积主要形成的温度区间，主要表现为，随着温度的不断升高，粘结性沉积的数量也相应的增加，二者主要成正相关。
结合以上的分析，我们可以发现，这一个锅炉在正常工作的情况下，其尾部烟道的粘结性沉积主要是由温度变化引起的，其中在581摄氏度到751摄氏度之间的区域是粘结性沉积主要形成的温度区间，主要表现为，随着温度的不断升高，粘结性沉积的数量也相应的增加，二者主要成正相关。
三、锅炉粘结性沉淀的对策探究
根据以上对锅炉尾部烟道粘结性沉积的形成原因进行分析，要想对尽量减少或者避免粘结性沉积的影响，首先应该要始终以温度条件作为切入点，尽量降低低温过热器入口处的温度，并且还应该把低温过热器的烟气温度有效的控制在581摄氏度以下，不能接近751摄氏度。因此，结合这些问题进行综合考虑，主要提出以下建议供读者参考：
首先，要对锅炉的燃料，即生物质燃料进行合理的配置，其中既涉及对于各种生物质燃料的有效选择，还包括各种生物质燃料的应用数量和掺配比例，一定要按照比例进行合理掺配，尽可能的避免燃料在燃烧后发生后移的状况。另外，也是比较重要的一点，还要根据燃料的含水量、热量值和挥发能力对所选燃料进行有比例的掺配，使得整体燃料在入炉的平均热度值能够控制在2000大卡左右，也要尽量将燃料的平均水分含量控制在35%以下，变化幅度不能过大。
其次，要进一步降低屏过入口以及高温过热器入口的蒸汽温度。主要可以运用降参数的运行方式进行处理，或者也可以利用锅炉大修的机会，进行减温水系统的升级和改正，不但能够大大节约维修成本，而且最终效果也会比较明显。
再次，要对吹灰器进行有效的改造，主要工作是要将现有的蒸汽式吹灰机转化成弱爆式吹灰机，从而能够在整体上改造吹灰机的吹灰效果。
最后，在其他运行措施方面，也要进行有效考虑，以保障锅炉能够正常运行。首先，要是对风帽损坏状况漏查了，也要始终保证风帽拥有较高的风量，从而保证正常流化所需的必要风压。其次，还要保证入炉的水温较低，防止燃烧的火焰中心向后移动。[4]再次，要保证锅炉内有充足的氧气支持，进一步防止燃烧的火焰中心向后方移动。最后，要对甘蔗渣这一类的产灰量相对比较高，但是熔点比较低的燃料的使用量进行有效的控制，将锅炉内的存灰量控制在有效范围之内。
四、结语
经过以上对该生物质电厂生物质锅炉尾部烟道的粘结性沉积的原因进行分析，我们可以发现，这个生物质电厂的锅炉在正常运行的情况下，出现因为灰的熔融而产生粘结性沉积现象的概率相对比较低，而在锅炉正常运行情况下的最主要的沉积方式是由于呈碱性特征的金属氯化物升华之后而凝结形成的粘结性沉积。另外，我们也不难看出，温度因素是造成该锅炉尾部烟道发生粘结性沉积的罪魁祸首，而且粘结性沉积形成的主要温度区间主要在581摄氏度到751摄氏度之间，并且粘结性沉积量会与温度的升降发生同步变化，温度上升，粘结性沉积的量也随之增加。因此，为了尽可能的延长生物质锅炉的使用寿命，可以从缩小或窄化粘结性沉积的面积着手，通过不断缩小粘结性沉积的范围，进一步降低粘结性沉积发生的可能性。综上所述，在对生物质锅炉的尾部烟道进行粘结性沉积控制的过程中，温度因素必须是首先要考虑的内容，也是整个工作有效开展的突破点。只有结合温度因素，对高炉粘结性沉积现象进行有效控制，才能从根本上提高锅炉的运行效率。
参考文献
[1]韩小容，黄智敏. 生物质锅炉尾部烟道粘结性沉积原因分析及对策[J].科技创新与应用（工业技术），2017，（16）：139.
[2]王玉珏，胡敏，王渝，等.秸秆燃烧排放PM2 5特征及影响因素研究[J].化学学报，2016，（04）：356-362.
[3]耿春梅，陈建华，王歆华，等.生物质锅炉与燃煤锅炉颗粒物排放特征比较[J].环境科学研究，2013，（06）：666-671.
[4]洪蕾，刘 刚，杨孟，等.稻草烟尘中有机碳元素碳及水溶性离子的组成[J].环境科学，2015，（01）：25-33.
论文作者:刘丽娟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/20
标签：锅炉论文; 生物论文; 尾部论文; 温度论文; 粘结性论文; 烟道论文; 摄氏度论文; 《基层建设》2018年第14期论文;