(国家电投集团协鑫滨海发电有限公司 江苏盐城 224500)
摘要：在电厂锅炉进行检验时，他的受热面通常会产生积灰的情况，在很大程度上易造成燃烧时产生的热量不能传递给水，降低了炉膛的燃烧效率，所以充分做好对电厂锅炉受热面积灰机理的认识工作与预防工作极为重要。本文将与具体实际的研究相结合，对粘结性积灰和松散性积灰进行分析，并提出预防方法，以降低因积灰产生隐患的可能性，促进电厂锅炉的正常运转。
关键词：积灰机理及其影响；预防策略；具体情况；碱性金属
１电厂锅炉受热面积灰机理及其影响
当锅炉的受热面产生积灰时，其热参数便会维持在较低的水平，同时产生的积灰也易造成受热面的热阻不断上升，传热程度的攀升也容易增强排烟的温度，排烟的热损失不断上升进而使锅炉的工作效率不高。有些锅炉对流受热面的通道截面相对较小，而积灰的生成更是使通道截面范围缩小，由此产生且不断增强的流动阻力使引风机无法处于正常的运转效率，在锅炉出力情况不高的同时，还很有可能造成烟气通道的堵塞。在受到积灰、烟气温度偏高等因素的影响下，由金属材质构成的锅炉受热面会产生严重的腐蚀情况，从而无法保证受热面的正常使用。
２飞灰的类型以及相应的积灰状态
飞灰的生成一般是在燃料进行燃烧的过程中产生灰分，一部分灰分在经过炉膛内的高温区时进行熔化、堆积等反应，进而凝结成块状物掉落锅炉底部成为炉渣，而另一部分的细灰咋会跟随气体飞出成为飞灰。这些灰分根据直径可划分为细径灰群、中径灰群和粗径灰群。根据熔点高低可划分为低、中、高熔点。其中低熔点的一般处于８００℃至８５０℃之间，主要由硫化物、钙金属氯化物等组成。中熔点的则处于９００℃至１１００℃直接，主要由碳酸钠、硫化亚铁、硫酸钾等组成。高熔点的处于１５００℃至２８００℃之间，主要由纯氧化物组成。
积灰的状态可根据多发位置分为四类。首先是熔融性结渣，这种状态主要生成于锅炉炉膛与高温对流的受热面的前部，烟气中的熔化物进行的移动对其有重要的影响。其二为高温黏结性积灰。此时积灰主要是处于升华物质较多且处于燃烧状态的锅炉的高温对流受热面内，同时也会出现在炉膛受热面内。积灰在进行黏接时经过化学反应具有了黏接性，进而形成黏结性积灰。其三是生成于空气预热器冷段的低温黏结性积灰。积灰与管壁中的处于冷凝状态的硫酸性物质发生反应形成较硬的水泥状灰层，主要受硫酸蒸汽凝结的影响。最后一类是为松散性积灰，他主要是由于烟气中的回灰粒长时间沉积在受热面上，由于这一过程未发生化学反应，积灰较为松散。
３黏结性积灰的具体情况
３.1高温过热器与再热器产生的积灰过程
锅炉炉膛内产生高温且烟气充足，此时低熔点飞灰基本维持在挥发的状态，并和烟气一起进入烟道，而高温过热器和再热器通过升温使烟道的温度升高至８００℃以上。因而，烟气中的低溶灰无法凝固，其本身更无法凝固处于低温状态的高温过热器与再热器处于外部的黏性灰层。与此同时，一些长期处于黏性灰层内部的中熔、高熔性灰粒，易与气体状态的二氧化硫反应产生硬质灰层，其主要成分为白色的硫酸盐。当灰尘的厚度不断增大，低熔点灰无法发挥其冷凝效果，外部温度出现上升趋势，而中、高熔点灰在灰层外部进行动态沉积，形成松散型的外灰层，此种灰尘具有易清除间隙大的特点。一般的用烧结强度作为判定内灰层坚实与否的标志，强度越小则表明灰层越易处理。锅炉中的温度大小、氧化钾浓度高低以及烧结时限与烧结强度的大小有关，锅炉中存在过多的空气、燃烧的状态与炉膛结渣对流烟造成的温度高低变化，可能会降低烧结强度。
３.２碱性金属升华结灰
碱性金属一般经过升华会产生黏结灰，其主要机理为：碱性金属在燃烧时产生的氧化物通过升华呈气体状态，并因烟气温度的上升流进对流受热面。由于受热面温度不高，冷凝外层上的金属氧化物与烟气中的三氧化硫反应产生硫酸盐。钢管中的烟气内二氧化硫在氧化成三氧化硫时，通过催化反应与碱性金属的氧化物生成了硫酸盐。硫酸盐又与飞灰中的氧化铁以及烟气中的三氧化硫反应产生复合硫酸盐。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些物质在温度为８００℃的情况下处于熔化状态，黏性较强，在吸附飞灰凝结成黏结物的同时增加了灰层厚度，从而导致灰层内部产生硬结。燃料灰分内若存在大量的碱性金属化合物，则会产生黏结灰，此黏结灰以硫酸钙作为黏结剂。此类黏结灰的形成机理是：当温度处于850℃时，碳酸钙通过燃烧产生氧化钙，并与烟气中含有的氯气与氢气反应形成氯化钙。而后继续燃烧并升华，进而在受热面的管壁中凝固并不断氧化产生氧化钙，然后和三氧化硫反应产生硫酸钙。
３.３预防策略
首先要准备定量的吹灰设施，并合理安排，通过不同的吹扫方式进行吹扫，以保证较高的吹扫效率，这对减少黏结性积灰的生成十分有效。与此同时，当锅炉正常运作时只需按原计划进行吹扫。否则，则应针对受热面难以清除的灰按照具体要求加以处理。第二，在建造锅炉炉膛时，以具体的Ｑａ与Ｑｖ要求为标准，尤其是在建造大容量的锅炉时，可有效降低结渣产生的可能性。其三则是严格要求对流受热面的设计。按标准来说，其横向节距不应过小，见面以免管列时间发生搭桥堵塞的现象。如果燃料存在较大的黏接倾向，水平烟道与对流过热器应扩大节距。
４松散积灰的具体情况
４.１低温过热器与再热器产生积灰的过程
低温过热器与再热器的管道外层易产生松散性的积灰层，此时烟道的温度一般不超过７００℃，低溶灰通过凝结形成固体状颗粒物，同时碱性金属氧化物也完成了蒸汽凝固的过程。此时，这些颗粒的粒度一般处于２００μｍ以下，且以２０μｍ的为主。当夹杂着灰的气流横向冲刷管束时，管子的背面会产生涡流区，如果粒度不高于３０μｍ的灰粒便会被卷入此涡流区。烟气流通过冲刷管道正面的积灰，使得积灰层难以形成。因而，当管道的背面大于正面时，只有将烟气的流动速度维持在５ｍ／ｓ以内，其正面才会形成积灰。
４.２松散性积灰的形成过程及其稳定性
烟气中存在的飞灰的直径是有所区别的，细径灰群流动性强，进行流线运动，管道外部积灰少。粗径灰群动能高，在与管道外层的灰层碰撞时，易对灰层与管壁造成影响。中径灰群在流动过程中受灰粒运动惯性的影响，会与管道发生直接接触，并在管道外层形成松散性积灰。可见，灰层厚度的大小对中径灰群于管道外层的沉积和粗径灰群于灰层维持的平衡性有较大影响。所以，当飞灰过量且粗径灰与被其冲走的灰等量时，积灰不会增生。
４.３预防策略
首先按照标准要求在有效的间隔与持续时间严格使用吹灰装置，然后保证烟气的正常流动速度。根据额定负荷应保持流速于６ｍ／ｓ上下，如果升华时物质浓度过高，则应提速。
５结语
总体而言，与松散型积灰相比，粘结性积灰易产生更大的破坏。当受热面的积灰达到一定程度时易使锅炉无法维持正常的运转。所以，应尽量保持管束的低积灰量，做好日常的受热面清理工作，并务必要将这一任务作为锅炉设计与运行时要考虑的重点。
参考文献：
[1]王飞腾．分析新形势下电厂锅炉应用在热能动力的发展［Ｊ］．科技风，２０１８，（0６）：１７１．
[2]李海燕．电厂锅炉水质常规化验方法及质量控制［Ｊ］．科技创新与应用，２０１８，（0４）：７８－７９．
[3]高敏．新形势下电厂锅炉应用在热能动力的发展［Ｊ］．科技风，２０１８，（0３）：１６２．
[4]王中枢．电厂锅炉节能改造的问题及解决措施探讨［Ｊ］．四川水泥，２０１８，（0１）：８６．
[5]张勇，张延广，曹祖庆．凝汽器管束布置的传热效果评价方法[J].汽轮机技术，1994，36（6）:34-36．
论文作者:吴广伏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：锅炉论文; 烟气论文; 熔点论文; 炉膛论文; 松散论文; 电厂论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第30期论文;