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摘 要:锅炉是以煤炭为燃料将其化学能转变为热能的设备,锅炉在燃烧煤炭是,其炉内受热面会有大量的积灰附着在表面,极大的降低了热传导效率,增加能源消耗,既不环保也不经济,而且在管道堵塞严重时甚至会出现爆管,必须要停炉清灰,不利于系统的连续正常运行。在锅炉的日常维护中,为延长锅炉使用寿命,提高热传导效率,采用吹灰来解决积灰带来的问题是目前最为有效的方法。本文对锅炉积灰所带来的危害及吹灰进行探讨论述。
关键词:积灰 吹灰 节能 降耗
中图分类号:TK22 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(b)-0104-01
锅炉在燃煤的时候需要由特定的设备将煤炭进行细化,研磨加工成颗粒极小的煤粉,使燃烧在短时间内完成,高效率的实现能量的转换。在燃烧产生的烟气中所含的颗粒直径在10～30μm之间,在各种外力、热泳及静电引力的共同作用下会吸附在受热的管壁上,结成积灰。机会层的热传导阻力较大,是同等厚度钢制材料的五十倍,从而使热传导效率大大的降低。
1 积灰形成的原因分析
在煤炭燃料成分中,含有一些不可燃的成分,这些成分可以统称为灰分。灰分会在锅炉燃烧的过程中析出,其中一部分在锅炉受热的一面沉积下来,还有一部分会随着燃烧产出的烟气被带出锅炉。其中在锅炉壁上沉积下来的灰又有两种形态,一种是未到达煤灰熔点的沉积物在锅炉受热面上逐渐沉积形成的,称为积灰。这类积灰多发生在有对流的受热面上,即空气预热器与炉膛口这一段。另一种是温度高于熔点被融化了的灰分在炉膛、出口、过热器等温度较高的受热面上发生沉积,称为结渣。积灰和结渣的形成是在物理、化学等各类因素的共同作用下,经过非常复杂的过程才形成的,按起不同性质特点分类方法也种类繁多。
1.1 疏松性积灰
灰粒子在其表面张力、与炉壁间静电引力及其他附着力的相互作用下,在锅炉炉壁的受热面、管道的内表面逐渐聚集。开始时,积灰只是一下细小灰分在表面附着,但是经过锅炉长时间的燃烧,在烟气长期不断作用下,管道的背面会形成一个涡流区,进入涡流区的灰分会继续沉积,在管壁的外层表面上形成机构疏松的积灰。疏松性积灰因为生产于涡流区形态呈楔形,与管壁相交呈流线型,对烟气通过不会增加其阻力。
1.2 粘结性积灰
在受热面的正面,是形成的积灰其形态呈梳子状,方向是迎着烟气气流方向。而且,粘结性积灰不与疏松性积灰相同的是,它的生长不会自动停止,会随着锅炉的使用和烟气的流动而不断增加。当积灰在受热面的管壁间相连接,将使烟道堵塞增大烟气气流阻力,情况严重时必须关闭锅炉进行清灰作业。
2 锅炉积灰的危害
锅炉受热面积造成的危害主要体现在灰污和管壁腐蚀这两个点。
2.1 受热面灰污
锅炉的辐射受热面和对流受热面因为受到积灰的污染而造成性能下降,称之为受热面灰污。除了按照积灰沉积的强度和颗粒特性的区别分为疏松性和粘结性外,按积灰在受热面沉积所处位置及烟气温度的不同还可以分为,炉膛结渣、高温粘结积灰和低温粘结积灰。
对比灰污和金属制的管壁的热传导系数,灰污层小于0.1w/(m·K)比金属管壁要低上数百倍。即使是受热面上只有轻度积灰,所造成的热传导阻值也将增加到全部热阻的30%～50%。如果不及时对积灰进行清理,锅炉的排烟损失将成倍增加,同时锅炉的工作效率也会有1%～2%的降低。
在炉膛的燃烧器处,会有半熔及熔融状态的碳灰沉积在表面形成结渣,结渣情况严重时甚至会沿炉膛一直发展到烟窗和炉底区域。结渣不紧能降低炉内的热传导量,导致排除炉膛的烟气温度增高,对受热面和整个机组的安全构成影响。沉积在炉膛上部的结渣,有可能会由于体积过大而自行掉落,在其坠落的过程中,可能会引起较大波动触发灭火保护系统,甚至将水冷管的管壁砸破,导致恶性事故发生。
2.2 腐蚀受热面
受热面的腐蚀可以分为两种,一是高温腐蚀,即受热面表面的金属材质发生的氧化反应产生的化学腐蚀。高温腐蚀危害较大,腐蚀管壁可引发管道爆裂事故,严重影响整个机组的安全运行。因此,我国对锅炉的参数要求标准较高,在使用有强腐蚀性燃料是,更应该注意高温腐蚀所造成的安全隐患。低温腐蚀是灰分对受热面造成的酸性腐蚀,主要是在烟温比较低的锅炉尾部受热面上发生的。在受热面上凝结的硫酸,不仅自身酸性腐蚀,有很强的粘结性,而已能将周围的灰分粘结,增加积灰的粘结性。在空预器也常常因为低温腐蚀被积灰堵住,导致烟气阻力提高。
3 受热面吹灰
在锅炉日常运行和维护中,对受热面进行吹灰减少灰污,可以有效增加锅炉的使用安全性,延长寿命,提高经济性。
3.1 对炉膛结渣吹灰
炉膛内的结渣经过初始沉积层和一、二次沉积层形成,这三个阶段。在初始沉积层阶段清除炉膛受热面是最为容易的,而后的两个阶段的清除难度就逐渐增大。当一次沉积层在其形成的过程中有烧结的发展,则沉积层的增加将无法阻值且不能清除。所以,应该在初始沉积层发展期间进行吹灰,才能清除结渣、有效地控制结渣。安置吹灰器必须要考虑到以下情况,首先要确保可以对炉膛内所要求吹灰的区域进行出扫,第二,要能持续吹灰直到将沉积物清除干净。一般在会根据燃料的特点,结合实际情况选择吹灰方式。
3.2 高温对流面吹灰
高温粘结性积灰会在高温受热面上产生,而且多在迎风面上生成。高温粘结性积灰的生成也可分为三个阶段。一阶段中碱金属盐会在高温的烟气中以气态的形式存在,其熔点低。烟气在经过受热面后会凝结下来,生成复合硫酸盐,碱金属的复合硫酸盐比碱金属硫酸盐的熔点还要低,在经过高温受热面是就可达到熔融状态,吸附飞灰。二阶段时,熔融状态的碱金属复合盐使沉积颗粒的烧结速度加快,大幅增加沉积物和高温受热面之间的粘结强度。三阶段,高温受热面表面的沉积层会因烧结的作用,使得粘结基减少,从而碱金属硫酸盐可以继续凝结,开始重复一、二阶段。
由于高温粘结性积灰烧结的强度较高,所以对其吹灰难度很大,不容易清除。可以采取对炉膛吹灰减少高温受热面上的积灰量,同时有效的降低炉膛内及膛口出的温度。从而最大限度降低气态的碱金属盐的产生,而且气态碱金属盐不易在接触受热面前形成基质、固化。有效地控制气态碱金属盐的沉积以及其烧结的的速度和强度。
3.3 受热面上疏松性积灰的吹灰
疏松性机会一般会存在于对流面的上表面。疏松性积灰因为不存在可熔分成,所以其沉积物不会发生化学反应,而且附着强度较低。疏松性积灰在锅炉刚开始工作是形成速度很快,而后逐渐减缓,逐渐趋近于一个固定常数。这个过程大概需要8～10h,而在3h左右的时候,灰污系数就可以到达80%。疏松性积灰会在短时间内快速的重新产生,并且达到较高的灰污系数。因此,在实际运行中,要综合考虑确定吹灰的时间周期,既不能吹灰过频,也不可周期过长,因为烧结的沉积层很难去除。
节能减排,绿色发展史我国经济发展的长期发展方针,尤其是目前能源供应紧张,企业也面临生存、发展的要求,提高能源利用率不仅对企业自身经济效益有益,对全社会的进步和可持续发展也起到积极作用。
关键词:积灰 吹灰 节能 降耗
中图分类号:TK22 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(b)-0104-01
锅炉在燃煤的时候需要由特定的设备将煤炭进行细化,研磨加工成颗粒极小的煤粉,使燃烧在短时间内完成,高效率的实现能量的转换。在燃烧产生的烟气中所含的颗粒直径在10～30μm之间,在各种外力、热泳及静电引力的共同作用下会吸附在受热的管壁上,结成积灰。机会层的热传导阻力较大,是同等厚度钢制材料的五十倍,从而使热传导效率大大的降低。
1 积灰形成的原因分析
在煤炭燃料成分中,含有一些不可燃的成分,这些成分可以统称为灰分。灰分会在锅炉燃烧的过程中析出,其中一部分在锅炉受热的一面沉积下来,还有一部分会随着燃烧产出的烟气被带出锅炉。其中在锅炉壁上沉积下来的灰又有两种形态,一种是未到达煤灰熔点的沉积物在锅炉受热面上逐渐沉积形成的,称为积灰。这类积灰多发生在有对流的受热面上,即空气预热器与炉膛口这一段。另一种是温度高于熔点被融化了的灰分在炉膛、出口、过热器等温度较高的受热面上发生沉积,称为结渣。积灰和结渣的形成是在物理、化学等各类因素的共同作用下,经过非常复杂的过程才形成的,按起不同性质特点分类方法也种类繁多。
1.1 疏松性积灰
灰粒子在其表面张力、与炉壁间静电引力及其他附着力的相互作用下,在锅炉炉壁的受热面、管道的内表面逐渐聚集。开始时,积灰只是一下细小灰分在表面附着,但是经过锅炉长时间的燃烧,在烟气长期不断作用下,管道的背面会形成一个涡流区,进入涡流区的灰分会继续沉积,在管壁的外层表面上形成机构疏松的积灰。疏松性积灰因为生产于涡流区形态呈楔形,与管壁相交呈流线型,对烟气通过不会增加其阻力。
1.2 粘结性积灰
在受热面的正面,是形成的积灰其形态呈梳子状,方向是迎着烟气气流方向。而且,粘结性积灰不与疏松性积灰相同的是,它的生长不会自动停止,会随着锅炉的使用和烟气的流动而不断增加。当积灰在受热面的管壁间相连接,将使烟道堵塞增大烟气气流阻力,情况严重时必须关闭锅炉进行清灰作业。
2 锅炉积灰的危害
锅炉受热面积造成的危害主要体现在灰污和管壁腐蚀这两个点。
2.1 受热面灰污
锅炉的辐射受热面和对流受热面因为受到积灰的污染而造成性能下降,称之为受热面灰污。除了按照积灰沉积的强度和颗粒特性的区别分为疏松性和粘结性外,按积灰在受热面沉积所处位置及烟气温度的不同还可以分为,炉膛结渣、高温粘结积灰和低温粘结积灰。
对比灰污和金属制的管壁的热传导系数,灰污层小于0.1w/(m·K)比金属管壁要低上数百倍。即使是受热面上只有轻度积灰,所造成的热传导阻值也将增加到全部热阻的30%～50%。如果不及时对积灰进行清理,锅炉的排烟损失将成倍增加,同时锅炉的工作效率也会有1%～2%的降低。
在炉膛的燃烧器处,会有半熔及熔融状态的碳灰沉积在表面形成结渣,结渣情况严重时甚至会沿炉膛一直发展到烟窗和炉底区域。结渣不紧能降低炉内的热传导量,导致排除炉膛的烟气温度增高,对受热面和整个机组的安全构成影响。沉积在炉膛上部的结渣,有可能会由于体积过大而自行掉落,在其坠落的过程中,可能会引起较大波动触发灭火保护系统,甚至将水冷管的管壁砸破,导致恶性事故发生。
2.2 腐蚀受热面
受热面的腐蚀可以分为两种,一是高温腐蚀,即受热面表面的金属材质发生的氧化反应产生的化学腐蚀。高温腐蚀危害较大,腐蚀管壁可引发管道爆裂事故,严重影响整个机组的安全运行。因此,我国对锅炉的参数要求标准较高,在使用有强腐蚀性燃料是,更应该注意高温腐蚀所造成的安全隐患。低温腐蚀是灰分对受热面造成的酸性腐蚀,主要是在烟温比较低的锅炉尾部受热面上发生的。在受热面上凝结的硫酸,不仅自身酸性腐蚀,有很强的粘结性,而已能将周围的灰分粘结,增加积灰的粘结性。在空预器也常常因为低温腐蚀被积灰堵住,导致烟气阻力提高。
3 受热面吹灰
在锅炉日常运行和维护中,对受热面进行吹灰减少灰污,可以有效增加锅炉的使用安全性,延长寿命,提高经济性。
3.1 对炉膛结渣吹灰
炉膛内的结渣经过初始沉积层和一、二次沉积层形成,这三个阶段。在初始沉积层阶段清除炉膛受热面是最为容易的,而后的两个阶段的清除难度就逐渐增大。当一次沉积层在其形成的过程中有烧结的发展,则沉积层的增加将无法阻值且不能清除。所以,应该在初始沉积层发展期间进行吹灰,才能清除结渣、有效地控制结渣。安置吹灰器必须要考虑到以下情况,首先要确保可以对炉膛内所要求吹灰的区域进行出扫,第二,要能持续吹灰直到将沉积物清除干净。一般在会根据燃料的特点,结合实际情况选择吹灰方式。
3.2 高温对流面吹灰
高温粘结性积灰会在高温受热面上产生,而且多在迎风面上生成。高温粘结性积灰的生成也可分为三个阶段。一阶段中碱金属盐会在高温的烟气中以气态的形式存在,其熔点低。烟气在经过受热面后会凝结下来,生成复合硫酸盐,碱金属的复合硫酸盐比碱金属硫酸盐的熔点还要低,在经过高温受热面是就可达到熔融状态,吸附飞灰。二阶段时,熔融状态的碱金属复合盐使沉积颗粒的烧结速度加快,大幅增加沉积物和高温受热面之间的粘结强度。三阶段,高温受热面表面的沉积层会因烧结的作用,使得粘结基减少,从而碱金属硫酸盐可以继续凝结,开始重复一、二阶段。
由于高温粘结性积灰烧结的强度较高,所以对其吹灰难度很大,不容易清除。可以采取对炉膛吹灰减少高温受热面上的积灰量,同时有效的降低炉膛内及膛口出的温度。从而最大限度降低气态的碱金属盐的产生,而且气态碱金属盐不易在接触受热面前形成基质、固化。有效地控制气态碱金属盐的沉积以及其烧结的的速度和强度。
3.3 受热面上疏松性积灰的吹灰
疏松性机会一般会存在于对流面的上表面。疏松性积灰因为不存在可熔分成,所以其沉积物不会发生化学反应,而且附着强度较低。疏松性积灰在锅炉刚开始工作是形成速度很快,而后逐渐减缓,逐渐趋近于一个固定常数。这个过程大概需要8～10h,而在3h左右的时候,灰污系数就可以到达80%。疏松性积灰会在短时间内快速的重新产生,并且达到较高的灰污系数。因此,在实际运行中,要综合考虑确定吹灰的时间周期,既不能吹灰过频,也不可周期过长,因为烧结的沉积层很难去除。
节能减排,绿色发展史我国经济发展的长期发展方针,尤其是目前能源供应紧张,企业也面临生存、发展的要求,提高能源利用率不仅对企业自身经济效益有益,对全社会的进步和可持续发展也起到积极作用。