锅炉用煤结渣及积灰分析:小型蒸汽锅炉

　　摘?要 本文阐述了燃煤煤质对锅炉的影响，及炉内结渣、受热面积灰的影响。并对新疆部分煤矿的煤质进行了结渣特性和积灰特性的分析。提出了事业部410吨煤粉炉主烧煤、掺烧煤以及主烧煤、掺烧煤的掺混比例。
　　关键词 炉内结渣；受热面积灰；结渣特性；掺混比例
　　中图分类号 TK17 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0135-01
　　1 炉内结渣
　　结渣是锅炉运行中普遍的现象，尤其是燃用劣质煤时，结渣的情况更显著。
　　1.1 结渣对锅炉运行的危险
　　1）结渣引起过热气温升高，甚至会导致爆管。
　　2）结渣可能造成掉渣灭火、损伤受热面和人员伤害。
　　3）结渣会使锅炉出力下降，严重时造成被迫停炉。
　　1.2 结渣使排烟损失增加，锅炉热效率降低
　　结渣是一种绝热体，渣块黏附在受热面上就会使其吸热大为减少，造成排烟温度升高，排烟损失增加。结渣后，锅炉出力下降，为了保持额定出力，燃料量就要增加，使煤粉在炉内停留时间缩短，q4损失会增加，当空气量不足时，q3也会增加，锅炉热效率下降。
　　1.3 结渣形成机理及影响因素
　　煤中灰分随着温度升高开始发生变形随后出现软化和熔化状态。软化或熔化的灰粒如果黏附在某一温度较低的受热面上，就形成结渣。灰分的结渣与灰的熔融特性、黏结性有直接关系。
　　1）灰分的熔融性。灰分的熔融性温度主要与灰分的组成成份和存在的介质气氛有关。
　　煤灰中的难熔成分多为酸性氧化物，熔点多在1500-2000℃之间，如果SiO2为1470℃，AlO3为2015℃。煤灰的组成中，也用一些是易熔的化合物，主要是碱金属化合物，它们的熔点多在1000℃以下，如K20、Na2O的熔点为700℃。
　　2）介质气氛对熔化特性的影响。灰熔点其存在的介质气氛也有关系。在氧化气氛中，FeO会被氧化生成Fe2O3，所以，在氧化气氛中铁的氧化物通常以Fe2O3形态存在。但在半还原气氛中的熔点与半还原性气氛中的熔点差值可以达到很大的数值，对我国部分煤的实验研究结果表明：同一煤种，半还原气氛中灰分的熔化特性温度tDT、tST、tFT均比氧化气氛下低，一般约低30-300℃；氧化气氛下的凝固点也均高于半还原气氛下灰的凝固点，温差范围为30-80℃。
　　3）灰渣黏度。灰渣黏度随温度变化的规律是表示灰分在高温条件下物理特性的另一指标。随着温度下降，熔化的灰分黏度升高。当温度下降时，灰渣在狭窄的温度范围内从液态转变为固态，而无明显的塑性区，此灰渣属于短渣；温度下降时，在相地较宽的温度范围内，灰渣难度逐渐增加，呈现塑性状态，但仍然无明确的相变温度和塑性区界限，属于长渣。如图所示实现
　　曲线。
　　4）结渣的判定。
　　①碱酸比B/A。碱酸比B/A=（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）/（SiO2+Al2O3+TiO2）
　　②硅铝比SiO2/Al2O3 。硅铝比SiO2/Al2O3=SiO2/Al2O3
　　③硅比G。G=100SiO2/（SiO2+CaO+MgO+Fe2O3）
　　5）高温黏结灰。黏结灰的程度主要和燃料中灰分性质有关，一般用式如下所得的积灰指数来表示燃料的黏结程度。
　　结渣特性判定综合表
　　Rfh={（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）/（SiO2+Al2O3+TiO2）}Na2O
　　Rfh﹤0.2 黏结程度低
　　0.2﹤Rfh﹤0.5黏结程度中
　　0.5﹤Rfh﹤1.0黏结程度高
　　Rfh﹥1.0 黏结程度严重
　　2 受热面积灰
　　2.1 高温黏结灰
　　高温黏结灰主要是指过热器之后受热面上的沾污。灰分中含有较多的钠、钾、钙、硅、钒、磷等元素的氧化物，这些物质在高温时大都升华成气体，遇到较冷的受热面管壁即冷凝在管壁上，对管子表面具有很强的附着力，黏积成封闭性的灰环，一般不易自行脱落。这些升华性物质在与烟气中的三氧化硫、氧化铝、氧化铁等化合物，形成各种硫酸盐，这些硫酸盐呈熔融状，具有黏性。这些盐类为黏结剂，大量捕集撞击在其上的飞灰，结合成坚实牢固的积灰。高温黏结灰具有无限增长的特点，因此对锅炉工作的影响很大。
　　黏结灰的程度主要和燃料中灰分性质有关，一般用式如下所得的积灰指数来表示燃料的黏结程度。
　　Rfh={（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）/（SiO2+Al2O3+TiO2）}Na2O
　　Rfh﹤0.2 黏结程度低
　　0.2﹤Rfh﹤0.5黏结程度中
　　0.5﹤Rfh﹤1.0黏结程度高
　　Rfh﹥1.0黏结程度严重
　　2.2 低温黏结灰
　　低温黏结灰发生在低温段受热面上，它的形成是由一般积灰与冷凝在管壁上的硫酸作用而形成的以硫酸钙为基质的水泥状物质，有时吹灰的水渗入积灰也会引起积灰的水泥化。这种黏结灰呈硬结状，堵塞烟道，清理比较困难，所以对锅炉工作危害很大，在燃用多硫多水灰的燃料更应注意。防治这种积灰主要是防止SO3结露，其措施与防止低温腐蚀的措施相同。
　　2.3 疏松积灰
　　疏松积灰主要发生在低温区受热面上，一般是小于220 μm的微小颗粒，大部分是10 μm-50 μm。疏松积灰往往在管子的背风面形成，当烟气横向冲刷管束时，管子背面产生涡流，小颗粒烟尘因惯性而进入涡流区撞在管壁上，在管子背面形成劈状流线型积灰，只有当烟速很小或烟尘颗粒很细时，疏松积灰才在管子的迎风面形成。积灰的程度与烟气流速有关，到一定时间后积灰不再增长。疏灰积灰呈干的疏松状、易吹除，在燃用升华物质不多的固体燃料最常遇到。疏松积灰虽易清除，但其热阻仍较大，所以对锅炉传热仍有很大影响。因为积灰呈流线型，所以对烟气的阻力增加不多。
　　参考文献
　　[1]周怀春等.锅炉机组节能[M].中国电力出版社,2008,4.
　　[2]丁临秸等.锅炉运行[M].中国电力出版社,2008,7.
　　[3]雷铭等.发电节能手册[M].北京:中国电力出版社,2005.
　　作者简介
　　王军（1983—），男，新疆省乌鲁木齐人，本科，助理工程师，新疆中泰化学（集团）股份有限公司，研究方向：热能与动力工程。