韓小容+黃智敏

摘 要：生物質(zhì)鍋爐尾部煙道粘結(jié)性沉積是影響生物質(zhì)電廠安全生產(chǎn)的重要問題之一。文章是作者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，分析生物質(zhì)鍋爐尾部煙道粘結(jié)性沉積原因，并根據(jù)分析的原因及現(xiàn)場運(yùn)行情況制定相應(yīng)的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；粘結(jié)性；沉積；對(duì)策

某生物質(zhì)電廠兩臺(tái)高溫高壓直燃生物質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐，在2015年全年，3次因#2機(jī)組尾部煙道中的低溫過熱器粘結(jié)性沉積，造成燃燒工況惡化而被迫停運(yùn)。下面本人根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)及對(duì)現(xiàn)場運(yùn)行工況的了解，分析一下該廠尾部低溫過熱器受熱面沉積的原因及應(yīng)該采取的技術(shù)措施。

1 鍋爐介紹

該廠鍋爐型號(hào)為HX220-9.8-IV1，是高溫高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風(fēng)鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。鍋爐主要由一個(gè)膜式水冷壁的爐膛、兩臺(tái)旋風(fēng)分離器和一個(gè)汽冷包覆的尾部豎井煙道三部分組成。爐膛出口與豎井煙道之間布置兩臺(tái)絕熱式旋風(fēng)分離器相連，尾部煙道由汽冷包墻組成的上煙道，布置三組低溫過熱器；絕熱式的下煙道墻內(nèi)布置有省煤器、光管臥式安裝的二、一次風(fēng)空氣預(yù)熱器。

設(shè)計(jì)燃料品種為按樹的皮、枝、葉、根，甘蔗葉、渣，木材邊角料等農(nóng)林廢棄物。設(shè)計(jì)入爐燃料的配比為50%甘蔗葉（12%水分）+20%樹皮（25%水分）+30%其它（25%水分）。

2 低溫過熱器粘結(jié)性沉積分析

按沉積形成的原理上分析，通常可以分兩類：

（1）在高溫燃燒區(qū)域內(nèi)處于熔融或半熔融的灰顆粒隨煙氣流動(dòng)接觸到受熱面后形成粘附。

（2）生物質(zhì)中易揮發(fā)的堿金屬物質(zhì)，主要是堿金屬氯化物在高溫下進(jìn)入氣相后，與煙氣、飛灰一起流過演到和受熱面等設(shè)備時(shí)，凝結(jié)吸附而形成的。

結(jié)合該生物質(zhì)廠的實(shí)際用料情況（主要燃用樹皮），ST溫度均大于900℃，出現(xiàn)熔融性粘附沉積的概率極低。但是，生物質(zhì)燃料中堿金屬含量較高，所以容易出現(xiàn)上述第二種沉積。據(jù)停爐后的采樣分析可知，該廠鍋爐爐內(nèi)沉積物為堿金屬氯化物，可見堿金屬導(dǎo)致的沉積程度較大。其中沉積物主要物質(zhì)是K的化合物，下面本文對(duì)K的一些化合物穩(wěn)定性做一個(gè)分析。

2.1 鍋爐運(yùn)行區(qū)域的劃分

（1）紅色區(qū)域?yàn)槟壳霸搹S鍋爐運(yùn)行的溫度區(qū)間。

（2）該廠為提高高水分燃料燃燒的適應(yīng)性，2015年8月對(duì)#2爐爐膛進(jìn)行了加裝防磨梁的技術(shù)改造，床溫已有較大的提高。爐膛上層平均溫度最高點(diǎn)溫度在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可達(dá)850攝氏度左右，爐膛出口溫度（即高過入口煙溫）在730攝氏度左右，所以圖上的A區(qū)域?yàn)闋t膛運(yùn)行的溫度區(qū)間。

（3）高過的進(jìn)口煙溫為爐膛的出口煙溫，即上面所說的730℃附近，高過的出口煙溫約為670℃在這里，于是，圖上B區(qū)間為高過運(yùn)行區(qū)域。

（4）低過進(jìn)口煙溫約625℃，出口煙溫約為480℃，于是，圖上C區(qū)域?yàn)榈瓦^運(yùn)行區(qū)域。

2.2 粘結(jié)性沉積成因分析

在爐膛區(qū)域，主要的物質(zhì)為氣態(tài)的KCL、（KCL）2與固態(tài)的K2O·SiO2，由于物質(zhì)形態(tài)單一，故不會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)性沉積。在高溫過熱器以及低溫過熱器上層區(qū)域，隨著溫度的下降，K2SO4與K2O·SiO2均以固態(tài)形式存在，且濃度變化極小，但氣態(tài)KCL的濃度不斷的下降，而固態(tài)KCL的濃度卻不斷的升高，這表明了，在煙氣換熱溫度下降的過程中，在高溫過熱器以及低溫過熱器上層區(qū)域，均會(huì)出現(xiàn)氣態(tài)KCL以在過熱器管壁表面上直接相變凝華析出，析出的過程粘附煙氣中的灰顆粒，形成粘結(jié)性沉積，并在管子表面沿著氣流方向生長，且外層積灰被煙氣長時(shí)間高溫?zé)Y(jié)而形成密實(shí)的積灰沉積層。另外，隨著煙氣溫度的進(jìn)一步下降，在低溫過熱器中層及下層區(qū)域處，氣態(tài)KCL、（KCL）2濃度以為0，說明了已經(jīng)完全析出，形成了相對(duì)穩(wěn)定的固相，故這些區(qū)域形成的為松散性積灰。

另外，在圖上可以看出，高過溫度區(qū)域KCL凝華析出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低過區(qū)域。但是由于該廠尾部煙道低過、省煤器、空預(yù)器等受熱面均是采用臥式布置，管子之間的管距很小。相對(duì)立式布置的受熱面（如高溫過熱器、豎井煙道前包墻煙窗）來說，一旦臥式布置的受熱面出現(xiàn)積灰，便極容易發(fā)展成大面積堵塞煙氣通道的堵灰現(xiàn)象。而在高溫過熱器區(qū)域，表面積灰強(qiáng)沉積的表現(xiàn)為管子表面沉積積灰厚度增加，直接的影響是換熱強(qiáng)度降低。

據(jù)上面的分析，該廠鍋爐正常運(yùn)行中，溫度是影響粘結(jié)性沉積的主要原因，且580-750℃為粘結(jié)性沉積形成的溫度區(qū)間，沉積的形成量隨著溫度的上升而上升。

3 對(duì)策分析

按照前面的分析，盡量降低低過入口溫度是控制低過粘結(jié)性沉積的重要的攻堅(jiān)點(diǎn)，且低過進(jìn)口煙氣溫度盡量控制在580℃以下或左右。因此建議采用以下措施：

（1）合理摻配燒生物質(zhì)燃料，避免燃燒后移。通過將高、低水分燃料，高、低熱值燃料，高、低揮發(fā)分燃料按一定的比例進(jìn)行摻配，以控制入爐的燃料的平均熱值在2000大卡左右，平均水分在35%以下。

（2）降低屏過入口及高過入口蒸汽溫度。采用降參數(shù)運(yùn)行方式及利用大修機(jī)會(huì)開展減溫水系統(tǒng)改造，改造成本低，效果明顯。

（3）進(jìn)行吹灰器改造，將目前的蒸汽吹灰改造成弱爆式吹灰，改善吹灰效果。

（4）其他運(yùn)行措施。在風(fēng)帽損壞漏渣的情況下，依然要保證較高的一次風(fēng)量，以保證正常流化必要的風(fēng)壓。盡量降低入爐水分，避免燃燒火焰中心后移。保證有氧燃燒，避免燃燒火焰中心后移。盡量控制高灰量低灰熔點(diǎn)的燃料（如甘蔗渣）的一次使用量。

4 結(jié)束語

（1）該生物質(zhì)電廠在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)因灰熔融而粘附沉積的概率較低。而主要沉積方式為堿金屬氯化物升華后凝結(jié)粘附沉積。

（2）溫度是影響粘結(jié)性沉積的主要原因，且580-750℃為粘結(jié)性沉積形成的溫度區(qū)間，沉積的形成量隨著溫度的上升而上升。

（3）為了延長鍋爐運(yùn)行壽命，思路可從縮窄粘結(jié)性沉積的區(qū)域的方面著手。盡量降低低過入口溫度是控制低過粘結(jié)性沉積的重要的攻堅(jiān)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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