鍋爐蒸發受熱面存在問題及防止措施
一、固態排渣鍋爐的結渣問題
1.固態排渣鍋爐的結渣問題
(1)固態排渣煤粉鍋爐,火焰中心溫度達到1400-1600℃;
(2)燃料中的灰分由多種礦物雜質組成,在高溫火焰中呈現熔化狀態;
(3)熔融的灰分接近水冷壁時,可以積聚并黏結在受熱面外壁上,難于清除,形成了“結渣”(結焦);
(4)若熔融的灰分接近受熱面時,已經被冷卻降溫凝結為固態,則受熱面不會“結渣”現象(積灰)。
2、受熱面結渣的危害
(1)水冷壁結渣,增加傳熱熱阻,受熱面傳熱減弱,鍋爐排煙溫度上升,效率下降;
(2)水冷壁結渣,傳熱減弱,鍋爐出力下降;
(3)部分水冷壁結渣,使水冷壁受熱不均,導致熱偏差,影響水循環的安全;
(4)水冷壁結渣,爐膛出口煙氣溫度上升,導致過熱蒸汽溫度上升,容易引起過熱器損壞;
(5)燃燒器噴口結渣,使爐內空氣動力特性受到破壞,影響正常燃燒過程;
(6)冷灰斗處結渣,使冷灰斗出口逐漸堵塞,無法正常排渣。
(7)爐膛上部大塊渣塊下落,會砸壞水冷壁或冷灰斗。
3、鍋爐受熱面結渣的影響因素
(1)煤粉灰分特性
通常把灰的軟化溫度ST作為是否結渣的主要指標?;胰埸c低的煤(ST<1200℃)容易結渣。此外,結渣性指標還包括:硅比、堿酸比、結渣指數,極限黏度等。
(2)爐內空氣動力特性
氣流組織不當,導致火焰中心偏移,煤粉氣流火焰貼墻引起水冷壁局部結渣;
氣流組織不當,形成煙氣滯留漩渦區并形成還原性氣氛(存在CO),降低灰熔點,增大了結渣的可能性。
過量空氣系數:當爐內過量空氣過小,可能產生還原性氣氛,結渣傾向隨之增加。
(3)鍋爐熱負荷的影響
鍋爐設計熱負荷:熱負荷強度越大,爐內燃燒器區域的溫度越高,煤灰達到熔融狀態,結渣的可能性增大。
鍋爐運行負荷:鍋爐運行熱負荷越高,送入爐內的熱量也越多,結渣的可能性也越大。
(4)煤粉細度的影響
粗煤粉燃燒時間長,當煤粉中粗煤粉的比例增加時,容易引起火焰延長,導致爐膛出口處的受熱面結渣。
4、防止受熱面結渣的措施
(1)防止受熱面附近溫度過高。爐膛設計熱負荷強度合理,控制合理的爐溫;同時布置足夠的受熱面冷卻煙氣,保證熔化狀態的灰貼近受熱面之前已經凝固;
(2)合理組織爐內氣流,燃燒器布置合理,一、二次風形成良好的氣流結構,保證火焰不直接沖刷受熱面;避免過量空氣系數過低產生還原性氣氛;
(3)加強燃料管理,做好燃料灰成分分析及熔點分析,盡量使用設計煤種;避免煤粉過粗;
(4)加強運行管理,及時調整燃燒狀況,及時吹灰除渣。
二、液態排渣爐的爐底析鐵
液態排渣鍋爐運行時,在熔渣池底部會有大量鐵水隨著液態灰渣一同流出,稱為爐底析鐵。
1、析鐵原因
爐底析鐵主要來源于燃料灰分中的氧化鐵。熔渣池中的液態灰分包含自由氧化鐵。如果有未燃盡的碳粒落入渣池內,氧化鐵就被還原成鐵:
2、爐底析鐵的危害
(1)鐵的熔點很高(1535℃),因而析鐵后熔渣黏度大,不利于排渣;
(2)鐵的質量較大,高溫鐵水滲入爐底,侵蝕耐火涂料層,從爐底的縫隙中漏出而損壞爐底結構,造成爐底水冷壁管過熱而爆管。
(3)析鐵嚴重時,鐵水流入?;洌c水作用產生大量氫氣,可能引起爆炸。
(4)鐵水沉于爐底,停爐后凝成大塊,很難清除。
3、防止爐底析鐵的措施
爐底析鐵反應:FeO+C=Fe+CO
(1)防止煤粉落入渣池
措施:直流燃燒器切圓燃燒、提高下二次風速度、控制上排燃燒器的下傾角、控制煤粉細度等;
(2)盡快從爐底排走熔渣,減少熔渣在爐內停留時間:
措施:可以采用微傾斜爐底等。
三、水冷壁的高溫腐蝕
在低溫條件下,受熱面管壁中的Fe發生緩慢的氧化反應生成致密且穩定的Fe2O3保護膜,可保護管壁免受進一步氧化。而氧化產物Fe3O4和FeO較疏松,易脫落。
(一)高溫腐蝕的機理
(1)硫化物型腐蝕;
(2)硫酸鹽型腐蝕;
(3)腐蝕性氣體腐蝕:
(二)減輕水冷壁高溫腐蝕的措施
(1)加強燃料控制:盡量采用低硫低氯及堿金屬元素含量少的煤,以減少受熱面高溫腐蝕。
(2)合理控制煤粉細度,防止煤粉過粗。煤粉顆粒過大不易燃盡,產生還原性氣氛,加速高溫腐蝕;
(3)改善燃燒,防止局部高溫,防止火焰貼壁沖墻。高溫可加速硫酸鹽的反應,加快腐蝕速度;水冷壁管壁溫度350℃以上就發生強烈的高溫腐蝕,過熱器和再熱器管壁溫度500℃以上發生硫酸鹽型高溫腐蝕。
(4)合理配風和強化爐內湍流混合,避免局部還原性氣氛:使有機硫盡可能與氧反應,不與管壁反應。
(5)采用耐腐蝕材料。