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积灰种类及成因

(1)干燥松散型积灰

干燥松散型积灰在炉内所占比例最大,可达到60%以上。

干燥松散型积灰形成机理:在尾部烟道中烟气温度已经低于600-700烟气中已经没有溶化的灰粒子,金属氧化物的蒸汽也已经凝结。所以这部分受热面大多是干燥松散型积灰。这个部位为对流段、低温过热器、低温再热器、省煤器、空器预热器。

进入尾部烟道的飞灰具有不同的颗粒尺寸,一般都小于200微米,大多数是直径小于30微米的灰粒,这些灰粒在涡流作用、机械力、分子间作用力、热泳力、静电力等作用下物理沉积,以涡流作用形成积灰为主,大于30微米的粒子因为惯性大,不易沉积。

干燥松散型积灰形成的部位:积灰多形成在管子的背风面,在管子的迎风面及两侧因为受到大粒子的冲击,很少沉积。

影响干燥松散型积灰的因素:主要有温度、烟气的流速、管子直径、管束排列方式和节距等。烟气流速高,冲刷作用大,积灰少(额定负荷下的烟气流速不低于5-6m/s);管子直径小,积灰少;管束错列排列,积灰少;管子节距小,积灰少。另外积灰的程度还与飞灰的粒度有关系,若飞灰中粗灰少、细灰多,则因冲刷作用减弱而积灰就多,如燃油、燃气锅炉因粗硬灰粒子少、细灰粒子多,就属于这种情况。

(2)弱和中等粘性积灰

  弱和中等粘性积灰形成机理:当受热面壁温接近或低于烟气露点时,烟气中的硫酸蒸气将在管壁面凝结并对管壁面产生腐蚀;同时烟气中的飞灰极易被酸液粘结而沉积在壁面上,积灰中的金属氧化物与酸液反应生成水硬性硫酸盐,引起积灰硬化,形成很难清除的低温粘结灰,这种积灰发生在壁温最低的空器预热器低温段。

烟气露点:烟气中水蒸气含量一般为10%-15%,纯水蒸气的露点为45℃—54℃。当燃料中含硫时,在燃烧过程中会生成一定数量的三氧化硫,当烟温低于200℃时,三氧化硫会与水蒸气结合生成硫酸蒸汽。硫酸的凝结温度比水高很多,如果烟气中含有少量的硫酸蒸汽,露点温度就显著升高。烟气中的三氧化硫含量越高,硫酸蒸汽的含量越高,烟气的露点也越高,管壁的低温腐蚀也越高。

烟气中水蒸气含量10%,硫酸蒸汽含量15ppm,温度为137℃时,硫酸蒸汽开始冷凝,此温度称为硫酸蒸汽的热力学露点,也就是所谓的烟气露点。一般情况下,烟气中水蒸气含量10%,硫酸蒸汽的含量5-50ppm时,烟气露点为129℃-149℃。

燃煤锅炉比燃油锅炉三氧化硫含量低,所以燃油锅炉的露点更高,更易发生低温腐蚀。

(3)高温粘结性积灰

在炉膛上部、水平烟道、高温对流段的受热面上,正常运行时该处的烟气温度约为700℃-1100℃,当燃烧的燃料(煤、重油)中含钠、钾、硅、钙、钒、磷等金属元素,在此温度下,在燃烧过程中升华的金属元素氧化物尚呈气态,当遇到温度稍低的受热面管壁时发生凝结,形成白色薄灰层。冷凝在管壁上的金属氧化物与烟气中的三氧化硫反应生成硫酸盐,然后再与飞灰中的氧化铁、氧化铝等反应生成复合硫酸盐,这种复合硫酸盐在500℃-800℃这个范围内呈熔融状态,并有粘性,会扑捉飞灰继续形成粘结物,使灰层迅速加厚。当燃料中硫和金属元素高的情况下易发生这种积灰。

高温粘结性积灰在管束上的位置:此种积灰不仅在管子背风面形成,而且更多地在迎风面上形成。因为积灰具有粘性,当飞灰冲刷作用不够强时,管子的迎风面也能大量的粘结飞灰,而且具有无限增长性。

一般情况下,这个部位布置的热交换器为高温过热器和高温再热器,因此在高温过热器和再热器部位的积灰通常为高温粘结性积灰。

(4)结渣

在锅炉炉膛、炉膛出口处温度很高,特别是火焰中心的温度高达1400℃-1600℃。灰粒子呈熔融状态或这般熔融状态,具有很高地粘性,在随烟气流动过程中遇到温度低于烟气的受热面或炉墙时,迅速冷却凝结其上。初期主要是因为扩散的作用,形成薄薄的一层积灰;后期,在迎烟侧由粒子碰撞形成几毫米厚的积灰,这层中的粒子由于表面粘性而彼此结合;随着积灰层的变厚,积灰表面的温度升高,到接近烟气温度时,并在熔融金属元素的作用下,积灰呈熔融相,扑捉大量撞击其上的粒子,与它们牢固的结合在一起,并渐渐烧结。烟气中的灰粒不断地粘聚上去,热阻增大,冷却恶化,以致灰层表面成为流动渣,烟气中的灰粒不断地扑向渣膜,使流动性降低,导致渣层增厚,最终成为大块结渣。

结渣形成的部位:在炉膛布置的水冷壁、辐射管及炉膛出口处的高温过热器的前部。