研究锅炉结焦的原因及处理方法.doc

_结焦原因分析和预防在锅炉运行中，锅炉结焦是个长期存在的问题。锅炉主要以煤作为燃料，其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮氧化物等物质，这些物质在锅炉运行的过程中有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结焦和积灰。锅炉结焦不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性，还可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。锅炉结焦，对锅炉运行危害严重：炉膛内结焦会增加受热面的传热阻力,降低辐射吸热量,使炉膛出口烟温升高。这不仅影响锅炉的自然水循环,还会使对流受热面因热负荷升高、对流传热量增加而导致蒸汽温度、金属壁温超温。炉膛结焦会造成因炉内空气动力场不均、燃烧偏斜发生的水冷壁管垢量超标；还会造成因炉膛受热不均而导致的炉墙撕裂。燃烧器喷口及其附近结焦,会影响到煤粉射流及改变炉内燃烧空气动力工况,直接影响风粉的混合和燃烧；同时还会影响到火检的测量，危及锅炉的安全运行。炉膛出口受热面结焦,则会影响受热面传热,甚至影响蒸汽温度,并增大通风阻力, 严重时甚至造成烟气通道的堵塞而使燃烧恶化。锅炉掉焦严重时会造成锅炉出焦困难，被迫降出力运行甚至停炉出焦、打焦。锅炉掉大焦时可能导致火焰拉断、局部爆燃等现象的发生，并引发锅炉灭火甚至砸坏水冷壁或冷灰斗。* h( b1 x7 ?锅炉结焦是客观存在、不可避免的，所以结焦是锅炉运行人员需要认真对待的问题。一） 结焦的形成8 k* f) , w9 W! f8 w$ !锅炉结焦是个复杂的物理化学过程,它涉及煤的燃烧、炉内传热、煤的结焦性、煤灰在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程。1）锅炉的结焦在煤粉炉和燃油炉中，燃烧火焰中心温度在15001700之间。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，灰份将从液态变为软化状态进而变成固态。如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦（俗称结焦）。2）锅炉受热面上积灰的粘结性# _! z- K 0 w粘结性积灰是由于烟气中的硫酸蒸汽凝结在受热面管壁上而粘住灰粒。当锅炉的燃烧不正常时，烟气中带有大量的碳粒子，这些碳粒子可以吸附烟气中的二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽。二氧化硫和水蒸汽结合后氧化形成硫酸。含有硫酸的碳粒子具有很强的粘性，它沉积在受热面上不仅很牢固，而且硫酸有很强的腐蚀性，它与受热面作用生成硫酸亚铁，更增加的这种灰的牢固性。随着燃料中含硫量的增加，粘结性积灰的可能性也增加。二）煤粉在燃烧过程中形态变化煤粉燃烧时，在高温受热面上形成结焦的过程可分为两个阶段。开始在管子上形成第一层灰，由于灰的传热性很差，随着其厚度的增加，其外表面温度不断升高，逐渐接近于当地的烟气温度，若此烟气温度高到使灰处于熔化状态，则在第一层灰上面形成增长速度很快的梳状沉积物即第二层灰，也就我们平时说的开始结焦了。形成第二层焦后，因焦层中发生物理化学变化致使焦层的强度不断增加。如此发展下去，外表温度越来越高，结焦越来越厚，当焦的温度达到熔化温度时，就会流到邻近的受热面上，扩大了结焦的范围。因而，结焦的过程是一个自动加剧的过程。 X& Ui& l( S:三）控制炉内结焦过程的主要因素根据结焦的原理,控制炉内结焦过程的主要因素,可分为：（1）煤的结焦性；（2）积聚的过程3）炉内温度水平及分布；（1） 煤的结焦性煤潜在的结焦性与煤灰的成分、存在形态、熔化温度和粘结特性等因素有关。煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、ca*、Na2O、K2O、MgO、TiO2等成分组成,煤灰的成分与煤灰的熔化温度，决定了煤的结焦性。% Q, j; # i6 6 5 D（2）积聚的过程锅炉炉内中心温度约为15001700,煤粒燃烧时其本身温度要比炉内温度高200300,因而煤灰在炉膛中心几乎全部为液态。在液态灰颗粒受惯性作用而向水冷壁运动过程中,由于灰颗粒运动速度快,受到的冷却效果差,熔化的灰颗粒很容易粘附,使焦层迅速积聚长大。（3） 炉内温度及其分布由于熔化的灰粒碰到水冷壁时极易发生粘附,从而导致结焦。在煤灰熔点一定的情况下,炉内温度水平及其分布就成为是否发生结焦的重要因素。灰粒的冷却过程取决于炉内总体温度水平及水冷壁附近温度水平。当炉内温度较低时,煤粒呈熔化或软化状态的较少。另一方面,当炉内温度水平较高,而水冷壁附近温度较低,且温度分布较平缓时,煤灰在碰撞水冷壁前可以得到较好的冷却,温度降低,与水冷壁碰撞时,粘附降低。水冷壁附近的温度分布除与炉膛中心温度、水冷壁吸热有关外,还与水冷壁表面的清洁程度有关。当水冷壁表面附有灰焦时,表面温度迅速增高。这不仅有可能使灰焦表面具有粘性,