鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,燃料燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的灰份。該灰份一部分留在爐膛中,以排渣的形式排出,另一部分和高溫氣流一起進(jìn)入尾部煙道。當(dāng)帶灰煙氣流流經(jīng)尾部煙道的各個(gè)換熱面時(shí),部分灰粒會(huì)沉積到受熱面上形成積灰。
為什么鍋爐換熱面要進(jìn)行除灰?
對(duì)鍋爐內(nèi)部的換熱面而言,積灰直接的危害表現(xiàn)在降低換熱效率,因?yàn)榛业膶?dǎo)熱系數(shù)小,因此在對(duì)流換熱面上一旦積灰,將會(huì)使得受熱面的熱阻增加,傳熱惡化。降低鍋爐效率。
簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),就是積灰會(huì)使熱量無(wú)法高效的由煙氣傳給蒸汽,導(dǎo)致蒸汽溫度上不去(表現(xiàn)為主汽溫度偏低,影響汽輪機(jī)正常安全生產(chǎn)),煙氣溫度降不下來(lái)(表現(xiàn)為排煙溫度過(guò)高,增加排煙損失,同時(shí)還會(huì)影響到后面受熱面的運(yùn)行安全)。其次對(duì)于,對(duì)于通道面較小的對(duì)流受熱面,積灰會(huì)使流道減小,增加流阻,導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出力不足,鍋爐出力降低。
總的來(lái)說(shuō),鍋爐積灰對(duì)于鍋爐運(yùn)行是有害的,并不是只有主汽溫度偏低或排煙溫度過(guò)高的鍋爐才需要除灰。良好的除灰效果一定可以提高換熱效率,從而在同等條件下一定程度的提高主汽溫度,降低排煙溫度,其收益要遠(yuǎn)大于除灰器的投入,但并不是確保鍋爐正常工作的萬(wàn)靈丹。
什么叫除灰?
除灰一般指的是鍋爐內(nèi)部因燃燒堆積在換熱管表面、鍋爐內(nèi)壁等上的積灰清除;其目的通常是為了節(jié)能。聲波除灰、傳統(tǒng)的蒸汽吹灰等都是指的這個(gè)方面。
鍋爐積灰有何特點(diǎn)?灰分有那些分類?
鍋爐積灰結(jié)渣是指燃料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的大量微小灰粒在隨煙氣流向出口的過(guò)程中,由于灰粒子的表面張力、粒子之間及其與爐內(nèi)管壁之間的粘滯力、分子附著力、靜電吸引力及化學(xué)親和力等多方面的作用,在鍋爐的爐膛及煙道各部位的換熱面上的積聚。造成鍋爐積灰結(jié)渣的原因非常復(fù)雜,燃料的成分及其物理化學(xué)性能、鍋爐負(fù)荷及燃料工況、鍋爐噴燃裝置及其它輔機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理、鍋爐流場(chǎng)及換熱設(shè)計(jì)等,都會(huì)對(duì)鍋爐的積灰情況產(chǎn)生影響。具體來(lái)說(shuō),鍋爐的積灰主要有如下的幾種情況。
1、結(jié)渣:主要發(fā)生在爐膛的輻射管、凝渣管、過(guò)熱器前部等高溫對(duì)流受熱面上。在這些部位,溫度很高,飛灰呈熔融狀的粘性顆粒.在隨煙氣流動(dòng)的過(guò)程中遇到溫度低于煙氣的受熱面時(shí).迅速冷卻,黏結(jié)在管壁上,并隨著離開管壁的溫度梯度的變化,形成有層次的不斷增厚的焦渣,直至某一部位的黏結(jié)強(qiáng)度不堪其自身的重量而自行墜落。
2、高溫粘結(jié)灰:主要發(fā)生在煙溫較高區(qū)域的爐膛和高溫對(duì)流受熱面上。特別是在燃用多升華物質(zhì)燃料(例如重油)的鍋爐中.燃料中含有的鈉、鉀、硅、鈣、釩、磷等金屬元素分子在燃燒中升華,一旦遇到溫度較低的受熱面管壁,就將發(fā)生冷凝,然后和煙氣中的S0₃等氧化物化合,形成各種熔融狀的粘性鹽類物質(zhì),并進(jìn)而捕捉大量飛灰。
3、低溫粘結(jié)灰:一般發(fā)生在空氣預(yù)熱器及其以后的冷段。是由于灰粉粒子中的大量碳粒子吸附了煙氣中的硫酸根、亞硫酸根及水,形成粘性很強(qiáng)的含有硫酸的碳粒子,井沉積或冷凝在受熱器表面上,然后和煙氣中的其它灰分粒子發(fā)生反應(yīng),形成以硫酸鈣為基質(zhì)的硬結(jié)水泥狀焦渣;還可能與受熱面作用,生成牢固的硫酸亞鐵等腐蝕性物質(zhì)。
4、疏松積灰:在對(duì)流段、空氣預(yù)熱器、省煤器、除塵器等煙道各部位均有沉積,在爐內(nèi)的積灰中占有的比例很大,約60%以上。主要是粒度小于30μm的飛灰粒子所產(chǎn)生的物理沉積,呈干松狀,粘結(jié)力很小,易于清除,但是熱阻很大,對(duì)鍋爐的熱效率影響也很明顯。
鍋爐積灰結(jié)渣所帶來(lái)的直接的問(wèn)題是鍋爐的換熱效率下降。由于鍋爐受熱面上的積灰和灰渣層的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬管壁低400~1000倍,所以鍋爐的積灰將嚴(yán)重影響受熱面內(nèi)外的熱量傳導(dǎo)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家際準(zhǔn)局的數(shù)據(jù)報(bào)道,鍋爐煙氣側(cè)積灰的厚度與傳熱損失的關(guān)系可以表示成圖1的形式。鍋爐的換熱效率下降的結(jié)果是煙氣溫度上升,從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的高溫積灰和大面積的結(jié)焦,迫使鍋爐負(fù)荷下降,并導(dǎo)致停爐清洗維修,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在電站鍋爐中,爐膛與大屏過(guò)熱器的結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)可達(dá)幾噸至幾十噸,一旦墜落,輕則滅火,重則導(dǎo)致鍋爐爆炸,甚至造成人員傷亡等惡性事故。