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    锅炉结渣的因素有哪些?

    锅炉结渣不仅影响机组的经济满发,而且严重威胁安全运行。
    与锅炉结渣有关的因素
    结渣是复杂的物理和化学过程,国内外学者已做了大量研究,初步揭示了其形成的机理及与煤灰性质的关系,制定了若干用以判断煤灰结渣性的指数,同时揭示了锅炉设计和运行对结渣的影响。 1.1 灰与渣的特性
    煤灰的结渣性同灰的化学成分、灰渣的物理特性有关。现选择其中一些主要的指标详述如下。
    1. 灰的熔化温度
    灰熔温度同灰的成分有关,灰中的酸性氧化物,如SiO2,Al2O3和TiO2等都是聚合物的构成者,因此会提高灰的熔化温度;碱性氧化物则相反,如CaO,MgO和Na2O等都是聚合物的破坏者,会降低灰的熔化温度。但这种解释对含有大量碱性物的灰来说不适用,所谓“褐煤型灰”就会有大量CaO和MgO,其量比Fe2O3多得多,这些灰中的SiO2、Fe2O3、Na2O和K2O都会降低软化温度,而Al2O3、CaO和MgO却提高软化温度。美国对国内一些特定煤种,依据大量统计数据已建立了精确的灰熔温度与灰化学成分之间的关系,这样,根据灰中的碱性组分就可以确定灰熔点。
    至于灰中铁的作用,要视其氧化状态而定,三价铁是聚合物的构成者,提高灰熔温度;二价铁则是聚合物的破坏者,降低灰熔温度。
    灰的熔化温度在氧化氛围与还原氛围中是不同的,两者的差异是随着灰中CaO和MgO成分的增加而变小。
    2. 渣的粘度
    焦渣的粘度随温度而变化,温度升高,粘度变小,超过某一临界值时,焦渣便成液相,可在水冷壁表面形成一薄层而自由流动,焦渣粘度温度曲线是预示煤粉炉结渣倾向的重要指标。研究表明,焦渣粘度与煤灰化学成分有关,当烟煤焦渣温度超过其临界粘度相对应的温度Tcv后,焦渣粘度就与灰分中的硅比SiO2/(SiO2+ Fe2O3+ CaO+ MgO)有一定的关系。英国根据(SiO2/ Al2O3)、Fe2O3、CaO、MgO来确定与临界粘度相对应的温度。
    从临界粘度(约10~20Pa·s到约104
    Pa·s范围内的焦渣呈塑性状态液固两相混合),可根据其所对应的温度区域考虑吹灰器的型式和位置。
    3. 灰的烧结性
    B&W利用烧结试验来衡量烟煤的结渣倾向。试验在一个专门的实验性燃烧室内进行,被试煤在其中悬浮燃烧以模拟煤粉炉工况,然后将烧出的灰压进一个直径17mm、高19mm的圆筒内,再将压出的灰块置于1.03MPa和704~1093℃下在空气中加热15个小时,然后慢慢冷却。该烧结灰块的烧结温度、破碎强度与结渣倾向密切相关,B&W把这作为评价煤的主要指标之一。易结渣的煤在927℃以下烧结强度高达27.58MPa,而不易结渣的煤在927~1093℃范围内的烧结强度低于6.9 MPa。
    4. 几个反映结渣倾向的导出因子
    美国CE和B&W等锅炉制造厂都各自研究和导出一些显示结渣和积灰特性的指标,现将有关结渣的指标列于附表中。CE公司在评价结渣倾向时除了采用灰熔点外,还采用:
    (1)碱酸比
    如前所述,煤灰中碱性组分与灰熔点之间的关系呈抛物线形,碱酸比在0.4~0.7(大约30%~40%标准含量的碱性物)时最易结渣。
    (2)硅铝比
    当以碱酸比作为判断结渣性指标时,还需注意硅铝比。在碱酸比低的情况下,如硅铝比高,铝将发挥溶剂作用而降低T250。T250是对应于粘度为250P(泊)时的灰渣温度,一般说,灰渣粘度低于250P时,流动性就很好。硅铝比小于1.7不结渣,大于2.8将结渣。
    (3)铁钙比
    此比值在0.3~3.0范围内会影响灰渣的共熔特性,使灰熔点降低,结渣倾向增加趋向1时会严重结渣;小于0.3或大于3.0都不结渣。
    (4)2.0重液中的铁
    CE采用在比重为2.9重液中沉积下的煤灰铁含量作为衡量黄铁矿的多少?;铺笤谌忌展讨胁黄鸱从Χ胛龀隼?,形成焦渣结在靠近燃烧器的炉膛下部水冷壁上。
    (5)单位发热量的煤灰量
    每百万英镑热单位的煤灰量被用来估量可能生成的渣和积灰的数量(当然还要依据灰的结渣和积灰特性)。
    B&W用另一些指标来估计结渣倾向。
    根据灰渣粘度导出的结渣指数RSV
    RSV
    =T250(氧化)-T1000(还原)/(97.5*FS)
    式中T250(氧化)——氧化氛围下灰渣粘度25Pa·s所对应的温度 T1000(还原)——还原氛围下灰渣粘度1000Pa·s所对应的温度
    FS——一个相关系数,其数值范围为1~11,取决于灰渣粘度/温度曲线上对应于200Pa·s的温度(氧化与还原氛围的中间值)
    RSV由0.5变化到3.0,相对应的结渣倾向由中等到严重。
    (2)依据灰熔化温度导出的结渣指数Rsf Rsf=(MaxHT+4*MinID)/5
    式中MaxHT——氧化或还原氛围下较高的半球形温度 MinID——氧化或还原氛围下较低的开始变形温度
    Rsf是一个加权平均温度,以1份氧化或还原氛围下的最大半球形温度和4份氧化或还原氛围下的最小开始变形温度来平均。Rsf低于1149℃预示严重结渣;Rsf在1232~1343℃范围内预示中等结渣倾向。
    (3)由灰的化学成分导出的结渣指数Rsb
    Rsb=(CaO+MgO+Fe2O3+Na2O+K2O)*S%(干燥基)/(SiO2+ Al2O3+ TiO2 )
    Rsb指数主要用于烟煤型灰,即灰中Fe2O3的含量大大高于CaO和MgO含量,Rsb植的范围从0.6以下(代表轻度结渣趋势)到2.6以上(代表严重结渣趋势)。
    设计因素
    美国电力研究协会(EPRI)曾对燃用各种不同因素煤种的锅炉作了调查,结论是结渣和积灰不仅与煤灰性质有关,而且同锅炉设计密切相关,主要是炉膛热强度(包括炉膛容积热强度和断面热强度)、煤粉在炉膛内逗留的时间、燃烧器结构型式以及受热面的布置等。同一煤种,在某台锅炉上燃烧会严重结渣,而在另一台设计不同的锅炉上可能根本不结渣。同时,锅炉设计在改善灰沉积物方面也起着重要的作用。
    运行因素
    锅炉结渣积灰与锅炉负荷、烟气温度、煤粉细度、过??掌康扔泄?。 结渣、积灰随锅炉负荷及烟气温度的增加而增加。
    煤粉细度对炉膛结渣的影响说法不一,其一,提高煤粉细度将使燃烧区域温度升高,从而加剧结渣,我国125MW机组的运行实践也表明,煤粉过细着火快,燃烧器区域易结渣。而在一台600MW机组上进行的试验结构却相反,其结论是粗煤粉将加重结渣。笔者认为煤粉细度应视煤种与具体的锅炉结构而定,过细不仅增加制粉电耗,而且会提高燃烧器区域热负荷而可能引起结渣;过粗不仅不利于着火和煤粒的燃尽,而且易造成炉膛上部和过热器部位结渣。所以应通过试验确定合理的煤粉细度。
    较大的燃烧过??掌芗跎俳嵩牖?,这是由于炉膛内还原区范围缩小以及炉膛出口温
    度降低。在600MW机组上的试验显示,增加过??掌?,同时将燃烧器正向倾斜,水冷壁和大屏上的沉积物明显减少。

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