鍋爐結(jié)渣、腐蝕、積灰、NOX排放及安全環(huán)保運(yùn)行

鍋爐的結(jié)渣、腐蝕、積灰、NOX排放及安全環(huán)保運(yùn)行2009.11.19

積灰、結(jié)渣的區(qū)別:所謂積灰，是指溫度低于灰熔點(diǎn)時(shí)灰沉積物在受熱面上的積聚.多發(fā)生在鍋爐對(duì)流受熱面上;所謂結(jié)渣，是指在受熱面壁上熔化了的灰沉積物的積聚，它與鍋爐受熱面上灰的成分、熔融溫度、粘度等有關(guān)，多發(fā)生于爐內(nèi)輻射受熱面上。但它們又相互聯(lián)系，按照飛灰溫度劃分，可將積灰結(jié)渣劃分為三類:a、當(dāng)煙氣溫度在800-1050℃時(shí)飛灰溫度到達(dá)熔點(diǎn)溫度附近，這時(shí)形成的為熔渣;b、當(dāng)煙氣溫度在600-800℃時(shí)，形成高溫沉積灰;c、當(dāng)煙氣溫度較低，管子受熱面覆蓋有單側(cè)細(xì)小顆粒的積灰，即低溫沉積灰。鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣的形成過(guò)程鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣的形成，大致分為三個(gè)階段:第一階段—初期沉積物的形成:該階段是由飛灰顆粒粒徑小于10um的構(gòu)成的均勻孤蓋于受熱面的薄層，其成分主要是富鐵熔渣，它具有結(jié)構(gòu)致密的特點(diǎn);另外，還有少且硅、鋁的氧化物，該層主要是由熱擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散氣化物質(zhì)的凝結(jié)物，該層無(wú)粘結(jié)性，不受煙氣流速的影響，極易被灰分碰掉或由吹灰器吹去。因此，在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)在此階段及時(shí)將積灰吹去。第二階段—內(nèi)部燒結(jié)層的形成階段，是直徑大于一般飛灰順粒的低熔點(diǎn)灰分沉積形成的階段，該階段灰粒形成的沉積具有粘結(jié)性大，粘結(jié)牢固，一般是由碰撞而成，不易被其他灰粒沖刷掉，用吹灰器清理難度較大。該層主要在鍋爐受熱面煙側(cè)。第三階段—外部燒結(jié)層的形成階段，碰搜在一起的灰粒離子粘結(jié)在一起，很快形成了大量沉積物，當(dāng)積灰表面溫度達(dá)到煙氣溫度時(shí)，煙氣溫度高至能使飛灰中的鈉的化合物處于熔融狀態(tài)，這些鈉的熔融物捕集搜在其上的順粒，便形成了牢固的積灰。積灰在受熱面上形成的形狀與其化學(xué)成分、煙氣溫度均有較大關(guān)系。鍋滬受熱面形成積灰、結(jié)渣的特性:1)結(jié)渣的強(qiáng)度與進(jìn)人爐膛和受熱面的灰量成正比，與灰粒系統(tǒng)溫度成指數(shù)關(guān)系增加;2)每一種爐型、每一種燃煤都有一確定的結(jié)渣沮度，在此溫度以下，不會(huì)發(fā)生結(jié)渣，當(dāng)溫度高于此溫度時(shí)，才會(huì)發(fā)生結(jié)渣，且隨溫度升高結(jié)渣強(qiáng)度大大增加;3)在受熱面一旦形成積灰、結(jié)渣，則壁溫升高，煙氣溫度升高，形成結(jié)渣的強(qiáng)度隨溫度的上升進(jìn)一步增加，給鍋爐安全帶來(lái)威脅。影響積灰、結(jié)渣的因素:作為鍋爐燃燒的過(guò)程，是一個(gè)十分復(fù)雜的變化。在此僅列出幾個(gè)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的因素，其他因素的影響在一定范圍內(nèi)也不容忽視:1)煙氣流速的影響:隨著煙氣流速的增加，煙氣對(duì)受熱面的沖刷也隨之提高，煙氣中塵粒在受熱面上的積聚的可能性也相應(yīng)減少，污染系數(shù)減小。2)煙氣溫度的:影響煙氣溫度對(duì)受熱面積灰結(jié)渣有較大的影響，由前面分析不難看出:對(duì)于一確定的煤種，在高于結(jié)渣溫度以上，隨煙氣溫度的升高，結(jié)渣強(qiáng)度成指數(shù)關(guān)系增加。如某種煤煙氣溫度由982℃升高到1316℃時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度增大到原來(lái)的4一7倍。3)受熱面壁溫的影響:受熱面壁溫降低時(shí)，第二階段的沉積隨之推遲，從而降低沉積率，這是由于通過(guò)管子邊界層的低熔點(diǎn)的灰粒的凝固程度增高的緣故，一旦粘結(jié)性較大的沉積層形成，金屬溫度的影響就大大降低，最終隨沉積物的增長(zhǎng)而完全消除。如煙區(qū)溫度在1093℃下，受熱面溫度由538℃下降至427℃時(shí)，一小時(shí)內(nèi)試驗(yàn)灰沉積率下降一半。NOx是大氣污染源之一，NOx不僅危害人體健康,而且還是破壞環(huán)境、形成酸雨和光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。關(guān)于降低NOx排放的技術(shù)有低NOx燃燒器，分級(jí)燃燒技術(shù)，再燃技術(shù)，SCNR等。在實(shí)際的運(yùn)行中可以將幾種技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用來(lái)有效降低NOx排放。在實(shí)際應(yīng)用具體的低NOx燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步通過(guò)燃燒調(diào)整的方法優(yōu)化燃燒，調(diào)控NOx的排放。近年來(lái)，已有關(guān)于從運(yùn)行上調(diào)整控制NOx的排放的研究。煤粉燃燒過(guò)程中NOx的生成有以下3種途徑:(1)燃料型NOx，由燃料中的氮化物熱分解后氧化產(chǎn)生。(2)快速型NOx，由空氣中的N2與燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)(CH等)反應(yīng)產(chǎn)生。(3)熱力型NOx，空氣中的N2在高溫下氧化而成。NOx一般由NO，N2O和NO2組成，但在煤粉鍋爐鐘后兩項(xiàng)在總的NOx排放量中所占的比例很小。因此，NOx排放量主要由NO來(lái)決定，對(duì)于煤粉燃燒鍋爐，NOx的排放量主要取決于燃料型的NOx的生成量。燃料型NOx生成和破壞過(guò)程與燃料中的氮分受熱分解后在揮發(fā)分和焦炭中的比例有關(guān),隨溫度和氧分等燃燒條件而變。氮化合物首先轉(zhuǎn)化成能夠隨揮發(fā)分一起從燃料中析出的中間產(chǎn)物如氰(HCN)、氨(NH3)和CN,這部分氮稱之為揮發(fā)分N,由此生成的NOx占燃料型NO的60%～80%。揮發(fā)分N中最主要的化合物是HCN和NH3。前者遇氧后生成NCO,繼續(xù)氧化則生成NO;如還原則生成NH,最終變成N2;已經(jīng)形成的NO也可以還原成N2。而殘留在焦炭中的含氮化合物稱之為焦炭N。留在殘?zhí)恐械倪@部分母氮（即焦炭N）可以通過(guò)異相反應(yīng)生成NO。二次風(fēng)配風(fēng)方式的影響按照分級(jí)燃燒降低NOx排放的原理,在相同負(fù)荷、維持總空氣量不變的條件下,減少下層燃燒區(qū)域的氧量,同時(shí)增加上層燃燒區(qū)域的氧量可使主燃燒區(qū)域成為缺氧氣氛,以減少氮元素被氧化為NOx的可能性,即減少燃料型NOx的生成;而上部燃燒區(qū)域?yàn)楦谎鯕夥?降低了此區(qū)域的溫度,進(jìn)一步減少熱力型NOx的生成,從而使NOx總的生成量減少.但若上層空氣量太大,上部燃燒區(qū)域?yàn)閺?qiáng)富氧氣氛,則會(huì)增加燃料型NOx的生成量,進(jìn)而使總NOx排放量增加,因此有一個(gè)最佳的配風(fēng)范圍。出口氧量的影響由于在氧化條件下，氧氣與揮發(fā)分中HCN和NH3反應(yīng)生成NOx，焦炭氮也可與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NOx。周界風(fēng)的風(fēng)門開(kāi)度的影響周界風(fēng)的作用不僅防止噴口高溫變形或燒壞，還可以提供煤粉在燃燒初期需要的空氣。當(dāng)煤粉投入鍋爐內(nèi)時(shí)，因與一次風(fēng)混合，揮發(fā)分隨著溫度的上升而析出，在燃燒初期，與煤粉混合得空氣包括了周界風(fēng)提供的空氣。因而當(dāng)周界風(fēng)的風(fēng)門開(kāi)度增大時(shí)，與煤粉混合燃燒得空氣量就增大，容易在燃燒初期形成NOx，見(jiàn)圖4，NOx濃度隨著周界風(fēng)風(fēng)門開(kāi)度的增大而增加。磨煤機(jī)組合方式的影響磨煤機(jī)的組合方式直接影響到了爐膛內(nèi)的火焰中心高度，繼而影響到煤粉與空氣的混合。當(dāng)選用ABC的組合方式時(shí)，主燃區(qū)的火焰中心偏低，煤粉在燃燒初期與空氣混合后逐漸上升，由于二次風(fēng)的補(bǔ)給，在主燃區(qū)會(huì)使過(guò)量空氣系數(shù)逐漸增加，但是在煤粉的燃燒初期獲得空氣量比其他組合方式下的空氣量少，由此降低