摘 要：秸稈發(fā)電在我國是一種新生事物，我國近年先后投產(chǎn)了一批生物質(zhì)電廠，但生物質(zhì)電廠普遍存在著
生物質(zhì)鍋爐容易結(jié)焦、結(jié)灰現(xiàn)象，影響安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行；筆者公司水冷振動(dòng)爐排爐全燃生物質(zhì)運(yùn)行也存在結(jié)焦、結(jié)灰現(xiàn)象，但經(jīng)過若干次停爐檢修對(duì)結(jié)焦、結(jié)灰檢查、處理和對(duì)焦塊的分析，逐步了解生物質(zhì)灰特性、生物質(zhì)鍋爐結(jié)焦、結(jié)灰的原因、基本掌握了生物質(zhì)鍋爐結(jié)焦、結(jié)灰處理及預(yù)防措施，本文主要介紹水冷振動(dòng)爐排爐結(jié)焦、結(jié)灰分析及應(yīng)對(duì)措施。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)鍋爐結(jié)焦結(jié)灰清理
1、概況
1.1設(shè)備概況
某生物質(zhì)電廠秸稈水冷振動(dòng)爐排爐系無錫華光鍋爐股份有限公司制造的UG-75/5.3-J型次高壓單汽包、集中下降管、自然循環(huán)、四回程布置的燃秸稈爐。爐膛采用膜式水冷壁，爐底布置水冷振動(dòng)爐排。在冷卻室過熱器室分別布置了高溫過熱器中溫和低溫過熱器。底部煙道中布置省煤器和空氣預(yù)熱器。干式排渣，布袋除塵。鍋爐為鋼架結(jié)構(gòu)，半露天布置，點(diǎn)火方式設(shè)計(jì)為人工點(diǎn)火。
1.2鍋爐設(shè)計(jì)主要參數(shù)
2、生物質(zhì)鍋爐結(jié)焦、結(jié)灰的危害
2.1影響鍋爐長周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
2.1.2鍋爐高、低溫過熱器由于結(jié)焦往往影響煙氣與蒸汽的熱量傳遞，將降低鍋爐出力和效率，連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月后將使主蒸汽溫度嚴(yán)重偏低，引起蒸汽品質(zhì)不合格，對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行造成很大的安全隱患；
2.1.2高、低溫過熱器結(jié)焦在鍋爐運(yùn)行時(shí)很難清理，結(jié)灰嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)耆氯麩煔馔ǖ�，造成鍋爐被迫停爐，嚴(yán)重影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2管壁垢下腐蝕嚴(yán)重
生物質(zhì)稻麥秸稈中含量最高的兩種元素Si和K在燃燒時(shí)會(huì)形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽沉積在燃燒設(shè)備的金屬管壁上造成管壁垢下腐蝕，因?yàn)榻饘俚难趸Ｗo(hù)層會(huì)溶解在沉積的熔渣中。
2.3鍋爐連續(xù)運(yùn)行周期短，檢修工作量增加，增加維護(hù)成本。
鍋爐人工清灰需要搭在過熱器搭腳手架，腳手架高度較高、工作量大，清灰的人工較多，每次清灰費(fèi)用較高；鍋爐頻繁啟停也造成鍋爐其他的檢修費(fèi)用和啟停增加。
3、生物質(zhì)鍋爐結(jié)焦、結(jié)灰主要現(xiàn)象、過程及結(jié)焦、結(jié)灰主要部位
3.1生物質(zhì)鍋爐結(jié)焦、結(jié)灰主要現(xiàn)象、過程
秸稈水冷振動(dòng)爐排爐1年多運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)鍋爐容易結(jié)焦、結(jié)灰，基本上鍋爐連續(xù)一個(gè)月后主蒸汽逐步下降，排煙溫度升高，噸汽秸稈耗將逐漸增加；一個(gè)半月左右主蒸汽溫度將由
點(diǎn)爐時(shí)485℃降至430℃左右，排煙溫度由點(diǎn)爐時(shí)140℃升至160℃左右，出力和爐效明顯下降，鍋爐將被迫停爐清灰。特別是摻燒稻麥秸稈比例較大時(shí)（占入爐燃料重量比的30℃左右），過熱器結(jié)灰現(xiàn)象明顯增快，尤其高溫過熱器縱向、橫向管道之間焦塊連成一片。
3.2結(jié)焦、結(jié)灰主要部位
3.2.1結(jié)焦主要在煙氣溫度較高的高溫過熱器和低溫過熱器等部位，過熱器的對(duì)流受熱面上往往黏附著灰色的黏稠或熔融狀沉淀物（厚度1～1.5mm），管束上表面沉淀物相對(duì)松軟，但緊貼管壁上有時(shí)存在著黏附力強(qiáng)、堅(jiān)硬、難溶的磷酸鹽結(jié)垢。
3.2.2結(jié)灰主要在煙氣溫度較低的省煤器和空氣預(yù)熱器的管壁上，省煤器和空氣預(yù)熱器薄薄的結(jié)灰顏色也是灰色，灰與管壁之間沒有黏附性，用壓縮空氣吹掃就能夠清除。
4、過熱器焦塊成分分析結(jié)果
過熱器焦塊成分分析結(jié)果見表2。
根據(jù)過熱器焦塊成分分析結(jié)果可以看出焦的主要為硅酸鹽、硫酸鹽、氯化物和氧化鈣，并且有少量堅(jiān)硬、難溶的磷酸鹽等。
5、結(jié)焦、結(jié)灰的原因分析
5.1生物質(zhì)灰的來源和特性
5.1.1生物質(zhì)中的灰分有兩種來源：一是燃料本身固有的，即形成于植物生長過程中。本身固有的灰分是相對(duì)均勻地分布在燃料中，其中Si，K，Na，S，Cl，P，Ca，Mg，F(xiàn)e是導(dǎo)致結(jié)渣積灰的主要元素；另一是燃料加工處理過程中帶入的或人為惡意摻加的雜質(zhì)，如：砂子、石頭子、土壤顆粒等，其組分與燃料固有的灰分差別很大；后者常常是生物質(zhì)燃料灰分的主要組成部分。
5.1.2生物質(zhì)中的Ca，Mg元素通常能夠提高灰熔點(diǎn)，K，Na元素（堿金屬元素）可以降低灰熔點(diǎn)，而Si元素在燃燒過程中與K元素會(huì)形成低熔點(diǎn)的化合物。木材等黑色秸稈本身的灰含量和K，Na等堿金屬元素含量很低，對(duì)過熱器結(jié)焦的影響較小，但稻、麥等黃色秸稈類中Ca元素含量較低，K元素（堿金屬元素）含量較高(K20麥秸25.3%、稻草12.3%; S102麥秸55. 32a/0、稻草74. 67%)，導(dǎo)致灰分的軟化溫度較低。
5.2結(jié)焦、結(jié)灰的原因
生物質(zhì)燃燒過程中，堿金屬、硫和氯元素以氣體的形態(tài)揮發(fā)出來，堿土金屬鹽會(huì)和Si02發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成低共熔點(diǎn)的硅酸鹽、硫酸鹽或氯化物，高溫過熱器和低溫過熱器部位的煙氣溫度往往處于灰粒變形溫度下的某一范圍內(nèi)，造成硅酸鹽、硫酸鹽或氯化物在過熱器對(duì)流受熱面上被冷凝形成結(jié)焦，在高溫下熔化的硅酸鹽、硫酸鹽或氯化物又會(huì)吸附大量的生物質(zhì)灰形成一定厚度的粘連層，而使積灰結(jié)焦層增厚。
6、結(jié)焦．結(jié)灰的主要處理方式和預(yù)防措施
6.1定期人工清灰、清焦
6.1.1公司在生物質(zhì)鍋爐投產(chǎn)后第1年公司主要采用運(yùn)行期間每天蒸汽吹灰1次，并且定期（每1.5或2個(gè)月）停爐人工方式清灰、清焦。
6.1.2人工方式清灰、清焦先用壓縮空氣（部分生物質(zhì)電廠使用高壓水槍沖，筆者認(rèn)為長期使用可能對(duì)澆筑料和爐墻產(chǎn)生不利影響，不建議采用）吹掉受熱面上的浮灰和相對(duì)蓬松的焦塊，然后以人工用木條、竹條（最好不用鐵器）對(duì)管壁的硬焦加以清除，但管壁的硬焦往往難以徹底清理干凈。
6.2鍋爐添加除焦劑并輔以蒸汽吹灰，減少受熱面的結(jié)灰
6.2.1公司2009年6月份開始嘗試鍋爐運(yùn)行期間添加除焦劑，并且將蒸汽吹灰次數(shù)由1次增加為2次，來減少結(jié)灰的影響。
6.2.2除焦劑為談藍(lán)色液體，PH為4.0-7.0之間，除焦劑通過特有的加藥設(shè)備，使藥品在爐膛內(nèi)霧化，均勻分散在煙氣中與結(jié)焦物質(zhì)起化學(xué)作用，降低沉結(jié)物的著火點(diǎn)，提高灰熔點(diǎn)，并使焦塊松軟，再利用蒸汽吹灰時(shí)清除。
6.2.3公司水冷振動(dòng)爐排爐從6月24日點(diǎn)爐到9月16日停爐消缺，鍋爐實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行84天的新記錄，主蒸汽溫度一直維持合格范圍之間，并且9月1日-16日主蒸汽日平均溫度最高為471℃，日平均溫度最低為461℃，平均溫度為466℃，鍋爐沒有出現(xiàn)低汽溫的現(xiàn)象，排煙溫度也基本維持點(diǎn)爐時(shí)的溫度，9月16日停爐后對(duì)爐內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)高溫過熱器沒有結(jié)焦現(xiàn)象，僅中溫過熱器下部管道迎風(fēng)面處略有輕微結(jié)焦，可見鍋爐添加除焦劑并輔以蒸汽吹灰是能夠解決生物質(zhì)鍋爐過熱器結(jié)焦、結(jié)灰問題。
6.3生物質(zhì)原料的選擇與處理
6.3.1在所有生物質(zhì)中由于稻麥秸稈灰中堿金屬和氯的含量相對(duì)較高，而堿金屬是造成高、低溫過熱器結(jié)焦，氯是造成鍋爐腐蝕的主要原因，因此從控制鍋爐結(jié)焦和腐蝕的角度出發(fā)，必須嚴(yán)格限制稻麥秸稈在鍋爐總輸入熱量中所占比例不超過20%，多用堿性指數(shù)較低的稻殼、黑色燃料（樹枝、樹皮）等。
6.3.2生物質(zhì)電廠在收購生物質(zhì)時(shí)要嚴(yán)控質(zhì)量關(guān)，盡可能減少生物質(zhì)燃料加工處理過程中帶入（特別是經(jīng)銷商人為惡意摻加）的雜質(zhì)，如：砂子、石頭子、土壤顆粒等，減少生物質(zhì)燃料入爐時(shí)的總灰分，從而減慢鍋爐結(jié)灰、結(jié)焦的時(shí)間。
6.4合理調(diào)節(jié)燃燒工況
由于秸稈的灰熔點(diǎn)較低，通過合理調(diào)整鍋爐一次、二次風(fēng)的配比等燃燒工況來降低燃燒溫度，控制高、低過熱器室的溫度，使其盡可能不超750℃（硅酸鉀熔融溫度為764℃，硅酸鈉熔融
溫度為874℃），可降低高、低過熱器結(jié)灰速度。
7、結(jié)論
某生物質(zhì)電廠通過掌握生物質(zhì)在燃燒過程中的結(jié)焦、結(jié)灰特性，利用調(diào)節(jié)生物質(zhì)在鍋爐運(yùn)行中的燃燒工況，合理選擇生物質(zhì)燃料并且與添加除焦劑、蒸汽吹灰等輔助手段相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了減緩生物質(zhì)鍋爐積灰結(jié)渣，基本實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)鍋爐長周期、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。
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