摘  要：秸稈發(fā)電在我國(guó)是一種新生事物，我國(guó)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(guò)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(wú)錫華光鍋爐股份有限公司制造的UG-75/5.3-J型次高壓?jiǎn)纹�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(guò)熱器室分別布置了高溫過(guò)熱器中溫和低溫過(guò)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(zhǎng)周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
    2.1.2鍋爐高、低溫過(guò)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(guò)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)�完全堵塞煙氣通道，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�保護(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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)熱器結(jié)灰現(xiàn)象明顯增快，尤其高溫過(guò)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(guò)熱器和低溫過(guò)熱器等部位，過(guò)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(méi)有黏附性，用壓縮空氣吹掃就能夠清除。
4、過(guò)熱器焦塊成分分析結(jié)果
   過(guò)熱器焦塊成分分析結(jié)果見(jiàn)表2。
   根據(jù)過(guò)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(lái)源和特性
    5.1.1生物質(zhì)中的灰分有兩種來(lái)源：一是燃料本身固有的，即形成于植物生長(zhǎng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，堿金屬、硫和氯元素以氣體的形態(tài)揮發(fā)出來(lái)，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(guò)熱器和低溫過(guò)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(guò)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(zhǎng)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(kāi)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(lái)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(guò)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(méi)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(guò)熱器沒(méi)有結(jié)焦現(xiàn)象，僅中溫過(guò)熱器下部管道迎風(fēng)面處略有輕微結(jié)焦，可見(jiàn)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(guò)熱器結(jié)焦、結(jié)灰問(wèn)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(guò)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(guò)20%，多用堿性指數(shù)較低的稻殼、黑色燃料（樹(shù)枝、樹(shù)皮）等。
6.3.2生物質(zhì)電廠在收購(gòu)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(guò)程中帶入（特別是經(jīng)銷(xiāo)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(guò)合理調(diào)整鍋爐一次、二次風(fēng)的配比等燃燒工況來(lái)降低燃燒溫度，控制高、低過(guò)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(guò)熱器結(jié)灰速度。
7、結(jié)論
    某生物質(zhì)電廠通過(guò)掌握生物質(zhì)在燃燒過(guò)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(zhǎng)周期、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。
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