生物質(zhì)通過(guò)燃燒和氣化作用產(chǎn)生灰分,生物質(zhì)中高的堿金屬含量(K,Na)導(dǎo)致生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)較低,直接影響了生產(chǎn)物質(zhì)燃燒爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和運(yùn)行成本。生物質(zhì)中含有從土壤里吸收的大量堿金屬,這些堿金屬在燃燒的過(guò)程中,一部分和Si元素等反應(yīng)生成共晶體熔融物,一部分揮發(fā)成氣體形成堿金屬氯化物,造成燃燒爐爐換熱器和耐火材料的腐蝕問(wèn)題。在以往的生活垃圾焚燒飛灰中KCL、NaCL總量約6%,CL含量達(dá)到15.12%,爐渣中也含有K、Na、CL等元素且CL元素以攜帶堿金屬元素?fù)]發(fā),對(duì)爐體造成腐蝕。生物質(zhì)燃燒時(shí)的灰沉積鋁在燃燒早期最大,然后會(huì)單調(diào)遞減,且生物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的灰沉積表面光滑、孔隙度小,比煤灰沉積更難去除。
一般植物中大部分是水分,剩余少量干物質(zhì)中包括了植物可以從土壤和水體中吸收的幾乎所有元素。除了C、H、O、N、S、P等元素之外,秸稈中K、Na、CL元素等含量較高且性質(zhì)活躍,是造成燃燒爐內(nèi)結(jié)渣、沉積、團(tuán)聚和高溫腐蝕的主要原因。
在生物質(zhì)燃燒利用過(guò)程中,通過(guò)降低燃料中堿金屬含量的比例(與煤混燒或適當(dāng)預(yù)處理手段),設(shè)法提高燃料灰分的熔點(diǎn)(加入添加劑),抑制堿金屬的揮發(fā)性,以及探索選用新型的床料(非SiO2類床料),是解決生物質(zhì)流化床積灰、結(jié)渣和腐蝕問(wèn)題的有效途徑。同時(shí),在保證正常的流化床運(yùn)行工況的前提下,適當(dāng)?shù)亟档腿紵郎囟、合理地調(diào)節(jié)燃燒工況也是一種有效減輕結(jié)渣的方法。
生物質(zhì)燃料與煤的一個(gè)顯著不同還在于生物質(zhì)中的CL含量高,CL在生物質(zhì)燃燒過(guò)程中的揮發(fā)及其與鍋爐受熱面的反應(yīng)會(huì)引起鍋爐的腐蝕。當(dāng)生物質(zhì)燃料含CL高(如稻草)時(shí),將使壁溫受熱面發(fā)生氯腐蝕。生物質(zhì)燃料鍋爐發(fā)生高溫氯腐蝕的原因主要是生物質(zhì)中的CL在燃燒過(guò)程中以HCL形式揮發(fā)出來(lái),與鍋爐的金屬壁面發(fā)生反應(yīng),生成的FeCL3熔點(diǎn)很點(diǎn),較易揮發(fā),對(duì)保護(hù)膜的破壞較為嚴(yán)重:除了Fe、Fe2O3的侵蝕外,CL與氯化物還可在一定條件下對(duì)Cr2O3保護(hù)膜構(gòu)成腐蝕。也可利于HcL、CL2的形成,進(jìn)而加速高溫腐蝕過(guò)程。除了以上高溫氣體腐蝕和熔融鹽腐蝕之外,HCL氣體還易在煙道出口處形成露點(diǎn)腐蝕。除了生物質(zhì)燃燒,在高爐冶煉過(guò)程中,堿負(fù)荷也是鍋爐安全運(yùn)行的指標(biāo)之一。高爐耐火材料的損壞40%由堿金屬腐蝕造成,機(jī)械磨損和熱震破壞約占25%。堿金屬對(duì)于耐火材料的腐蝕能力值得引起重視。