無論是燃煤鍋爐還是生物質(zhì)鍋爐,都存在著嚴(yán)重的結(jié)渣、沾污現(xiàn)象,生物質(zhì)鍋爐較為嚴(yán)重。鍋爐的結(jié)渣與燃料的灰成分有關(guān),灰分中K、Na 等低熔點(diǎn)的化合物是導(dǎo)致結(jié)渣的主要因素,這些元素會(huì)隨著爐膛溫度升高變?yōu)闅鈶B(tài),并與其他元素結(jié)合形成低熔點(diǎn)的更穩(wěn)定的化合物,降低灰渣的灰熔融溫度,導(dǎo)致燃料的結(jié)渣以及受熱面積灰、沾污等問題,并且這些低熔點(diǎn)化合物會(huì)隨著溫度的升高發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致灰粒初始沉積層的形成和渣層的富積。
生物質(zhì)燃料和煤一樣,燃燒后留下大量的灰渣,燃燒溫度過高時(shí)均會(huì)發(fā)生結(jié)渣的現(xiàn)象。結(jié)渣能夠降低鍋爐的傳熱效率,并且嚴(yán)重時(shí)容易導(dǎo)致爆管、停運(yùn)等危害,影響鍋爐的安全性。鍋爐受熱面發(fā)生結(jié)渣后,將會(huì)增大受熱面的厚度及傳熱熱阻,降低爐管壁的吸熱量,導(dǎo)致鍋爐的蒸發(fā)量下降,就需要消耗更多的燃料量來提高爐膛內(nèi)部的溫度場和各部位的煙氣溫度,達(dá)到鍋爐的額定蒸發(fā)量,導(dǎo)致資源消耗量增多并且降低鍋爐燃燒效率。這就需要在研制生物質(zhì)專用燃燒設(shè)備時(shí)注意防止結(jié)渣現(xiàn)象,盡量減少甚至消除其危害。
鍋爐結(jié)渣的危害
(1)導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降
1.1受熱面結(jié)渣后,降低了傳熱能力,使傳熱惡化,并且灰分粘附在受熱面上會(huì)增大熱阻,使?fàn)t膛內(nèi)部火焰中心向后平移,爐膛出口煙溫過高,引起煙氣出口處渣塊的堵塞,并且導(dǎo)致排煙熱損的增大和鍋爐運(yùn)行效率的下降;
1.2鍋爐爐排處的結(jié)渣,容易導(dǎo)致熔融態(tài)的灰渣包裹未燃燒的焦炭,導(dǎo)致燃料不能完全燃燒,并且大的渣塊容易卡在爐排下方的進(jìn)風(fēng)口上,導(dǎo)致一次進(jìn)風(fēng)量的降低,增大機(jī)械未完全燃燒熱損失;
(2)影響鍋爐出力
2.1水冷壁結(jié)渣后,會(huì)使蒸發(fā)量下降,要滿足鍋爐的額定蒸發(fā)量,則需要消耗更多的燃料量,并且導(dǎo)致用電量上升;
2.2隨著鍋爐的結(jié)渣和設(shè)備運(yùn)行,鍋爐內(nèi)部的各個(gè)部件溫度都會(huì)發(fā)生變化,包括透風(fēng)阻力、風(fēng)口的空氣流速等等,都是造成鍋爐有效出力的限制因素;
(3)影響鍋爐運(yùn)行的安全性
3.1在鍋爐的使用過程中,會(huì)出現(xiàn)管束堵塞、設(shè)備爆裂等嚴(yán)重事故的發(fā)生,這主要是由于鍋爐結(jié)渣后將導(dǎo)致總的傳熱熱阻的增大,降低了鍋爐的出力,為了滿足鍋爐的正常熱負(fù)荷,就需要增大鍋爐燃燒量,導(dǎo)致爐溫、受熱面、爐膛出口煙溫及過熱器處煙溫均升高,若升溫過快則使水冷壁的溫度過高,導(dǎo)致傳熱不及時(shí),致使?fàn)t溫進(jìn)一步增大,結(jié)渣更加嚴(yán)重,形成一個(gè)不良循環(huán);
3.2結(jié)渣的位置、數(shù)量及結(jié)渣的程度都不一樣,所以在鍋爐運(yùn)行時(shí),受熱面的吸熱量不同,傳熱不均勻,存在較大的熱偏差,影響鍋爐水循環(huán)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行;
3.3若鍋爐上形成的渣塊較大時(shí),容易發(fā)生脫落的現(xiàn)象,導(dǎo)致水冷壁的破裂,使水溢出到爐排上,澆滅燃燒層,致使鍋爐停運(yùn)維修。
鍋爐結(jié)渣導(dǎo)致的停運(yùn)維修將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,每年由于結(jié)渣沾污等問題造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)上百億。結(jié)渣不僅與燃料的種類、密度有關(guān),還受爐膛溫度以及爐內(nèi)空氣分布的影響,若燃料與鍋爐結(jié)構(gòu)不匹配,就容易發(fā)生鍋爐事故,因此對新型燃料的開發(fā)和應(yīng)用就需要研究鍋爐結(jié)渣問題。