1、淺談垃圾焚燒爐受熱面積灰及對策陳高飛關鍵詞：垃圾爐 受熱面 過熱器積灰 預防措施引言常州綠色動力環保熱電有限公司垃圾鍋爐為綠色動力環境工程有限公司自主研 發的三驅動機械爐排爐，日處理1050t/d ,配套三套余熱鍋爐-400 C4MPa 一期工程 于2006年動工建設，于2008年4月份進入商業運行；二期工程于2009年動工建設， 2010年投入正常運行。余熱鍋爐采用四煙道立式布置，對流受熱面積灰表現明顯， 最初受熱面積灰被迫停爐次數較多，嚴重困擾了鍋爐的正常運行調整和連續運行時 間，大大增加了運行費用和設備因啟停造成的損耗。運行時間最初為1個月左右，經過多方面的改造、控制和調整，現在已得到了

2、有效控制，連續運行時間可以保證3個月以上，余熱鍋爐利用效率大為提高，單爐日垃圾處理350t以上，負荷率為105% 噸位垃圾產汽達到以上。下面，就針對常州綠色動力積灰淺談自己的見解。改造前積灰部位分析圖一對流管束運行一個月后積灰圖二高溫過熱器運行50天后積灰圖一：對流管束入口積灰情況： 對流管束結構：對流管束布置于三煙道內，出級過熱器的前面。蒸發管束的管子 成傾斜狀，以避免產生汽水分層。蒸發管束與第二隔墻、后墻水冷壁組成水循環回 路。共分上下兩級，各 50組，共100組，每組4根組成。管道規格為：。42*,每 組之間的管壁距離為70.5mm節距為114mm其中布置有24根吊掛管。鍋爐連續運行20

3、天左右，鍋爐負荷維持在2332T/H,對流管束入口煙溫從450C 升至720C,且三煙道入出口負壓測點壓差不斷增大，煙氣通流面積減少，被迫降低 鍋爐負荷，以至難以維持正常運行被迫停爐。停爐后檢查積灰部位：三煙道對流管束入口處管子與管子之間間隙幾乎被全部堵 死，鍋爐運行后期因積灰換熱效果較差，煙溫偏高，至積灰成熔融狀且較硬的灰塊, 受煙氣沖刷的影響表面管子掛有成（鐘乳巖）狀的掛焦。圖二：高溫過熱器出口與中溫過熱器接口部位積灰：由于管組中間部位脈沖吹灰器難以形成有效的沖擊，加上管束節距偏小，首先在 高溫段中部堵塞，形成一個堆積平臺。上部掛灰到一定程度時受重力影響落在管組表面逐漸堆積，其次，吹灰器只

4、是吹 掃管束表面。吹下來后也層層疊加，在接口部位堆積成山丘模樣，更加重了煙氣 通流面積的減少。3、積灰對垃圾爐的危害使爐內傳熱變差，加劇了結渣過程。受熱面結渣后，由于灰渣層導熱系數小，表 面溫度急劇上升，高溫煙氣貼近灰渣層表面時不能充分冷卻，進一步加劇了結渣過 程。嚴重時會造成管壁溫度過高使管壁超溫，縮短管子的使用壽命，甚至失效爆管。 煙道水冷壁積灰、結渣嚴重時，因換熱效果差，還會使蒸發量減少。爐膛內結渣或積灰時，爐膛出口煙溫將升高，引起蒸汽溫度偏高或熱偏差增大。對流換熱面積灰、結渣較多時，多數并發高溫腐蝕。發生高溫腐蝕的內在原因是 垃圾中的含硫量和含氯量，而外部原因是由于水冷壁管處于高溫煙氣

5、的環境中，壁 面鄰近的區域中形成還原性氣氛，使灰熔融性溫度降低，加劇結渣過程，并使管子 表面產生高溫腐蝕。不但積灰粘附管壁造成腐蝕，垃圾燃燒后的高溫煙氣也會給管 束造成腐蝕，一般在燃燒區域較高段腐蝕較為嚴重。鍋爐效率降低。受熱面積灰、結渣后，各段受熱面出煙溫相應提高，使排煙損失 增大。爐內水冷壁結渣時。還有可能引起爐膛出口處的受熱面結渣，致使鍋爐不能 滿負荷運行，甚至被迫停爐。結渣嚴重時，大塊渣落下可能會砸壞爐底水冷壁或阻塞排渣口。在傳熱減弱的情況下，為維持鍋爐出力需消耗更多燃料，使引、送風機負荷增加, 引起電耗增加。并且由于通風設備的容量有限，加之結渣時易發生煙氣通道阻塞， 可能會造成引風量

6、不足，燃燒不完全，co濃度大，一些可燃物被帶到對流受熱面， 在煙道角落堆積起來繼續燃燒，即發生所謂“煙道再燃燒”現象。其后果極具破壞 性。煙道對流換熱面積灰嚴重時，通風阻力增大，在管束區域形成煙氣走廊，局部煙 氣流速過快，對管束造成沖刷和磨損，嚴重時引起爆管事故，增加對設備的危害和 檢修運行成本。總之，鍋爐尾部受熱面的積灰會引起很多問題，主要有經濟性和安全性兩個方面，積灰可以降低爐內受熱面傳熱能力，增加傳熱阻力，降低鍋爐經濟性；在 高溫煙氣作用下，積灰會與管壁發生復雜的化學反應，形成高溫腐蝕；使鍋爐連續運 行周期縮短；積灰清除困難，增加工人勞動強度。垃圾鍋爐積灰的因素爐管壁面的積灰、結渣是一種

7、普遍現象，在爐膛內火焰中心處的溫度高，燃料中 的灰分大多呈熔化狀態，而在爐管壁附近的煙溫則較低，一般在接觸受熱面時已凝 固，沉積在壁面上成疏松狀，就形成積灰：如果煙氣中的灰粒在接觸壁面時仍呈熔 化狀態或粘性狀態，則粘附在爐管壁上形成緊密的灰渣層，就形成了結渣。結渣主 要由煙氣中夾帶的熔化或部分熔化的顆粒碰撞在爐墻、水冷墻或熔融的沉淀物形式 出現在輻射受熱面上。積灰主要因素有：煙氣攜帶灰份：城鄉接合統籌收集的垃圾中水分、 灰分較大，其中水分為25%- 50%灰分為15%-30%同時還富含有大量生物質，生物質中堿金屬含量較高，此外 有塑料、橡膠等有機制品。這給垃圾焚燒帶來了極大的困難。焚燒爐一次風

8、量越大、 一次風壓越高、爐膛負壓越大，那么煙氣攜帶飛灰就越多。負荷越高，煙氣量也就 越大，所攜帶的灰分也就越多。爐排翻動頻率越高，煙氣揚析所帶的灰分也就越大。高溫爐渣落入水冷出渣機中的瞬間會產生大量的水蒸氣，這時爐內會產生極大的正壓，為保持爐內負壓，引風機就會開大，煙氣所攜帶的灰分也就變大。給推料器平 臺與干燥爐排之間的落差，各級爐排相互間的落差，垃圾中的細灰在燃燒過程中， 經過這兩個“落差”時，都會被風煙帶走，設計的落差越大，帶走飛灰的可能性越 大。焚燒鍋爐積灰結渣由許多復雜的因素引起，如爐內空氣動力場、爐型、燃燒器布 置方式及結構特性，垃圾的尺寸等都將影響爐內結焦狀況。保證空氣和燃料的良好

9、 混合，避免在水冷壁附近形成還原性氣氛，合理而良好的爐內空氣動力工況是防止 鍋爐內結渣的前提。一般來說，過熱器管道的節距一般需大于150mm運行過程當中二次風需長期保證運行，減少揚析損失和在煙道灰粒沉積。鍋爐對流換熱面結構一 般立式布置于臥式煙道中等等能減少煙道積灰的程度。5、積灰成分分析圖三：管壁下部積灰塊圖四：管束積灰塊垃圾煙氣飛灰中的堿金屬元素比較高。而水溶性的堿金屬化合物在高溫區中會發 生氣化，氣化的堿金屬化合物與揮發性氯結合形成了堿金屬氯化物。當煙氣中有足 夠的硫存在時，大部分堿金屬氯化物會和硫化物發生反應生成硫酸鹽。對于爐內高 溫受熱面的積灰來說，硫酸鈉與硫酸鈣或鈉，鈣與硫酸鹽的共

10、晶體是形成粘性灰沉 積的基本物（圖四）。硫酸鈉的熔點（888oC）低于硫酸鉀（1027oC）,因此在堿金屬化 合物型積灰的形成過程中，起主要作用的是 Na2SO4它常構成灰沉積物中的液相成 分。凝結后的Na2SO吸收煙氣中的SO3并與受熱面上及沉積物中的Fe2O進一步反 應，生成堿金屬復合硫酸鹽（圖三），如 Na3Fe（SO4）3其熔點很低，只有6000% 右，而高溫對流受熱面的壁溫可達6500c700o3右，因此生成的堿金屬復合硫酸 鹽可處于熔融態，并作為一種粘性基覆蓋在管道表面上。這是管道表面上形成的積 灰的初始原因。形成后的表面具有粘性，能進一步捕捉飛灰。氣化的堿金屬成分在 凝結過程中，

11、顆粒間的接觸面積增大，有時候伴隨著液相的存在，從而也為飛灰間 的快速燒結提供了條件。同時由于尾部煙道受熱面管束設計間隙較小，管束阻力會不斷地迅速增長，直到煙道完全堵塞，被迫停爐。6、積灰的形成機理積灰過程主要是灰分在燃燒過程中形態變化和輸送作用的結果。灰粒沉積于管壁 上，逐漸粘結，熔融硬化。初始階段主要是沉積為主，尤其是管壁粗糙沉積速度更 快。影響灰粒沉積的因素主要有四個方面：熱遷移、慣性撞擊、凝結、化學反應。這 也可以分為與固體顆粒有關的因素（熱遷移和慣性撞擊）以及與氣體有關的因素（凝 結和化學反應）。灰粒在管壁上沉積可以分為兩個不同的過程。一個為初始沉積層的形成過程。初 始沉積層由揮發性灰

12、組分在受熱面的壁面上冷凝和微小顆粒的熱遷移沉積共同作用 而形成。初始沉積層中的堿金屬類和堿土金屬類硫酸鹽含量較高，并與管壁金屬反應生成低熔點化合物，強化了微小顆粒與壁面的粘接。另一個是較大灰粒在慣性力作用 下撞擊到管壁的初始沉積層上，被具有粘性的初始沉積層捕獲，并使積灰層厚度迅速 增加的過程。灰粒沉積于管壁后，受高溫煙氣沖刷和反應，煙氣中的灰粒越來越多的粘附于積 灰表面，因為垃圾中的灰份熔點較低，煙氣達到 600c以上時就會在軟化粘結，隨著 表面越粘越多，積灰也會越來越嚴重，就像滾雪球一樣。只要積灰沉積擴大，鍋爐 運行周期也就會很快縮短。7、預防積灰及延時積灰的措施垃圾焚燒爐積灰一直是我國垃圾

13、電廠的通病，要完全杜絕是無法實現的，只有采 取有效措施抑制積灰的形成，針對我公司的結構特點，采取了以下措施：因我公司對流管束布置較多，管距偏小，2008年進行了對流管束改造，取消部分對流管束，改造后對流管束管間距由70.5mm增加至184.5mm煙氣流速明顯增大,通風阻力大為減少，對流管束進口煙氣壓力與省煤器進口煙氣壓力差由原來100pa左右降至50pa左右。鍋爐出口負壓由原來的-1000多帕降至現在的-400-500帕，低于設計值，確保了焚燒爐正常的爐膛負壓。加強爐溫控制在850-1000C范圍內，爐內溫度是影響積灰最重要的因素。降低溫 度是防止積灰最有效的手段，但是，爐內溫度降低勢必影響爐

14、內穩定燃燒，在這 里重要的是要找出一個溫度平衡點，在這個溫度及其分布下，爐內燃燒穩定，而 又不發生嚴重積灰。控制好爐內溫度水平。加強燃燒調整，合理控制一二次風量與垃圾量配比，減少煙氣飛灰帶出。主要對 干燥段一次風電氣變頻控制在 30Hz以內，燃燒段一次風電氣變頻控制在 40Hz以 內，降低煙氣流速。 根據送風的恒定及時調整推料速度及爐排速度，并控制好料層厚度，確保床體平整、無生料、爐溫穩定。對流管束進口煙溫控制在600c范圍以內。通過的運行來看，鍋爐在運行了一個月后，水平煙道受熱面上就開始有了積灰，吹灰器不容易吹下來，這時打開尾部煙道人孔，伸入一根長的鋼管，利用壓縮空 氣可以有效地吹掉管壁上的

15、積灰。而且將在線清灰做為定期工作，由專人監督每 隔兩天或者三天進行一次。在沒有人工清灰前，我們鍋爐的運行周期是50天左右， 而增加了搗灰平臺進行人工清灰，現在運行周期可到70天，最長的時候到了 80天。加強激波吹灰：吹灰由原來的每班一次增加至每班兩次。對重點過熱器及對流管束區域每班吹灰五次。通過以上措施還沒用徹底解決公司積灰的根本狀況，于2009年初對高溫過熱器段進行了蒸汽吹灰技改，技改如圖所示:在過熱器煙道對流管束出口和高過入口處拆除原設計安裝的1、2兩臺脈沖（激波）吹灰器。在原安裝孔處安裝兩臺長伸縮式旋轉蒸汽吹灰器，吹灰半徑如 圖示。對原有的清灰平臺加長至8米, 并加固平臺。管道系統的現場

16、安裝。蒸汽管道的保溫材料的鋪設。電纜（包括吹灰器、閥門的電源電纜和控制電纜）的供貨和敷設，校對線等。蒸汽來源于主蒸汽母管，減壓后進入吹灰器，疏水至疏水箱，現場和 DCSS控布置有流量計和壓力表及調節器。通過安裝調試完成后，規定每天或兩天一次的吹灰，鍋爐連續運行時間上升了一大步，正常運可以運行100天，最長運行時間135天，滿足了我公司生產所需。垃圾搭配、投料均勻，必要時用播煤器在垃圾中摻入少量的煙煤，從而保證垃圾熱值，穩定爐膛溫度，避免爐溫低于 800C,防止揮發份在煙道再燃燒。同時，燃燒較好時，控制鍋爐負荷不超額定 15%絕不超參數運行。技改爐膛噴涂料，爐膛出口三周保溫噴涂料打掉與費斯頓管下

17、部平齊（現已技改為耐火搗打料），降低爐膛出口煙氣溫度。同時，每一次停爐對一二煙道的水冷壁積渣清理干凈，增加爐膛和一煙道的換熱，降低對流管束處的煙溫。從而也降低煙氣中夾帶飛灰的熔點溫度，減少積灰的形成。其次，垃圾電廠積灰還可以通過 在焚燒爐內加入適宜的添加劑脫除堿金屬，對于 解決垃圾焚燒過程中堿金屬積灰，是便捷有效的辦法。研究表明鋁硅類礦物質可 以脫除煙氣中的堿金屬，對防止堿金屬積灰有一定的效果。其中高嶺土效果較為明顯，高嶺土不僅可以和堿金屬化合物反應生成高熔點的鋁硅酸鹽，而且可以減 輕沉積物中氯元素的富集。因此，可以作為垃圾焚燒爐內堿金屬脫除劑使用。爐內噴入添加劑，目的是脫除堿金屬，提高熔點，減輕結渣，一般常用的方法如下： (1)氣態堿金屬通過化學反應生成固態形式(爐內添加高嶺土)；(2)通過物理吸附固化下來(利用活性磯土)；(3)使用除渣劑(磯土、碳化硅、氧化硅)，提高灰熔點，降低結渣。8、結論對于三驅動爐排焚燒爐在我公司是從電腦理論走入成功實踐的典范工程，我們已經運行了四年多的時間，積累了很多運行經驗和檢修經驗，大小技改本人主持過多 項，因我們三驅動垃圾爐是國內首創，積灰問題一直是我們的主要問題，其他垃圾 爐或許比我們更嚴重。經歷幾年來的技改和摸索，通過以上措施抑制鍋爐積灰，現 基本走出了每月每臺爐積灰停爐的