低溫粘結灰

低溫粘結灰一般形成在低溫受熱面上，鍋爐中的低溫受熱面一般是指受熱面的壁溫低於或稍高於煙氣露點的受熱面，大約在50～180℃的範圍內。低溫粘結灰常發生在空氣預熱器或省煤器上，形成的速度高，呈現水泥狀，質緊密，不易清除，能無限增長。嚴重時將煙氣通道堵死，危害大。

基本介紹

• 中文名：低溫粘結灰
• 外文名：low temperature bonding ash
• 形成位置：一般形成在低溫受熱面
• 特點：水泥狀，質緊密等
• 性質：科學
• 危害：嚴重時將煙氣通道堵死

形成過程

低溫粘結灰一般形成在低溫受熱面上，鍋爐中的低溫受熱面一般是指受熱面的壁溫低於或稍高於煙氣露點的受熱面，大約在50～180℃的範圍內。低溫粘結灰常發生在空氣預熱器或省煤器上，形成的速度高，呈現水泥狀，質緊密，不易清除，能無限增長。嚴重時將煙氣通道堵死，危害大。如果新鍋爐投運不久即發現煙氣阻力明顯增加，就有可能是這種低溫粘結灰將空氣預熱器或省煤器的煙氣通道堵塞所致。此時，通風阻力增加、受熱面吸熱率降低、排煙溫度升高，鍋爐效率下降，嚴重時會造成堵灰面積過大而需要停爐清除堵灰。這種粘結灰的形成過程大致是這樣的：冷凝在受熱面的硫酸蒸汽，可以捕捉飛灰粒子，飛灰粒子中含有CaO，於是與硫酸反應形成硫酸鈣，該反應物具有粘性，可以繼續捕捉飛灰，無限增長。這個過程即為通常所說的積灰水泥化。

積灰機理

低溫粘結灰的形成與煙氣的酸露點緊密相關。一般酸露點高，積灰嚴重。當煙氣或受熱面壁溫達露點時，受熱面上開始結露，煙氣中灰粒子便更容易粘在受熱面上形成積灰。灰的沉積物中，大部分可溶性物質為鋁、鈣和鐵的硫酸鹽，其中的硫酸鋁和硫酸鈣是由熱濃硫酸作用而形成的，硫酸鐵主要是硫酸與灰中氧化鐵反應生成，也包括受熱面氧化鐵層及鋼材本身被硫酸腐蝕的產物，在粘結反應中，少量的鹼金屬硫酸鹽也起一定的作用，但不是主要作用。研究表明，當灰沉積物中硫酸鹽平均含量為25%，受熱面上硫酸沉積率為1 rag/s時，運行1000 h後，受熱面上灰沉積物厚度可達5～6 mm。如果灰沉積物中含有過量酸，則沉積灰層相對潮濕鬆軟，可用水沖洗除掉。當空氣預熱器由於積灰或其它原因使煙溫增高，則沉積層中過量酸會蒸發，使灰乾燥，形成難以用吹灰方法清除的灰層，造成堵灰。

此外，在鍋爐啟動和停爐過程中，空氣預熱器冷端壁面溫度較低，有時達到水露點，甚至更低，使金屬表面結露，積灰量增加。此時，由於煙氣量較少、煙氣流速較低，進一步使積灰加重。若啟、停過程中投油穩燃時，處於煤油混燒階段，燃燒不充分時產生的油垢將在受熱面上粘結，也會促進積灰過程的加劇。

影響因素

(1)影響酸露點的因素都能影響積灰的程度。

(2)受熱面的結構及布置方式也影響積灰的程度，例如順列比錯列好。

防止和減輕低溫粘結灰的措施

(1)提高受熱面的溫度

設法提高空氣預熱器受熱面的溫度是防止煙氣在受熱面上結露、避開低溫腐蝕和減緩空氣預熱器沾污的最有效手段之一。熱風再循環、加暖風器、燃料脫硫和採用前置式熱管空氣預熱器等方法均可減輕積灰。國內外的鍋爐製造廠根據實踐經驗總結出了不同燃燒方式時，受熱面允許的最低溫度和燃料含硫量的關係曲線，如圖1和2所示。

圖1 管式空氣預熱器受熱面的最低允許壁溫

圖1（1-煤粉爐；2-煙煤拋煤護；3-燃油爐；4-煙煤鏈條爐或下飼式爐(對於不含硫的無煙煤及天然氣，最低允許壁溫為70℃)）中：①無煙煤煤粉爐的最低允許溫度為65℃；②採用爐排燃燒的鍋爐，最低允許溫度較煤粉爐增加11℃。只要受熱面在任何工況和季節條件下，均保持受熱面壁溫不低於圖中允許值，受熱面的低溫腐蝕和積灰將相對較輕。在鍋爐啟動或停爐時，採用熱風再循環或者投入暖風器，也可以將兩種方式結合使用，根據國內外經驗，可以有效地減輕腐蝕和積灰。圖2（1-低揮發分煙煤煤粉爐；2-高揮發分煙煤煤粉爐；3-不含釩重油爐；4-燃氣爐；5-含釩重油爐(灰中V₂O₅含量在35%以上)）為採用10%熱風再循環時，迴轉式空氣預熱器沾污明顯減輕的情況。因此，只要將空氣預熱器進口空氣溫度提高到80～100℃，受熱面的沾污和腐蝕問題則可基本解決。

圖2 迴轉式空氣預熱器低溫端受熱面的最低允許溫度

(2)空氣預熱器的吹灰

空氣預熱器可以用蒸汽或壓縮空氣吹灰。吹灰介質中的水分在吹灰時將會引起空氣預熱器積灰加重，實際運行中發現比不吹灰時積灰更嚴重。運行實踐證明，用濕蒸汽吹灰的受熱面，每隔數月就需要用水沖洗一次。當改用過熱蒸汽吹灰後，可長達3年不需用水沖洗空氣預熱器。在鍋爐冷態啟動期間，為減少空氣預熱器受熱面的沾污，只有當吹灰蒸汽高於300℃時才允許投入吹灰器。對採用玻璃管的管式空氣預熱器，其吹灰蒸汽溫度要低於425℃，蒸汽壓力為1 MPa。當鍋爐白產蒸汽溫度不能滿足上述條件時，可採用啟動鍋爐的蒸汽作為吹灰介質，否則不能投入吹灰器。投入吹灰器前，汽源和蒸汽管道應先疏水，保證介質完全乾燥。

對採用壓縮空氣吹灰的鍋爐，壓縮空氣應經脫水，否則可能引起受熱面沾污。在鍋爐啟動期間，只有當空氣預熱器的受熱面被加熱至某一規定的溫度水平之後，才能投入空氣吹灰器。否則可能發生由於吹灰引起的受熱面過度冷卻，嚴重時，會造成迴轉式空氣預熱器轉子變形而使漏風量增加，並可能造成水蒸汽凝結而使受熱面沾污加重。一般要求空氣出口溫度達150℃時，才允許投入空氣吹灰器。

(3)空氣預熱器的水沖洗

迴轉式空氣預熱器的冷端和熱端均裝有固定式多噴嘴水沖洗裝置，該裝置即可裝在空氣側，也可以裝在煙氣側。水沖洗一般在鍋爐停爐檢修期間進行，在轉速降至0.25 r/rain條件下沖洗60 h後，可將灰沉積物沖洗乾淨。

運行狀態下的玻璃管空氣預熱器，可以用90℃左右的軟化水進行沖洗，並保持受熱面與水之間的溫度差小於100℃。對迴轉式空氣預熱器，也可以在鍋爐降負荷條件下，解列其中一台迴轉式空氣預熱器，進行沖洗。此時，可利用尾部煙道中的擋板，將一台空預器隔開，降低轉速後，進行沖洗。沖洗完畢後，用同樣方法對另一台空氣預熱器進行沖洗。對管式空氣預熱器也可以用此法進行清洗。