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国际标准刊号:ISSN 1007-0079

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锅炉积灰结渣原因以及防止

1.绪论
1.1积灰的危害
    我国电站锅炉以燃煤为主,而动力用煤质量偏劣,含灰量较高。当锅炉运行时,锅炉各部分受热而都有不同程度的伴随着矿物质的沉积现象。这种现象,在不同的场合和不同的科技文献中被称为积灰、沾污;在燃煤锅炉的运行过程中,由于燃烧产生大量的烟气和灰沉积物,受热面总会有积灰污染,这轻则降低传热效能,增加锅炉排烟损失与通风电耗,和影响受热面内部汽水正常工况;重则将堵塞烟道,爆管停炉,破坏机组连续运行。在锅炉的高温段,积灰容易发展成结渣,结渣和积灰相互作用、共同影响锅炉的运行;在锅炉的低温段,机会不断累积会造成积灰堵塞,这在空气预热器段尤为严重。这些不仅会影响锅炉的安全运行,还将影响锅炉运行的经济性。这在下文将有详细的介绍[1]。
通常,大型锅炉都装有吹灰装置来清洁受热面,但是无论是蒸汽吹灰器、次声波吹灰器还是气脉冲吹灰器都需消耗大量能量。因此,研究积灰的机理和预防措施,并采用何种方式吹灰才能使积灰引起的损失和吹灰消耗的能量损失总和最小,在降低发电成本方面就有了十分重要的意义。
1.2积灰的分类
    发生在烟气侧的结渣与积灰现象,是由于煤中含有的不可燃矿物质,以及燃烧中的衍生物,在受热而上的物理和化学沉积导致的。电站锅炉炉膛内及各受热面积灰结渣可分为三种类型[2]:
(1)融熔性结渣。它通常与烟气所携带的熔化或粘性灰粒的物理迁移有关,当烟气冷却时,被火焰蒸发的物质会冷凝,使这些元素在炉膛融渣上积聚。   
(2)高温粘结性积灰。对对流受热而上形成的积灰程度与煤种有很大的关系,也受炉膛水冷壁工况的影响。这些积灰可能会阻塞烟气通道,而且有时难以用通常的除灰装置把他们清除掉。
(3)低温积灰。在低温区省煤器和空气预器上,形成的积灰与冷却表而上发生的酸或水蒸汽凝结有关。沉积在管子表而上的积灰可由三类物质构成:第一类是酸腐蚀所产生各种数量的腐蚀产物,其多少取决于产生酸腐蚀的量、温度以及金属的类型;第二类是形成的低温积灰所捕获的碰撞到管子上的大部分飞灰:第三类是酸与飞灰中的铁、钠、钙等起反应形成的硫酸盐,它增加了积灰量。
1.3锅炉积灰对锅炉运行的影响
    长期以来,人们对严重的结渣、积灰的危害已形成共识,但对相对轻度(不致于降负荷和停炉)的结渣、积灰的影响,特别是在其经济性方面的影响的认识还不足,此节着重从此方面进行论述。
1.3.1轻度结渣、积灰对锅炉运行经济性的影响
    一般认为,对结渣而言,厚度小于2. 5mm的灰沉积是轻度的,表现为具有锐利尖角的疏松灰沉积,还未发展到熔融和蠕动;而对轻度积灰,其厚度相对轻度结渣要小得多,是松散的,还未发生烧结或粘结。轻度的结渣、积灰因不妨碍锅炉的正常运行,更不会危及安全性,其对经济性的影响在国内还未引起重视[4]。
    一台300MW锅炉,其燃煤量约3000t/d(热值大于20MJ/kg),即使所用煤的灰份仅为15%(己经较低),仍有450t/d的煤灰产生。因此随时效作用,只要极小比例的灰份沉积就会产生巨大的影响。而事实上,保持受热面的清洁是不可能的,即使燃用不易结渣和积灰的煤也难例外。
轻度结渣和积灰对锅炉的影响首先是传热力一面。从烟气侧到汽水侧的传热过程中,沉积物的导热系数较其他环节介质小得多,因而所引起的附加热阻在受热面总传热热阻中占主导地位,如得不到及时清除,必将显著地影响传热。
轻度的结渣和积灰一般对应于灰沉积过程的初始阶段,如不及时处理,则可能继续发展、恶化。对燃用有一定结渣、积灰倾向的煤种,则可能继续发展、恶化。对燃用有一定结渣、积灰倾向的煤种,因受热面吸热量少,导致各段烟温升高,此外,因受热面吸热的不足和负荷的需要而增加燃料量,造成各段烟温的进一步升高,从而促进结渣、积灰的进一步的发展(结渣、积灰面积的增长)。而即使对燃用不易产生灰沉积的煤种,可能不具备产生严重结渣、积灰的条件,但.因时效作用,已有的沉积层会烧结、部分熔融,粘性增加而有利于后续飞灰的吸附,灰沉积也会逐渐恶化直至平衡。外国经验表明,一台设计良好的四角切圆燃烧锅炉,燃用灰份为6%-10%、挥发份为25%-3 8%的不结渣煤,在连续运行5000h后,炉膛也出现了轻微结渣,而炉膛出口烟温则由1230升至1400。我国有研究表明,长期不吹灰,灰沉积使中等容量锅炉(< 125MW)排烟温度升高15-3 0,相当于锅炉效率降低1 %-2%;而对大容量锅炉(>200MW)排烟温度升高15-18,相当于锅炉效率降低0.9%-1.2%。当燃用有结渣积灰倾向煤种时,锅炉效率则会降低更多[5]。
尽管定量估计结渣、积灰造成的经济损失是困难的,但由此引起的损失是巨大的。根据美国有关方面的初略估计,在有效控制灰沉积的条件下,如热流损失减少1%,效率提高1%;而对于一台燃用易积灰褐煤的500MW锅炉,仅灰沉积一项所造成的损失就可达到800万美圆/年。我国虽然缺少类似的估计,但是,由于劣质煤(高灰份、高硫份、低热值)的广泛使用和吹灰不足,其损失应是相当巨大的。因此,对轻度结渣、积灰的影响也应给予高度重视。
1.3.2缩短设备寿命
     锅炉受热面的积灰和结渣灰促进受热面的腐蚀。当煤中硫,氯和碱金属元素的含量较多时,往往同时发生严重的灰污和高温腐蚀。煤中的碱金属化合物,在高温条件下发生升华,然后冷凝在温度较低的受热面管壁上,形成复杂的低熔点复合物,常以液相状态存在,称为熔池。熔池中的碱金属硫酸盐回与管壁金属发生强烈的腐蚀反应,形成所谓硫酸盐高温腐蚀。高温腐蚀可导致管壁金属迅速减薄,降低受热面管子的使用寿命[6]。
1.3.3影响运行安全
    锅炉受热面的严重结渣和积灰还可能诱发运行事故,导致设备损坏,甚至造成人员伤亡。
当炉膛水冷壁上部有大渣块形成时,在自重和炉内压力波动或气流扰动的作用下,大渣块会突然掉落。如果渣块足够大,对炉底冷灰斗的动态冲击力将非常大,有可能损坏设备。渣块掉落在冷灰斗上,还会使水冷壁产生振动,引发更多的落渣。由于炉内结渣的温度很高,渣块的热容较大,短时间内大量炽热渣块落入渣池,蒸发大量水蒸气,会导致炉内压力的大幅度波动。压力波动超过一定限制时,会引发燃烧保护系统误动,切断燃料投放,导致锅炉灭火或停炉。
    1993年3越10日,宁波北仑港电厂1#炉,因为大量结渣引发恶性爆炸事故,造成设备的严重破坏和重大的人员伤亡。根据浙江大学和浙江省电力试验研究所的事故分析报告,该事故属于可燃物气体一水蒸气物理联合爆炸,炉内大量结渣是事故的直接原因。
1.4本文的主要内容
    本文首先对积灰进行了概述,主要介绍了积灰的危害、积灰的分类、锅炉积灰对锅炉运行的影响,然后详细阐述了锅炉积灰的机理及影响因素,接着重点介绍了防止积灰措施的重要方法——吹灰工艺,其中包括吹灰工艺的概述、吹灰方式的分类以及典型的吹灰工艺,最后又简要介绍了各种受热面的吹灰。


2.锅炉积灰的机理
2.1积灰的机理
    积灰是指温度低于灰熔点的灰沉积物在受热面上的聚集,多发生在锅炉对流受热面上,根据锅炉烟气温度的高低,积灰可以分为高温积灰和低温积灰。根据积灰的强度划分,积灰可分为松散性积灰和粘结性积灰[6]。 
高温积灰其烟尘大部分呈熔融状态,不同成分的烟尘其熔融点相差很大,有的在1000℃以上,有的只有600-700℃,这种积灰一般属于粘结性积灰。对在锅炉对流过热器发生的积灰,一般是由内外两层组成。内层积灰中Na2O,SO2的含量较高,而外层则有类似于飞灰的成分。粘结性积灰主要在管子正面形成并迎着气流生长,且坚韧而硬,难于清除,会引起管束阻力不断增加,直到烟道完全堵塞为止。低温积灰其烟尘在凝固点下呈固体颗粒状,这种积灰一般属于松散性积灰。但若积灰时间延长,吸收烟气中的SO2和水蒸气转换成硫酸盐等,可形成密性积灰。低温积灰多发生在低温区省煤器和空气预热器上,沉积在管子表面上的积灰由三类物质所组成:
第一类是酸腐蚀所产生酸腐蚀的量、温度以及金属的类型;
第二类是形成的低温积灰所捕获的碰撞到管子上的大部分飞灰,如铅、钙、锡等易溶元素及其化合物在低温区逐渐凝固汇聚起来;
第三类是酸与飞灰中的铁、钠、钙等起反应形成的硫酸盐,它增加了积灰量。
2.2影响因素 
1.烟气流速的影响
   随着烟气流速的增大,污染系数明显下降。另外,顺列管束的污染系数在相同的烟气流速的情况下要比错列管束大。
当粒子比重为2,粒度在燃用褐煤锅炉通常采用的范围内时,灰粒碰撞百分比,速度越高,灰粒碰撞百分比就越高,因此在第二或第二沉积阶段,沉积率也越高。
2.烟气流动方向的影响
    管子错列布置时烟气流动方向时,仅在烟气流速很低时,管子的正面点才会有积灰,而且都是很细的灰,主要是在管子背面积灰。管子背面积灰的过程大致如下:在管子背部的旋涡区中,只有非常细的灰粒,因为其质量很小,惯性力也小,它能跟随气流流动,即使气流改变方向也能跟随,因此在管子背部的旋涡区中形成一个富集有小灰粒的区域,这些灰粒在前面讲过的几种力作用下沉落在管于背部表面上,开始时,积在管子表面的灰粒不多,大灰粒还冲撞不到它。随着时间增加,积灰量增加,其界线向外扩,逐渐地使得大直径灰粒能冲刷到它.大灰粒对积灰层有腐蚀作用,因而积灰层增长速度下降,当积灰层达到一定尺寸后就完全停止增长了。
3.烟温的影响
    烟气温度和灰粒温度(略低于前者)对灰的沉积率也有重要影响。在烧含钠2.3——12%、含硫0.25——0.8%的褐煤的试验中,在920℃到1150℃时就产生第二阶段的沉积。920℃与烟气流中一般出现的最低熔点成份的熔融温度大致相等。一旦形成大量沉积,碰撞其上的灰粒将几乎百分之百的叠加在上面,使之继续扩大。沉积物最外层状态,一定煤种的沉积物结构和强度这样的物理性质是与烟气温度直接相关的.当烟气温度上升时,沉积物熔化得较多,密度增大,其脆性也就随之变小。
试验还表明,灰烧结速度随灰粒温度的升高呈指数关系增加,煤灰沉积物的粘结强度也随烟气温度的升高而增大。当烟气温度从982℃上升到1316℃时、粘结强度增大到原来的4-7倍。
4.壁温的影响
(1)至今,尚末深入探讨过金属壁温对飞灰沉积率的影响。这一参数一般决定于其它设计考虑,如过热器和再热器温度控制范围以及涉及材料选用在内的经济因素。然而,当金属壁温降低时,使第二阶段的沉积也随之推迟,从而降低了沉积率。这是由于通过管子边界层的低熔点灰粒的凝固程度增高的缘故。一旦粘性最大的沉积层全面形成时,金属温度的影响就大大降低,最终随着沉积物的增长而完全被消除。当温度很低(低于饱和温度)时,如在93℃时使用不惯性测温计时所通到的温度,似乎从未形成粘性最大的沉积层.烟温区在1093 ℃下,管子金属温度从538℃下降到427℃时,一小时内试验灰沉积率下降了一半.在燃用灰熔点高的煤试验中,金属温度对沉积质的影响比燃褐煤时小.   
(2)研究表明,根据结渣特征,在烟气气流温度与单管表面壁温作任何匹配时,对灰成份处在研究范围内的灰份来说,不会形成与管子牢固结合的二期沉积物.壁温越高,保证不产生结渣的烟气温度就愈低。
在火焰温度与表面壁温的匹配关系下,薄薄的初期沉积层表面上(在区域界面上)会产生结渣,并由此造成与表面结合起来的沉积物(在离开界面的一定距离内).
5.煤粉细度影响
    不同细度的煤粒燃烧时具有不同的温度,实验表明温度的高低与粒径有关。0. 5mm粒径的颗粒温度最多可比烟温高240℃左右,而0. 1mm的颗粒比烟温高不到100℃。同时灰的细度对灰粒碰撞率的影响十分大。
6.飞灰浓度的影响
    烟气中灰的浓度对稳定时积灰层的形状和大小没关系,只是影响达到稳定积灰层的时间,积疏松灰时达到稳定状况和燃料中含灰量的多少无关,由此可以得出一个结论,即使燃用含灰过少的燃料,吹灰仍具有和燃用含灰虽多的燃料同样的重要性.
7.过量空气系数的影响
    随着过量空气系数的增大,而炉内火炬最高温度也适当增高.从而进一步影响锅炉的积灰结渣。
8.炉内局部热负荷高低的影响
    热负荷的影响也介于温度对结渣的影响,它在很大程度上决定了炉膛的壁温,因而也决定了灰冷却效果.煤的结渣性越大,炉膛热负荷就得越低.热负荷不仅决定壁温和由此引起的干净锅炉炉膛壁面附近的灰温,而且还使表面出现结渣起始温度的提高,从而进一步影响锅炉的积灰结渣。
9.锅炉出力的影响
    锅炉蒸发量增大,炉内火炬最高温度也应随之升高。锅炉低负荷运行会加速低温粘结灰层厚度的增长速度和扩大低温粘结灰的范围。
10.管子直径的影响
 图2-1示出了管子直径不同时,其对锅炉沽污系数ε的影响规律。从图中可见,随着管子直径的增大,粘污系数也增大,对错列管束直径由76mm降低到25mm时,ε降低4倍;对顺列管束,粒径由38mm降低到25mm时,ε降低2. 5倍。
          
                     图2-1管子直径对洁污系数的影响(错列管束)
11.管束节距的影响
    在烟气温度较高的过热器、再热器等对流受热面上,会发生高温粘结性积灰。松散性积灰主要发生在低温受热面管子的被风侧,迎风面较少,两侧几乎没有。在一定的烟气流速下,松散性积灰会达到动态平衡,不会无限增长[7]。

3.吹灰工艺
3.1 吹灰工艺概述
    吹灰最主要的作用是对锅炉效率的影响,吹灰可以清除附着在受热面上的灰渣减少烟气侧到蒸汽侧的换热热阻,改善锅炉的换热能力,从而降低排烟温度,提高机组热效率。
吹灰还可以起到蒸汽调节的作用:若蒸汽温度过高,则可以通过吹扫炉膛来降低蒸汽温度,电力职称论文发表使其品质合格;若蒸汽温度过低,则可以通过吹扫过热受热而来提高蒸汽温度。
在火电厂运行过程当中,受热面积灰结渣作为影响锅炉受热面传热效果和锅炉效率的一个主要因素是众所周知的,而传统的定期吹灰方式,由于消耗大量的介质,系统运行稳定性差已经难以跟上电厂经济高效运行的需要,因此优化吹灰作为提高吹灰系统可用率和提高锅炉运行经济性的重要手段在国外很早就引起了众多研究者的注意,进行了大量的相关研究和技术开发。而国内学者在近几年也对这个问题引起了重视。
3.2吹灰方式分类
3.2.1吹灰器的分类
吹灰器是构成吹灰系统的基础装置,其主要作用是清除受热而的结渣和积灰,维持受热而的清洁,以保证锅炉的安全经济运行[8]。
    吹灰器产品的种类很多,按照使用的介质不同,适用于不同的受热而,主要可分为两类:
(1)传统式吹灰器,包括蒸汽式吹灰器空气吹灰器水力吹灰器、钢珠吹灰器;
(2)新型吹灰器:声波吹灰器和燃气脉冲吹灰器,包括次生波吹灰器、声波(含低频)吹灰器和超声波吹灰器。
3.2.2新型吹灰方式的国内外研究现状
在锅炉运行中,如何准确监测炉内结渣积灰的程度和发展趋势,并根据积灰结渣的状况和运行需要,及时有效地采取吹灰清渣措施,即维持受热面的正常状况,又节约吹灰介质和降低烟尘排放显得十分重要。因此,为大型电厂锅炉研究和开发基于在线监测参数、直接或间接地诊断炉内积灰结渣的在线监测诊断技术,指导优化清渣吹灰是十分必要的。测量仪表的自动化程度小断提高,带动了电站监测系统的大量应用。这些监测系统在不同程度上起到了提高机组运行效率、防止事故发生、减轻运行人员土作强度等作用。少数发达国家已经开发出一些各具特色的灰污监测系统。这些系统从功能上基本可以分为两类,一类是针对炉膛水冷壁的灰污监测,另一类是针对对流和半对流半辐射受热而的灰污监测。前者大多需要安装额外的测量仪表,测量水冷壁接受的辐射热流等信号。后者大多依赖锅炉原有的数据采集系统提供必要的测量信息,通过数学模型的计算确定受热面的灰污状态。加拿大滑铁卢大学开发了专门针对炉膛结渣的监测系统。该系统在炉膛水冷壁的易结渣部位安装了圆盘式热流计,这些热流计分为两类:一类是清洁热流计,另一类是灰污热流计。清洁热流计装有压缩空气吹扫装置,保持热流计表面没有灰污沉积,用来测量锅炉受热面能够接受到的火焰辐射热流。灰污热流汁和水冷壁一样遭到粘污,用来测量锅炉受热面实际吸收的热流。灰污热流计的输出信号取决于两个因素的作用,一个是炉膛火焰的辐射热流,另一个是热流计表面的灰污沉积。前者随着锅炉负荷、燃烧器摆角、烟气再循环量、过量空气系数等运行参数的调整而变化。清洁热流计的信号,为过滤掉这些与灰污沉积无关的变化,提供了一个参考值,通过比较脏热流计和清洁热流汁的信号,可以判断出水冷壁的灰污程度[9,10]。
3.2.3合理吹灰
    由于受热面灰污沉积机理的复杂性,还不能保证在设计阶段准确无误地预测燃料的积灰结渣倾向。设计人员能够采取的预防措施,还受到投资费用和运行经济性的限制。即使正确地预测出燃料的积灰结渣倾向,也不能保证在设计中采用的预防措施足够有效。设计中采用的预防措施只能是针对特定的一种或几种煤,不存在万能的,适于燃用一切燃料的锅炉。在燃料品质偏离设计工况时,仍然有可能出现严重的积灰结渣现象。日常运行时,防止受热面严重灰污的最直接、最有效的手段是吹灰[11]。
大容量锅炉中,受热面的各个部分都布置有不同形式的吹灰器,通常在50台以上,对于燃用劣质燃料的锅炉,配备的吹灰器可以达到100台以上。吹灰器常用的吹灰介质有过热蒸汽、饱和蒸汽、排污水和压缩空气。在固态排渣煤粉锅炉中,大多采用过热蒸汽作为吹灰介质,也有用压缩空气的。在锅炉的不同部位,吹灰器的结构形式也有所不同。对水冷壁,多采用伸缩式短吹灰器;电力职称论文发表对水平烟道内的受热面和其他烟气温度较高的对流受热面,一般采用伸缩式长杆吹灰器;对烟气温度较低的对流受热面,可以采用固定式吹灰器;对回转式空气预器,通常设有水清洗装置,在暂停使用或定期维修时进行冲洗。此外,常见的清理受热面的方式还有机械振动除灰、脉动燃烧气流除灰、声波除灰、钢珠除灰等。也有人实验过在燃料中加某些化学添加剂,使锅炉不易结渣积灰,或者使渣层保持疏松,易于清理。
对于大容量锅炉来说,在运行中经常地、系统地进行受热面的吹灰,是一个不容忽视的问题。保证吹灰系统正常的运行,可以带来明显的经济效益和安全效益。
在锅炉运行技术比较先进的发达国家,合理吹灰被视为确保锅炉机组安全、经济运行的重要手段,吹灰器的投用率较高。在我国一方而由于制造、维护和运行管理的水平较低,另一方面吹灰器为高维护率的设备,所以吹灰器的投用率较低。
大容量锅炉普遍使用可编程逻辑控制吹灰系统的运行。吹扫模式分为按时间程序进行吹扫和按灰污程度进行吹扫两种模式。
按时间程序进行吹扫的概念比较简单,即事先确定好每只吹灰器的运行时间间隔和每次运行的吹扫时间,运行时,按照时间顺序依次成对地启动吹灰器,经过预定时间后再将吹灰器退出炉外,停止吹灰。由于锅炉各部分受热面灰污增长的速度不同,所以各部分受热面吹灰器的吹灰时间间隔也不一样。距离炉膛较近的受热面吹灰时间间隔较短,一般为4-8小时吹灰一次;距离炉膛较远的受热面吹灰时间间隔较长,一般为8-24小时吹灰一次。通常根据具体锅炉的运行经验、燃烧煤种和运行状况,设置和调整吹灰器的操作顺序和运行时间,也可由运行人员手动操作。
按灰污程度进行吹灰的基本思想是:根据某些特定的运行参数的变化,判断受热面的灰污程度;根据各部分的实际灰污状态,决定是否将相应的部位的吹灰器投入运行。在吹灰措施完备的前提下,设计时甚至允许一定程度的可能的灰沉积,而按灰污程度进行吹灰为通过吹灰优化获得投资与运行的经济性提供了有利的保证。吹灰不仅是防止结渣与积灰的措施,同时也是电厂节能的一种手段,这已是国内外的实践证明。
3.3典型的吹灰工艺
    在电站锅炉设计中,为有效地清除锅炉受热面积灰,保证受热面清洁,达到受热面传热效果良好,在锅炉的受热面布置了不同型式、不同种类的吹灰器。目前安装的吹灰设备主要为蒸汽吹灰器、声波吹灰器以及燃气脉冲吹灰器,一般在锅炉炉膛布置短行程蒸汽吹灰器,在对流受热面布置伸缩式、固定旋转式蒸汽吹灰器和声波吹灰器,空气预热器为伸缩式蒸汽吹灰器或燃气脉冲吹灰器。蒸汽吹灰器是利用高压蒸汽的射流冲击力清除受热面上的结焦积灰。声波吹灰器是利用金属膜片在压缩空气或蒸汽的作用下产生声波,受热面的灰粒在声波能量的作用产下生共振,使灰料产生松动而落下。燃气脉冲吹灰器是利用可燃气体爆燃产生的冲击波进行清灰,可燃气体和空气以一定比例通过适当的工艺流程进入冲击波发生器中,由高能点火装置点燃预混可燃气体,在冲击发生器中产生冲击波,冲击波通过发射喷口作用于积灰受热面上,在其动能、声能及热能的综合作用下,有效地清除受热面上的积灰[12]。
蒸汽吹灰器,由于结构和工作介质的特点,加上高温环境影响,吹灰器枪管常常发生卡涩、失灵、漏汽等现象,设备故障率很高,维护工作量很大,投用率较低;声波吹灰器由于设计能量与锅炉飞灰特性不协调,电机易烧坏,吹灰效果差,造成锅炉受热而积灰严重,排烟温度升高,从而大大降低了锅炉热效率。          
为了抑止和减轻洁污和结渣的影响,电站常常采用一定的措施如燃用一定的煤种、停炉时清洗受热面、运行时打渣等等。然而最有效的、通用的是采用各种形式的吹灰器,在锅炉运行过程中吹扫受热而使其保持一定的清洁程度。实践证明,采用足够数量的吹灰器经常吹扫,可以使受热而保持一定的清洁程度,保障锅炉正常运行,提高机组可用率和锅炉效率,降低辅机电耗,具有显著的经济效益。

4.各种受热面的吹灰
4.1炉膛吹灰 
    受热面的初始沉积层最易被清除,其后清除的难度大幅度增加。一旦在一次沉积层形成过程中发生烧结,则吹扫只能降低沉积层的增长速度,而不能清除或阻止沉积层的发展。因此,吹灰时刻应选在初始沉积层形成期间,这时可以明显减轻结渣,甚至可彻底清除。另外,吹灰器位置的确定应能保证可对炉膛所有可能结渣部位进行吹扫,吹灰持续时间应满足可驱除沉积物能被清除的要求。在实际运行中,通常根据燃料的结渣特性,采用定期吹灰方式[13]。
4.2高温对流受热面吹灰
    因高温粘结性积灰在烧结过程中有液相存在,故其烧结强度高,吹灰难以去除。因此,就减少高温粘结性积灰而言,高温对流受热面吹灰的效果不明显。
    可以通过炉膛吹灰来减弱高温对流受热面的积灰。炉膛吹灰可增加水冷壁的辐射传热,降低炉膛平均温度和炉膛出口温度。前者可减少Na、K气态物的生成量,从而减少对高温粘结性积灰影响最大的气态碱金属硫酸盐的生成量。后者,一方面会降低受热面壁温,使气态矿物质在接近受热面之前容易固化,不易形成粘结基质,从而有利于气态矿物沉积量的减少及沉积层烧结强度和烧结速度的降低。
4.3低温级空气预热器吹灰
    低温粘结性积灰的产生是影响低温级空预器正常运行的最主要因素。在低温级空气预热器处,如不出现硫酸的凝结,则其积灰主要是松散性积灰。对于回转式空预器来说,正常运行时,由于被加热空气具有反向吹扫作用,可以采用较长的吹灰周期,或不吹灰。但在其它受热面吹灰时,烟气携带的大量灰中可能含有较大的灰块,容易在波纹间引起堵塞。当反向流动的空气不能清除这些灰块时,应考虑将强空预器的吹灰。在冷态启动过程中,由于金属温度为环境温度,且烟气和空气流速较低,烟气中的水蒸汽和硫酸容易凝结在受热面上,形成低温粘结性积灰。因此,应尽可能缩短启动时间,注意启动后期的吹灰。
4.4对流受热面的松散性积灰的吹扫 
    实验表明,在锅炉工作初期,主要反映松散性积灰的灰污系数增加很快,以后逐渐变慢,最后趋于不变,稳定在常数附近。从开始至稳定约需8-10小时,但在第3小时灰污系数已增加了80%左右,即积灰过程主要发生在前3小时内。电力职称论文发表这说明常规吹灰方式(每8小时吹一次)难以获得较好的效果,因为被吹除的松散性积灰能很快恢复,整个吹灰周期内的平均灰污系数仍然很大。
在制定实际吹灰方式时,由于多方面考虑,通常不可能根据松散性积灰的主要过程时间来确定吹灰周期。但有一点是应加以注意的,即要考虑松散性积灰的沉积层长期在高温下也可能发生烧结。吹灰周期不宜太长,否则烧结后的沉积层将难以被清除。

5结论

    我国电站锅炉以燃煤为主,而动力用煤质量偏劣,含灰量较高。当锅炉运行时,锅炉各部分受热而都有不同程度的伴随着矿物质的沉积现象。这种现象中被称为积灰、沾污;在燃煤锅炉的运行过程中,由于燃烧产生大量的烟气和灰沉积物,受热面总会有积灰污染,这轻则降低传热效能,增加锅炉排烟损失与通风电耗,和影响受热面内部汽水正常工况;重则将堵塞烟道,爆管停炉,破坏机组连续运行。在锅炉的高温段,积灰容易发展成结渣,结渣和积灰相互作用、共同影响锅炉的运行;在锅炉的低温段,机会不断累积会造成积灰堵塞,这在空气预热器段尤为严重。这些不仅会影响锅炉的安全运行,还将影响锅炉运行的经济性。电力职称论文发表
本文对积灰的机理进行了深入的研究,同时也讨论了影响飞灰沉积各种因素,主要因素有烟气流速的影响、烟气流动方向的影响、烟温的影响、壁温的影响、煤粉细度影响、飞灰浓度的影响、过量空气系数的影响、炉内局部热负荷高低的影响、锅炉出力的影响、管子直径的影响、管束节距的影响并从微观上分析了积灰过程,并且对于防止锅炉的积灰结渣提出了相应的防治措施。吹灰工艺是本文的又一重点。吹灰最主要的作用是对锅炉效率的影响,吹灰可以清除附着在受热面上的灰渣减少烟气侧到蒸汽侧的换热热阻,改善锅炉的换热能力,从而降低排烟温度,提高机组热效率。吹灰还可以起到蒸汽调节的作用:若蒸汽温度过高,则可以通过吹扫炉膛来降低蒸汽温度,使其品质合格;若蒸汽温度过低,则可以通过吹扫过热受热而来提高蒸汽温度。最后介绍了高温对流受热面的吹灰、低温级空气预热器的吹灰和对流受热面的松散性积灰的吹灰。