淺談燃木材鍋爐對(duì)流管束積灰及清灰措施

熊東勇

(廣西柳鍋鍋爐制造有限公司,廣西柳州 545005)

淺談燃木材鍋爐對(duì)流管束積灰及清灰措施

熊東勇

(廣西柳鍋鍋爐制造有限公司,廣西柳州 545005)

木材是一種比較原始的燃料,傳統(tǒng)燃燒方式的效率不高,而且會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵,給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。但是在某些特殊行業(yè),仍然將木材作為鍋爐的主要燃料。本文就從燃木材鍋爐對(duì)流受熱面產(chǎn)生積灰的特點(diǎn)和原理入手,介紹一些常見的清灰措施。

燃木材鍋爐 對(duì)流管束積灰 清灰措施

目前,我國(guó)仍有一部分鍋爐將木材作為主要的燃料,木材在鍋爐中燃燒的質(zhì)量和效率并不高,在木材燃燒的過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵。這些煙塵在經(jīng)過鍋爐的過熱器、省煤器、空預(yù)器等對(duì)流受熱面時(shí),因?yàn)榛业奶匦浴煔饬魉?、是否有效吹灰等原?會(huì)造成對(duì)流受熱面就產(chǎn)生積灰。這些積灰不僅使對(duì)流受熱面的熱阻增大,傳熱變壞,使鍋爐效率和蒸發(fā)量下降;還對(duì)與煙氣接觸的表面造成灰腐蝕,縮短受熱面管子的使用壽命,嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成鍋爐的安全事故。所以,我們要從木材灰的特性、對(duì)流受熱面的積灰原理入手,著重解決對(duì)流管束的清灰問題。

1 木材灰的成分及其特性

木材的灰分在燃料中分布比較均勻,含有較多種元素,其中Si、K、Na、S、Cl、P、Ca、Mg、Fe是導(dǎo)致結(jié)渣和積灰的主要元素。木材的種類不同,其燃燒后產(chǎn)生的灰的熔點(diǎn)也變化很大。而且飛灰的粒度相對(duì)較小,易于被煙氣從爐膛中帶出,從而加大對(duì)流受熱面的積灰可能。

2 對(duì)流管束積灰產(chǎn)生的原理

對(duì)流管束積灰是指在鍋爐的對(duì)流面形成的一種飛灰聚集的現(xiàn)象。根據(jù)積灰的強(qiáng)度來進(jìn)行劃分,可以分成松散型積灰和粘結(jié)性積灰。

第一,松散性積灰。此種積灰是一個(gè)物理性過程,積灰主要出現(xiàn)在管子的背風(fēng)面,只有在含灰氣流的速度很低時(shí),才會(huì)在迎風(fēng)面上產(chǎn)生,積灰的程度與煙速、灰粒大小、灰的濃度及受熱面的結(jié)構(gòu)有關(guān)。第二,粘結(jié)性積灰,粘結(jié)性積灰的產(chǎn)生是一個(gè)物理——化學(xué)過程,即煙氣中的飛灰經(jīng)過物理化學(xué)反應(yīng)過程,使灰粘在管壁上,它具有堅(jiān)實(shí)、硬結(jié)狀、不易除掉等特點(diǎn),此種灰對(duì)鍋爐運(yùn)行危害大。這種積灰可以分為高溫粘結(jié)灰和低溫粘結(jié)灰。

燃木材鍋爐對(duì)流管束積灰產(chǎn)生的原理非常復(fù)雜,目前尚無準(zhǔn)確定論,但目前主流的看法認(rèn)為,這種在鍋爐對(duì)流面形成的積灰主要是在靜電力和表面張力的雙重作用下形成的。這是因?yàn)?木材燃燒所產(chǎn)生的飛灰顆粒相對(duì)較小,所以具有的表面能比較大。當(dāng)飛灰的顆粒和鍋爐的管壁發(fā)生接觸時(shí),飛灰顆粒和管壁產(chǎn)生的吸附力要比飛灰顆粒本身的重力大,飛灰就會(huì)被吸附到鍋爐的管壁上。一般情況下,木材燃燒所產(chǎn)生的飛灰顆粒,直徑會(huì)在3-5μm之間。再加上煙氣流中的灰塵會(huì)產(chǎn)生一定的靜電,若飛灰顆粒的直徑不超過10μm,在靜電的作用下,飛灰顆粒本身的重力也會(huì)被克服,從而使飛灰被吸附在管壁上,形成積灰。

3 清除對(duì)流管束積灰的主要措施

鍋爐對(duì)流管束積灰會(huì)受到木材的特性、燃燒溫度和對(duì)流管束結(jié)構(gòu)差異的影響,所以導(dǎo)致還沒有一種能徹底解決這一問題的有效方法。只依靠鍋爐的設(shè)計(jì)和工作方式的轉(zhuǎn)變并不能從根本上解決鍋爐對(duì)流管束的積灰問題,所以還需要我們進(jìn)行更深入地探索。通過大量的實(shí)踐證明,使用吹灰器,并保證一定的數(shù)量,就能很好地清除對(duì)流受熱面的積灰,并具有較好的預(yù)防對(duì)流面積灰的作用,顯著提高鍋爐的效率,并延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命,為保證鍋爐的安全生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的后盾。

(1)使用氣體或者蒸汽吹灰的方式。如果鍋爐對(duì)流受熱面之間間隔的距離比較小且煙氣溫度相對(duì)較低,就可以使用氣體或者蒸汽的吹灰方法來清除積灰。在這種情況下,可以采用固定式吹灰器來進(jìn)行清灰處理。固定式吹灰器的吹灰管具有多噴嘴和不退出的結(jié)構(gòu)。鍋爐尾部對(duì)流受熱面進(jìn)行固定吹灰噴嘴的形狀有很多,例如圓柱形噴嘴、拉法爾形噴嘴、長(zhǎng)方形噴嘴等。在使用這種吹灰方式時(shí),一定要確保吹灰器的安裝位置非常準(zhǔn)確。否則,就會(huì)對(duì)鍋爐的受熱面管子造成嚴(yán)重的磨損。

(2)使用鋼珠進(jìn)行清灰處理。鋼珠清灰主要是針對(duì)規(guī)模較大的鍋爐而言的。具體操作就是在鍋爐尾部的上端將鋼珠倒在換熱管上。該方法的主要原理就是利用鋼珠和管道之間因?yàn)榕鲎捕a(chǎn)生的力量清除積灰。鋼珠清灰最大的優(yōu)勢(shì)就是對(duì)松散性積灰和粘結(jié)性積灰都能進(jìn)行有效清除,鋼珠能重復(fù)使用,還能降低風(fēng)機(jī)電耗等優(yōu)點(diǎn)。

鋼珠清灰的結(jié)構(gòu)是由四個(gè)部分所組成的,即輸送、傳播、收集和分離。采用這種方法需要在鍋爐尾部的對(duì)流受熱面的一側(cè)安裝一個(gè)鋼珠收集器或者是鋼珠的儲(chǔ)存器。如果鍋爐需要清除積灰,只需要打開箱門,這樣鋼珠就會(huì)在自身的重力作用下滑落,然后利用專門的傳播器,將鋼珠分配到對(duì)流受熱面上。這樣通過鋼珠的撞擊作用,積灰就會(huì)和鋼珠一起,進(jìn)入到煙灰分離器中,對(duì)鋼珠進(jìn)行清潔,之后再回到鋼珠的收集箱中,實(shí)現(xiàn)鋼珠的循環(huán)利用。

(3)利用激波吹灰的方法進(jìn)行清灰處理。激波是利用乙炔(煤氣、天然氣、液化氣)等常用可燃?xì)怏w和空氣,經(jīng)過各自的流量測(cè)控系統(tǒng)后,按一定比例進(jìn)行均勻混合,然后送入燃燒室中燃燒。與常規(guī)的燃燒過程和燃燒方式有所不同,燃?xì)饷}沖燃燒是利用不穩(wěn)定燃燒氣體在高湍流狀態(tài)下,產(chǎn)生壓縮波,形成動(dòng)能、聲能、熱能。這種燃燒速度較快,燃燒產(chǎn)生的氣體壓力被限制在一定的范圍之內(nèi),在輸出管的噴口處發(fā)射沖擊波能與積灰狀況適應(yīng)。通過沖擊波的作用使受熱面上的積灰脫落,將被污染受熱面上的灰塵顆粒、松散物、粘合物及沉積物除去,達(dá)到降低鍋爐尾部排煙溫度,提高鍋爐熱效率。

4 結(jié)語

綜上所述,燃木材鍋爐對(duì)流管束積灰的形成過程是非常復(fù)雜的。為了減少對(duì)流受熱面積灰對(duì)鍋爐造成的影響,在鍋爐的日常工作中,需要根據(jù)積灰產(chǎn)生的原理及鍋爐運(yùn)行的實(shí)際情況,采取針對(duì)性的清灰措施。同時(shí),在做好吹灰工作的同時(shí),還應(yīng)該加強(qiáng)清灰的力度,對(duì)清灰的方法進(jìn)行創(chuàng)新,這樣就能很好地解決鍋爐對(duì)流管束積灰的問題。

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