锅炉中燃料灰的腐蚀

运行变量对锅炉燃料灰腐蚀的影响

火山灰沉积

无论燃烧方法如何，当煤燃烧时，相对一小部分的灰都会引起沉积问题。通过锅炉的灰受到各种化学反应和物理力的影响，导致在吸热表面上沉积。由于许多因素，沉积过程和沉积物的结构是可变的。颗粒组成、颗粒大小和形状、颗粒和表面温度、气体速度、流态等因素影响灰沉积的程度和性质。

高温灰沉积的两大类主要是结渣和结垢。结渣是在炉壁和其他暴露于辐射热的表面上形成的熔融的、部分熔融的或再凝固的沉积物。如果烟气温度没有充分降低，结渣也会延伸到对流表面。

结垢是灰沉积的第二种形式，定义为在对流吸热表面（如过热器和再热器）上形成高温粘结沉积物，这些表面不暴露于辐射热。一般来说，结垢是由煤中挥发性无机元素在燃烧过程中汽化引起的。随着热量被吸收，锅炉对流段温度降低，这些元素形成的化合物凝结在灰颗粒和受热面上，形成一层有助于沉积。

结渣和结垢通常发生的区域如下所示：

操作变量

虽然影响沉积的主要因素是灰特性和锅炉设计，但操作变量也会对结渣和结垢产生重大影响，特别是对于具有低NOx燃烧系统的机组。这些变量包括空气分布、燃料分布、煤细度和过量空气。

空气分布

管道和煤炭管道系统内的空气和燃料不平衡可能导致一些燃烧器的空气过量，而另一些燃烧器的空气不足。由于空气和燃料的不平衡，燃烧器区域的局部减少条件可能会发展。局部还原条件会加重结渣，特别是高铁煤。高煤-空气比也会延迟燃烧，扰乱热量分配，并可能导致炉膛上部和炉膛出口温度升高。长燃尽时间也可能增加燃烧颗粒接触炉壁和其他传热表面的可能性。

二次空气不平衡可以通过调整单个燃烧器流量来更均匀地分配省煤器出口的O2浓度来最小化。必须小心避免燃烧器调整导致火焰撞击炉壁。

燃料分布

在燃料侧，应平衡燃烧器线阻力，以保持均匀的煤流到每个燃烧器。给煤机应进行校准和调整，以使每个粉碎机的煤流均匀。

煤的细度

粉碎机细度低也会引起延迟燃烧的问题。粗颗粒需要较长的停留时间来烧坏，并可能导致下炉结渣。

过量空气

多余的空气对炉内平均温度和炉出口温度有回火作用。当过量的空气通过燃烧器引入时，也会降低炉内局部还原条件的可能性。进入炉膛或对流通道的空气渗透远没有那么有益，在确定过量空气需求时应加以纠正或考虑。

表面清洗

吹灰器是直接处理炉壁结渣和对流结垢的主要手段。最重要的基本要求是以预防而不是纠正的方式使用这些设备。吹灰器在控制干燥、粘结松散的沉积物方面最有效，这种沉积物通常发生在沉积的早期阶段。如果炉渣积聚到可塑或湿化的程度，或者如果对流沉淀物形成并长时间烧结，清除就会变得困难得多。吹灰器排序要求必须根据初始操作经验建立，并在需要时更新，特别是当燃料特性发生变化时。

当燃烧特别麻烦的燃料时，适当管理的水清洗设备可能是必要的。

控制沉积问题最不可取的操作技术是减少负荷。最严重的情况可能需要大幅减少单位容量。然而，在许多边际情况下，在非高峰期间临时减少负荷可能提供足够的冷却以排出炉渣，并使吹灰器重新发挥作用。

先进诊断和控制系统的应用

了解整个锅炉中存在的结渣和结垢状况的范围和程度对于实现机组的可靠性和可用性至关重要。然而，锅炉表面清洁度历来是最难量化的操作变量之一。对操作人员来说，表面结垢的典型迹象以蒸汽温度、喷雾降温流量和通风损失（气体阻力）的形式间接出现。在某些情况下，熟悉机组运行特性的经验丰富的操作人员可以根据运行条件对结渣和结垢情况做出判断，但这些次要指示可能会产生误导。例如，炉膛可能结渣，导致进入对流表面的烟气温度过高。然而，如果对流表面也被污染，蒸汽温度和喷雾温度可能是正常的。

表面清洁度的另一个指标是吃水损失。通过观察整个银行的汇票损失，警觉的操作员可以确定可能需要吹灰。然而，通常情况下，当在间隔很宽的悬挂段上检测到吃水损失的变化时，两道炉壁已经架起了桥，这时吹灰器要想有效地清除炉渣可能为时已晚。

目视观察经常用于进一步量化清洁条件。然而，在许多情况下，访问是有限的，主观评价可能会留下相当大的错误空间。为了克服这些缺点，并改进传统的基于时间的吹灰控制，已经开发了先进的方法。

基于计算机的性能监测系统可以对炉膛和对流表面清洁度进行直接和定量的评估。B&W的传热管理器®程序基于传热分析软件，该软件已开发多年，用于锅炉设计，并经过广泛的经验数据验证。传热管理程序是在锅炉特定的基础上配置的，考虑到炉子和所有对流表面的安排。温度、压力、流量和气体分析数据的测量被用于在炉膛和锅炉对流部分进行逐个炉膛的传热分析。

先进的智能吹灰系统也被开发出来，将这种对炉子和对流表面清洁度的实时评估与清洁设备的闭环控制相结合。B&W的Titanium®锅炉清洗控制系统自动确定在炉子和对流通道中吹灰的位置和时间。该系统在专家决策结构中使用来自Heat Transfer Manager程序的实时清洁度数据，决定鼓风机何时应该循环。

智能系统在开发早期就能检测到问题区域，因此可以针对特定的问题区域进行选择性吹灰，并根据需要操作清灰设备。智能吹灰系统可以优化吹灰介质的使用，提高性能，同时减少管道损坏，并为锅炉运行提供一致性。

近年来，锅炉炉膛的管理越来越受到人们的重视。炉膛清洗管理不善会导致对流过程中较高的结垢率和结渣率。在实践中，最有效的控制炉膛清洁度的方法是跟踪其实际性能与预期性能的比较。只有当炉膛性能下降到一定程度时，才能进行炉膛清洗。在控制传统的壁式鼓风机（使用空气或蒸汽）和水枪时，Titanium系统已被证明是有效的。