生活垃圾焚烧发电厂锅炉管积灰结焦机理分析

垃圾发电锅炉结焦机理分析

志盛威华唐工

1、灰渣因素

由于垃圾的组成成份复杂，灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程：一个为初始沉积层的形成过程，初始沉积层为化学活性高的薄灰层，它是由尺寸十分小的灰颗粒组成。

主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成，由于粘附以及与管子的化学反应而生成的非常牢固的覆盖层。初始沉积层中碱金属类和碱土金属类硫酸盐含量较高，这些微小的颗粒附着在炉壁上。初始沉积层具有良好的绝热性能，它的形成使管壁外表面温度升高。

另一个沉积过程为较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上，当初始沉积层具有粘性时，它捕获惯性力输运的灰颗粒，并使渣层厚度迅速增加。由于初始沉积层主要是由挥发分灰组分的冷凝及微小颗粒的热迁移而引起，在实际运行中很难防止初始沉积层的形成。造成炉内结渣迅速增加，并对锅炉安全运行构成威胁的主要因素是惯性沉积。由惯性输送的灰粒在初始沉积层上的粘接除与初始层的性质有关外，还与撞击灰粒的温度高底有关，当撞击灰粒的温度很高，呈熔融状液态时，很容易发生粘接，使结渣过程加剧。灰渣层的厚度通常是不均匀的，它与炉膛的结构、燃烧中心位置、空气动力特性、炉膛温度特性及燃料的物理化学性质有关。在炉膛的不同位置，灰渣的厚度和结构将有很大的差别。

在垃圾飞灰的实际的灰熔融特性来看，其变形、软化、熔融温度明显低于粉煤灰的温度，基本上在1050℃时发生软化，较煤灰低约200℃，且试验发现此三个温度点差距不大或不明显分界。可以说垃圾本身的固有特性，决定了垃圾焚烧炉易于结焦的特点。

2、炉膛温度

为保证烟气的二恶英充分分解，也为了锅炉更高的负荷，在运行中锅炉的炉膛温度２Ｓ基本上都控制在１０００℃左右，温度高时甚至达1100℃，火焰中心的温度将较之更高，飞灰可能早已得到软化、甚至熔融温度，为锅炉的结焦留下隐患，也是主要因素之一。在后期运行中，虽然对炉膛温度进行严格的控制，但在炉膛控制温度过程中，由于温度测点挂焦、挂灰原因，温度测点的准确性存在一定的偏差。

3、锅炉结构

为了保证低热值的垃圾更易着火燃烧，在设计上焚烧炉采用绝热燃烧形式，除了设计了对炉墙作必要的保护之用的炉墙冷却风，在焚烧炉上未设计任何受热面。同时为了对烟气进行合理的导向（相当于煤粉炉的折焰角）和对新人炉垃圾更有效的进行烘干干燥，在焚烧炉的烟气出口设计了前后拱，故此在焚烧炉出口形成一个类似于冷灰斗的结构，所以一方面在锅炉运行时（额定负荷）锅炉的全部热负荷都通过此处送向余热锅炉，故此在此喉部截面热负荷达最大值，另一方面，焚烧炉烟气经过喉部后进行扩压，烟气从焚烧炉膛中出来气速度降低，烟气中部分粉尘分离沉积下来，多数是沿着炉墙壁向下流动，由于前拱的角度存在使得粉尘向下流动存在较大的阻力而滞留在前拱壁上粘结、熔融、再粘结新的粉尘，里层的粉尘再冷却凝固，由于垃圾焚烧炉燃烧不稳定的特点，在锅炉负荷不稳的情况下，更易交替结成片层状的焦块，当高负荷、高烟温时，疏松的焦块还可能深度熔融状态，在自身重力的作用下脱落或当炉膛温度再二次下降时再次凝结成更坚固密实的焦块。

此外二、三烟道灰斗中的飞灰返回到炉膛中，在一次风的携带下，再次进入烟气中，增加烟气的粉尘量。

4、风量

在运行中送风量明显小于锅炉运行所需量，二次风机未投入运行，从后来烟气测试的Ｃ０含量偏高，便可见一斑。由于在燃烧缺氧状态下，供氧不充分，处于还原或半还原气氛中，使得无机物灰渣熔点更为降低，而达到熔融状态，同时缺氧燃烧过程中，尤其是二次风机未投入运行，垃圾中部分未燃烬的颗粒也易于经过焚烧炉出口后，由于重量大而沉积下来回到喉部上方而结渣、结焦。此外二次风不投入运行，不能在焚烧炉出口喉部产生扰动作用，增加飞灰在喉部沉积的效果。

5、垃圾热值

垃圾的热值变化对焚烧炉的稳定运行产生极大的影响，所以从源头抓好垃圾仓的有序堆放，混料和投炉至关重要。在自动装置未投运的情况下，主要从直观上定性的对垃圾的堆放、混料和投料进行要求和指导，形成固定的循环运行模式。当吊机全自动投入运行后，可以增加垃圾的混料量，和垃圾的堆放质量。此外在垃圾仓管理上随着气候和季节的变化要摸索经验，及时进行调整。