余热锅炉积灰原因分析及控制措施

吴彬

摘要：本文主要分析了余热锅炉换热系统之中出现的大量积灰情况，并探究了充分燃烧过后，烟气的流经线路以及余热锅炉换热系统灰尘的产生因素，同时还针对积灰腐蚀换热面的诱发原因，做出了相关的防控方案。

关键词：余热锅炉;积灰;腐蚀

一、积灰原因分析

1.1余热锅炉积灰的形成机理

如果焚烧炉中焚烧的挥发含有杂质，此时得到的烟气在经过锅炉受热面时会产生物理以及化学变化，从而堆积形成积灰，依据产生灰尘的烟气流动方向以及堆积位置可以进行下列区分：固体颗粒粘结、结焦以及壁面结扎。由粘结强度来看，高温区域堆积的灰尘较为松散，过渡区域堆积的灰尘粘附性较高，低温区域堆积的灰尘粘结性较强。由积灰的去除方式方面而言，松散性脊灰清除难度较小，可以通过敲震等方式去除，而其余积灰是经过化学以及物理作用同时构成，从而灰尘的强度较大，以往的物理除灰方式无法发挥应有效果，从而可能致使堵灰情况的出现，并引发较为严重的危害。

1.2余热锅炉腐蚀的形成机理

（1）低温腐蚀

焚烧炉之中的挥发分在富氧燃烧过程之中，所产生的烟气中存在硫元素，经氧化过后会产生二氧化硫，经二次氧化过后会产生三氧化硫，此时就会和烟气中含有的水蒸气产生化学变化，进而得到硫酸。一旦经过锅炉受热面的烟气之中，具有硫酸成分，并且如果硫酸温度超过管壁温度，此时硫酸自身温度就会在换热过程中下降，进而在管壁上逐渐凝结，然后就会与管壁作用产生一系列化学变化，从而腐蚀传热管，这种现象就是低温腐蚀。

（2）高温腐蚀

高温腐蚀情况的触发需要两点条件：第一就是相比于传热面的管壁温度，硫酸的露点温度要显著更低，第二就是要确保烟气的温度，维持在500摄氏度或是更高。模拟并计算碳化工段烟气系统的流向工作，并在余热锅炉进口点进行温度的测控，通过上述结果相关数据能够发现，锅炉入口处的温度普遍超过800摄氏度，从而能够看出过热器或是省煤器的水冷壁管以及金属连接处都普遍存在高温腐蚀情况。

1.3挥发分管积灰的形成机理

焚烧炉正常运作，所产生的高温烟气会顺着挥发分馆进行流动，对此，可以将管内经过的烟气简化看作粘性可压缩流体模型，在接近管内壁耐火砖表面或是经过的灰尘以及烟尘，当速度降为零时就会吸附在内壁面之上。随后的积灰产生过程就如同上文所述，直到挥发分管道内直径变小，其相关热阻就会变大，从而烟器流通阻力就会增大，进而余热锅炉的烟气流通量以及热效率就会显著降低。

二、积灰的影响因素

2.1烟气流速

结合动能定理可以看出，烟气的动能和流速呈正相关，如果和松散性机会产生碰撞，就会使得灰尘厚度降低，从而实现受热面的清洁效果，然而，对于低温黏结性机会而言，较高的烟气流动速度，对于灰尘厚度的减少并不能发挥显著效果，如果流速降低，此时受热面烟气来源方向还会堆积大量灰尘。

2.2 飞灰的粒径

小颗粒灰尘会受到气流影响而随之流动，同时受到管束涡流期受压力梯度的影响下，与管束上大颗粒灰尘产生碰撞接触，并反弹到气流之中进而无法发生沉积现象。

2.3 受热管径的大小

如果其余条件为不可改变，此时受热管直径增大，灰尘堆积程度就会越为显著。主要原因就是管径在扩大时，其外表面与烟气的接触面积也会逐步扩大，一旦相比于硫酸蒸气的露点温度，受热面温度显著更低时，硫酸就会在其上凝结，竟然使得受热灰尘的粘粘程度大幅度增长，进而使得积灰量大幅度增加。

三、控制积灰和腐蚀的措施

3.1控制挥发分管积灰的措施

（1）将挥发分管道的结构变形作为监控点

挥发分烟道的规划工作是依据烟气的流动情况来进行的，如果管道结构形变程度过于严重，就会大幅度降低烟道的有效排烟效果，从而致使烟气流经个别位置时速度变动严重，同时碰撞到管道内壁从而产生粘结，进而使得排烟阻力增强，最终致使灰尘加速堆积。

（2）制定定期清灰制度

依据生产工作特征，可以对挥发分管内积灰情况进行规律探究。将鼓风机与引风机融合运用，并寻求挥发分馆内堆积的去除石基，同时确保风机设备的运作状态，最终使得清灰工作的效率实现最大化。

（3）减小漏风量和过量空气系数

鼓风机的功率增长会造成烟气氧含量上升，进而就致使燃烧过后三氧化硫的总量增加。对此可以看出，挥发分管道漏风以及焚烧炉中已有空气，都会致使三氧化硫总量大幅度增加，因此就要严格管控烟道漏风情况，以及烟道连接处的漏风状况，并且选用实用性最强的鼓风机，能够在极大程度上管控风量，进而防止低温腐蚀情况的出现。

3.2控制余热锅炉积灰的措施

（1）保持受热面的清洁

将吹灰机安置在有效的位置，通过振动以及振达的方式进行积灰的清理工作。

（2）采用耐腐蚀材料

在化学腐蚀情况频发的受热面覆盖上耐腐蚀材料，并严格维持受热面的温度变化，以此确保温度能够超过硫酸露点温度，对于清辉工作难度较高的位置，或是烟气经过的涡流区，可以通过局部结构调整的方式或是覆盖保护层来进行保护工作。

四、结束语

综上所述，清灰工作要综合考虑，结合诸多方式的优点以及缺陷，制定出适用性最强的优化方案，从而确保除灰效果实现最大化，最终达到水平最高的经济效益。

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