垃圾焚烧炉尾部受热面积灰原因分析及措施

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1、垃圾焚烧炉尾部受热面积灰原因分析及措施高攀峰摘要：本文主要针对垃圾焚烧炉普遍存在焚烧过程中出现的尾部烟道受热面积灰问题，分析了其积灰主要产生的原因，并结合本厂实际情况拿出了部分措施，为国内垃圾焚烧炉的工作者提供参考。关键词：积灰，焚烧，生活垃圾，乙炔，腐蚀作者简介：高攀峰（1980-），男，湖北武汉人，武汉电力职业技术学院电厂热能动力专业，2008-2011年任光大环保能源（江阴）有限公司锅炉专工，现为漳州环境再生能源有限公司锅炉专业工程师。基金项目：无；（本文系光大环保能源（江阴）有限公司技改成功成果。）一．引言：生活垃圾焚烧处理具有占地少，处理快速，减量化显著，无害化彻底

2、以及可回收余热等优点，在世界各国得到了越来越广泛的应用。但是，垃圾成分复杂多样，含水量高，焚烧过程中容易在受热面上形成积灰。“积灰”是指温度低于灰熔点时灰沉积在受热面上的积聚，多发生在锅炉的烟道受热面上。积灰通常可按如下标准进行分类：（1）根据飞灰温度范围划分，可分为熔渣，高温沉积灰，低温沉积灰。（2）根据积灰的强度，可将其分为松散性积灰和粘结性积灰两种。积灰是个复杂的物理化学过程，是目前垃圾焚烧炉运行中的重要影响因素。探讨积灰的形成和抑制机理对于垃圾焚烧炉的安全运行具有重要的意义。二．垃圾焚烧炉尾部受热面积灰情况光大环保能源（江阴）有限公司自运行以来，制约锅炉运行周期最严重

3、的问题是：尾部烟道受热面积灰严重。通常情况下垃圾焚烧炉运行20天左右，在尾部烟道受热面可观察到显著的积灰现象，最严重的时候，30天左右需要停炉清灰一次。图1是我公司垃圾焚烧过程中形成的积灰为高温烧结灰，属于粘结性积灰。它主要是在管子迎风面形成并沿着气流方向生长。这种积灰会引起管束阻力不断地迅速增长，直到烟道完全堵塞，强迫停炉。积灰底层相当坚硬密实，具有很高的烧结强度。外层积灰较内层松散，灰粒间存在孔隙结构。灰整体呈梳状，硬而脆，形成后难以用吹灰器清除。图1锅炉尾部烟道受热面积灰会引起很多问题，主要有经济性和安全性两个方面，积灰可以降低炉内受热面传热能力，增加传热阻力，降低锅炉

4、经济性；在高温烟气作用下，积灰会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀；使锅炉连续运行周期缩短；积灰清除困难，增加工人劳动强度。三．积灰原因分析据统计，我厂2008年除大修外,1#、2#炉共停炉15次，其原因绝大部分是因为尾部烟道受热面积灰、结焦所致，最后无法维持正常运行，被迫停炉。1.积灰的成分分析利用X射线能谱分析仪，对我厂垃圾焚烧炉不同部位飞灰进行取样分析。表一是与积灰形成相关的灰中各元素成分的质量百分含量。表一飞灰中元素质量百分比元素过热器进口省煤气出口布袋除尘器出口Na3.363.821.44Mg1.011.180.52S2.412.170.55Cl7.398.32

5、1.99K2.512.631.16Ca7.358.842.58Fe3.082.451.36通过表中可以看出，飞灰中的碱金属元素比较高。而水溶性的碱金属化合物在高温区中会发生气化，气化的碱金属化合物与挥发性氯结合形成碱金属氯化物。当烟气中有足够的硫存在时，大部分碱金属氯化物会和硫化物反应生成硫酸盐。对于炉内高温受热面的积灰来说，一般认为，硫酸钠与硫酸钙或钠，钙与硫酸盐的共晶体是形成粘性灰沉积的基本物。硫酸钠的熔点（888ºC）低于硫酸钾（1027ºC），因此在碱金属化合物型积灰的形成过程中，起主要作用的是Na2SO4，它常构成灰沉积物中的液相成分。凝结后的Na2SO4吸收烟气中

6、的SO3，并与受热面上及沉积物中的Fe2O3进一步反应，生成碱金属复合硫酸盐，如Na3Fe(SO4)3。其熔点很低，只有600ºC左右，而高温对流受热面的壁温可达650ºC～700ºC左右，因此生成的碱金属复合硫酸盐可处于熔融态，并作为一种粘性基覆盖在管子表面上。这是管子表面上形成的积灰的初始原因。形成后的粘性表面能进一步促进捕捉飞灰。气化的碱金属成分在凝结过程中，颗粒间的接触面积增大，并有时候伴随着液相的存在，从而也为飞灰间的快速烧结提供了条件。同时由于尾部烟道受热面管束设计间隙较小，管束阻力会不断地迅速增长，直到烟道完全堵塞，强迫停炉。2.影响烟气携带灰份的因素：由于江阴

7、生活垃圾采用的是城乡接合统筹收集，所以垃圾水份灰份较大，其中水份为25%～50%,灰份为15%～30%，同时还富含有大量生物质，生物质中碱金属含量较高，此外有塑料、橡胶等有机制品。这给垃圾焚烧带来了极大的困难。①　江阴生活垃圾本身含灰份比较大。②　焚烧炉一次风量越大、一次风压越高、炉膛负压越大，那么烟气携带飞灰就越多。③　负荷越高，烟气量也就越大，所携带的灰份也就越多。④　翻动炉排翻动频率越高，烟气扬析所带的灰份也就越大。①　高温炉渣落入水冷出渣机中的瞬间会产生大量的水蒸气，这时炉内会产生极大的正压，为