武汉生物质锅炉燃烧出现结焦的原因

一、武汉生物质锅炉配风比

生物质燃料相同情况下，不均匀的鼓风分布会导致燃烧机炉膛内部局部高温，从而导致结焦。适当降低鼓风风压，加装或加强锅炉排风可以减轻结焦程度。因此选择合适的配风比非常重要。除了生物质燃料本身的原因和生物质锅炉的配风比，生物质锅炉炉膛设计和送料速度也会导致结焦。因此，需要逐步排查结焦问题，不要简单地认为是颗粒原料或生物质锅炉的问题。操作不当也可能是结焦的重要因素。

 二、生物质燃料本身灰份以及所掺杂质后形成的结焦

1）生物质锅炉结焦主要是指在燃料燃烧后产生的灰份，在高温下大多熔化为液态或呈软化状态。如果灰份仍保持软化状态碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦。

A、影响灰份熔点的主要因素是灰份的化学组成及周围的高温环境介质。两者相互影响，一旦锅炉燃烧调整做不到位，就会出现不完全燃烧产物，使周围介质呈弱还原性，降低灰熔融性而导致炉内结焦。由于生物质锅炉所燃烧的生物质燃料的灰熔点较低，所以积灰容易附着在炉膛和过热器的管壁上。如果燃料水分过高，燃烧中产生的水汽就会软化钾（因为灰分的主要成分为钾），钾在受热后久而久之造成结焦。

B、炉内受热面表面的温度水平也是发生结焦的重要因素。在灰熔点相同的情况下，炉内温度水平及其分布就成为是否发生结焦的重要因素。经验表明：锅炉的结焦多在烟道及过热器表面，液态或软灰颗粒受惯性作用而向受热面运动过程中，由于灰颗粒运动速度快，受到的冷却效果差，熔融的灰颗粒很容易粘附，使渣层迅速积聚长大。研究表明，温度增高，结焦程度将按指数规律增长。结焦不仅影响锅炉受热面换热，而且焦块和积灰堵塞烟气通道，增加烟气流速，形成烟气走廊，加剧受热面磨损，影响生产的正常进行。

2）燃料掺杂质后形成的结焦。燃料在炉膛内燃烧后，极易在锅炉受热面上结焦与积灰。

A、由于生物质燃料在制造过程中不可能保证一种原料加工而成，因此种类繁多、杂质较多（掺有泥土、细沙）、灰份高、碱金属含量高。所以在生产过程中不可避免地将泥土、细沙掺入燃料中，这些杂质的存在改变了燃料的组分、存在形式和熔融温度，加剧了在受热面的结焦。

B、我们在采购燃料颗粒时无法控制生物质颗粒制造厂家将大量的泥土、细沙掺入燃料中。这些杂质的存在改变了燃料的组分、存在形式和熔融温度，加剧了在受热面的结焦。

生物质颗粒机结焦的原因主要在于生物质锅炉本身的问题。因此，只要控制好原料，生物质颗粒的生产就不会出现结焦问题。但是，如果竞争对手明显抢占市场份额，我们需要采取措施。虽然生物质颗粒生产本身不需要添加任何粘合剂，但为了防止结焦，可以适量添加添加剂，如石英砂、石膏、膨润土或粉煤灰等。这些添加剂能有效阻止生物质灰结渣。其中，石膏和磷酸氢钙的抗结渣特性较差，膨润土的抗结渣特性较好，但价格较为昂贵。添加剂一般在予压前输送过程中加入，便于搅拌均匀。加入时一定要注意均匀度，防止因比重不同造成不均匀聚结。

 生物质电厂燃料种类繁多，具有水份高、杂质较多、灰份高、碱金属含量高等特点。燃料在炉膛内燃烧后，极易在锅炉受热面上结焦与积灰。锅炉结焦主要是指在燃料燃烧后的产生的灰份，在高温下大多熔化为液态或呈软化状态，如果灰还保持软化状态碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦。影响锅炉结焦的因素很多，主要有燃料本身灰份以及所掺杂质后形成的结焦。影响灰份熔点的主要因素是灰份的化学组成及其周围的高温环境介质，两者相互影响。同时，生物质燃料一般以混合燃料的形式进入炉膛，经纪人会将大量的泥土、细沙掺入燃料中，这些杂质的存在改变了燃料的组分、存在形式、熔融温度，加剧了在受热面的结焦。

 在灰熔点一定的情况下，炉内温度水平及其分布成为是否发生结焦的重要因素。经验表明：锅炉的结焦多在烟道及过热器表面，液态或软灰颗粒受惯性作用而向受热面运动过程中，由于灰颗粒运动速度快，受到的冷却效果差，熔融的灰颗粒很容易粘附，使渣层迅速积聚长大。温度对炉内结焦具有非常重要的影响，研究表明，温度增高，结焦程度将按指数规律增长。

 针对生物质颗粒机结焦问题，除了控制原料，还可以适量添加添加剂来防止结焦。此外，需要注意炉内温度水平及其分布，以避免结焦的发生。

2.1 常规结焦处理方法

 早期的生物质电厂通常采用蒸汽吹灰器对受热面进行结焦清灰处理，但效果并不理想。只有在停炉后，使用高压水冲洗才能达到除焦要求。这主要是因为生物质燃料中的钾元素含量较高，它的存在降低了灰熔点，而硅元素在燃烧过程中与钾元素形成低熔点的化合物，导致灰分的软化温度较低。根据实验数据，草木灰的变形温度为约800℃，而锅炉的炉膛过热器的温度大多在此范围内。因此，在高温条件下，软化的积灰极易附着在受热面管道的外壁上，使用蒸汽吹灰器难以将所积焦块进行处理。

 使用蒸汽吹灰器一般锅炉在清洗完毕投入使用15天后，主汽温度的控制无需使用减温水调节，温度正常维持在510℃左右。运行一个月后需要停炉进行水冲洗，否则主蒸汽温度将越来越偏离额定值(540℃)，锅炉的效率下降，排烟温度上升5-10℃。但使用蒸汽吹灰存在如下问题：(1)介质吹扫面积有限，有部分死角存在，易形成烟气走廊，加剧局部磨损；(2)吹灰周期长，使受热面积灰过多，甚至使积灰烧结硬化，增加吹灰难度；(3)蒸汽吹灰如果压力过高或长期使用，会加快金属管壁的磨损，压力过低又影响吹灰效果；(4)增加炉内烟气湿度，在空预器处形成低温结露，造成空预器管腐蚀严重；(5)机械部位故障率高，维修费用高。 

2.2 新型清除结焦的方法探讨

目前，我们采用除焦抑制剂和脉冲燃气吹灰装置结合使用的办法来处理锅炉结焦积灰，取得了明显的效果。除焦抑制剂(SlagTr)是一种高熔点的燃料添加剂，含有助燃剂，可以减少烟气侧飞灰沉积问题。当其被喷人炉膛后，与离开炉膛的飞灰混合，并粘附在这些半融化的灰上。它通过改变灰的熔点，在结焦内部形成裂纹而破坏结焦。同时，它在管道表面形成的金属膜有助于减少酸露点腐蚀问题。配合脉冲燃气吹灰装置，通过吹扫、声疲劳、热清洗和局部振打清除锅炉受热面上的积灰，最后灰尘被烟气流卷裹带走，从而提高锅炉的热效率。