【技术推广】一一结焦积灰及其抑制技术
结焦积灰及其抑制技术
1、结焦与积灰的定义
结焦：在炉膛内或在过热器管道下垂部位发生的沉积，这些区域是锅炉火焰的辐射区
积灰：沉积发生在对流区管道，这些区域不直接暴露在锅炉火焰的辐射区。
2、结焦积灰的复杂性
结焦积灰是很复杂的物理化学过程
涉及燃烧、传热传质、灰份的潜在结渣倾向、灰粒子在炉内运动以及灰粒与管壁间的粘附
3、灰份的组成
主要以硅酸盐、铝硅酸盐、硫酸盐和各种金属氧化物的混合物形式存在。灰份成份中的各种氧化物按其含量多少，大致次序如下：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O
4、灰中氧化物纯净状态熔点
5、燃烧产生的灰是多种组合成分结合成的共晶体
6、影响灰份熔融性的主要因素
灰份的化学组成：主要取决于煤组份中挥发份含量中有机元素的比例与温度；
灰份粘度：灰份周围高温环境介质（气氛）的还原/氧化性质。前者是内因，后者是外因，两者相互影响。
7、灰份周围高温环境介质的性质
氧化性介质，即介质中含有的氧和完全燃烧产物。（弱）还原性介质，即气体中含氧量很少，主要有完全燃烧产物和不完全燃烧产物组成。燃烧组织不好，就会出现不完全燃烧产物，使炉膛介质呈弱还原性，降低灰熔融性导致炉内结焦。
8、介质不同，灰份中的铁具有不同形态
9、灰粒向受热面的输运
灰粒向受热面输运是结焦的重要环节
灰粒的输送有以下三类：
挥发性灰的气相、扩散热、迁移惯性迁移
10、不同尺寸灰粒的输运
费克扩散：小于1μm颗粒和气相灰分
布朗扩散：小粒子1-10 μm
惯性撞击：尺寸大于10 μm
11、燃烧过程中灰分颗粒分布
飞灰在1μm左右，是挥发性灰的冷凝颗粒尺寸呈双峰形分布第一个峰值第二个峰值在10-12μm ，是灰分积聚和碎裂后的残留飞灰。
12、灰粒的沉积
初始沉积层：微小灰粒(小于5 μm) ，厚度0.2-0.5mm沉积，化学活性高的薄灰层。惯性沉积层：较大灰粒(大于10μm)，在惯性力下冲击到初始沉积层，当初始沉积层具有粘性，它捕获惯性力输运的灰颗粒，并使渣层厚度迅速增加。
13、影响灰粒粘接的因素
受热面的温度初始沉积层与管壁的热和化学兼容性熔融灰粒的表面张力。
14、灰沉积的特点
只要灰保持干的状态就不易粘附如果水冷壁吹灰器与烟道吹灰器能力足够，那么干的不易粘附的灰可以随时被除去如果灰变得易粘附，那不容易被吹灰器吹去。
15、评估结焦与积灰的参数
燃料的特性、灰熔点温度、结焦指数、酸碱与硫的比例、每单位计划区域热量损失。
16、结焦与积灰趋势
燃料中的惰性成份在燃烧中被释放出来、灰份中的一些组份与炉膛或锅炉表面接触、粘在锅炉表面上的灰量会严重影响热传递效果、形成沉积层的趋势主要取决于煤组份的挥发份含量与灰份的粘度、挥发份取决于煤组份中有机元素的比例与温度、粘度取决于灰的化学特性，局部化学特性。
17、结焦积灰衍生之问题
降低热效率、堵塞烟气通道、损害设备、结焦移除困难。
18、高温腐蚀
腐蚀因素包含：硫化物、氯化物、碱金属及重金属、温度因素、燃烧工况。
HUDSON抑制结焦技术
1、HUDSON产品简介
SlagTrol系列结焦抑制剂，为含高熔点的金属氧化物、特殊的结焦改良剂以及助燃剂的燃料添加剂、SlagTrol系列是通过改变且扭曲灰晶体结构发生作用的，因此灰熔点与PH值被提高、SlagTrol系列改变燃烧区气氛性质、减少火侧换热面沉积问题。
2、产品功能
提高灰熔点温度、通过晶体分裂作用有助于处理结焦、添加高浓度的药剂在现存的焦层上形成一层膜，粉末的结构会弱化焦块，通过吹灰器即可脱落焦块、其它的灰受到膜的抑制而不会粘附在焦块表面、管道表面形成的金属膜，可最小化二氧化硫被催化为三氧化硫，有助于减少酸露点腐蚀。
3、作用机理
提高组份中灰熔点温度，初始沉积层不易形成。改善燃烧区气体氛围，防止低熔融物产生。提高PH值，可以防止高温与低温腐蚀。改变晶体结构,有利于焦块疏松、脆裂。
4、化学处理前后焦块比较图
裂胀前（放大50倍）
裂胀后（放大50倍）
产品选型
5、添加点的选择
合适的加药点对结焦抑制的效果至关重要，喷入的药剂需与烟气中飞灰充分接触反应，反应需有足够的时间，理想的加药方式如图。
6、添加浓度与方式
针对燃料特性及其结焦参数的不同，一般生物质电厂与垃圾电厂的加药浓度大约0.1-0.25kg/T燃料，间断性高浓度投加辅以吹灰器吹灰，可以有效抑制和清除结焦，加药点、加药浓度及频次据炉型、燃料特性等的不同而有变化。
7、自动加药设备
自动加药设备可根据需要调整加药浓度及频次
SlagTrol应用领域
8、案例分析
某生物质电厂（CFB炉）
加药前 加药后
连续运行时间： 45天 90天以上
主汽温度： ＜430 ℃ 500℃以上
主汽流量： 40T/H 50T/H以上
加药前管壁结焦状况
2011.08.07 09:42
加药后管壁结焦状况
2011.11.24 09:32
经济效益分析
以垃圾电厂为例，按单台锅炉每天燃烧1000T垃圾计算
1、蒸汽量经济效益核算:
除焦剂费用：
50kg/D×75RMB/kg×300天=1125000RMB/年
按照以往实际数据，使用除焦剂后，产生蒸汽量每小时相对增加2T-6T，以增加4T蒸汽量，每吨蒸汽所发电量200-400KW，以300KW/T计算所产生的电费:（国家规定垃圾电厂发电上网电价0.65元/KWH）
4T×300kwh×0.65RMB/kwh×24h=18720RMB/天
年收益：（年运行300天）
18720RMB ×300天-1125000RMB=4491000RMB/年
2、停炉损失核算:
清焦人工费用：5天×10人×200RMB/人=10000RMB/次
按每小时产生蒸汽量约40-70T，以55T计算:
55T×300kwh×0.65RMB/kwh×24h×5天=1287000RMB
正常生产每年停炉8-10次，以9次计算 ： 1287000RMB×9=11583000RMB
使用药剂后，每年停炉3-4次，以4次计算: 1287000RMB ×4=5148000RMB
每年停炉清灰损失的发电费用：11583000-5148000=6435000RMB
3、垃圾处理费核算:
经调查（各地均有不同），以平均每吨垃圾65RMB计算，运行负荷80%：
1000T×80%×65RMB/T×（10-4）次×5D=1560000RMB
4、综上分析:
可每年为该公司节约费用如下
4,491,000+6,435,000+1,560,000=12,486,000RMB/Y
冰铜堰口无堵塞，余热锅炉烟道无大焦块，熔炼正常
烟道内壁无结焦
现场加药
堰口冰铜流动顺畅
某垃圾电厂(西格斯炉排)
现场加药设备
处理前结焦
处理后结焦