低温粘结灰

10.1.4　低温粘结灰

1.形成过程

低温粘结灰一般形成在低温受热面上，锅炉中的低温受热面一般是指受热面的壁温低于或稍高于烟气露点的受热面，大约在50～180℃的范围内。

低温粘结灰常发生在空气预热器或省煤器上，形成的速度高，呈现水泥状，质紧密，不易清除，能无限增长。严重时将烟气通道堵死，危害大。如果新锅炉投运不久即发现烟气阻力明显增加，就有可能是这种低温粘结灰将空气预热器或省煤器的烟气通道堵塞所致。此时，通风阻力增加、受热面吸热率降低、排烟温度升高，锅炉效率下降，严重时会造成堵灰面积过大而需要停炉清除堵灰。

这种粘结灰的形成过程大致是这样的：冷凝在受热面的硫酸蒸汽，可以捕捉飞灰粒子，飞灰粒子中含有CaO，于是与硫酸反应形成硫酸钙，该反应物具有粘性，可以继续捕捉飞灰，无限增长。这个过程即为通常所说的积灰水泥化。

2.积灰机理

低温粘结灰的形成与烟气的酸露点紧密相关。一般酸露点高，积灰严重。

当烟气或受热面壁温达露点时，受热面上开始结露，烟气中灰粒子便更容易粘在受热面上形成积灰。灰的沉积物中，大部分可溶性物质为铝、钙和铁的硫酸盐，其中的硫酸铝和硫酸钙是由热浓硫酸作用而形成的，即

硫酸铁主要是硫酸与灰中氧化铁反应生成，也包括受热面氧化铁层及钢材本身被硫酸腐蚀的产物，即

在粘结反应中，少量的碱金属硫酸盐也起一定的作用，但不是主要作用。研究表明，当灰沉积物中硫酸盐平均含量为25%，受热面上硫酸沉积率为1mg/s时，运行1000h后，受热面上灰沉积物厚度可达5～6mm。如果灰沉积物中含有过量酸，则沉积灰层相对潮湿松软，可用水冲洗除掉。当空气预热器由于积灰或其它原因使烟温增高，则沉积层中过量酸会蒸发，使灰干燥，形成难以用吹灰方法清除的灰层，造成堵灰。

此外，在锅炉启动和停炉过程中，空气预热器冷端壁面温度较低，有时达到水露点，甚至更低，使金属表面结露，积灰量增加。此时，由于烟气量较少、烟气流速较低，进一步使积灰加重。若启、停过程中投油稳燃时，处于煤油混烧阶段，燃烧不充分时产生的油垢将在受热面上粘结，也会促进积灰过程的加剧。

3.影响因素

（1）影响酸露点的因素都能影响积灰的程度。

（2）受热面的结构及布置方式也影响积灰的程度，例如顺列比错列好。

4.防止和减轻低温粘结灰的措施

（1）提高受热面的温度

设法提高空气预热器受热面的温度是防止烟气在受热面上结露、避开低温腐蚀和减缓空气预热器沾污的最有效手段之一。如上节所述的热风再循环、加暖风器、燃料脱硫和采用前置式热管空气预热器等方法均可减轻积灰。国内外的锅炉制造厂根据实践经验总结出了不同燃烧方式时，受热面允许的最低温度和燃料含硫量的关系曲线，如图10.4和10.5所示。

图10.4　管式空气预热器受热面的最低允许壁温

1—煤粉炉；2—烟煤抛煤护；3—燃油炉；4—烟煤链条炉或下饲式炉（对于不含硫的无烟煤及天然气，最低允许壁温为70℃）

图10.5　回转式空气预热器低温端受热面的最低允许温度

1—低挥发分烟煤煤粉炉；2—高挥发分烟煤煤粉炉；3—不含钒重油炉；4—燃气炉；5—含钒重油炉（灰中V₂O₅含量在35%以上）

图10.5中：①无烟煤煤粉炉的最低允许温度为65℃；②采用炉排燃烧的锅炉，最低允许温度较煤粉炉增加11℃。

只要受热面在任何工况和季节条件下，均保持受热面壁温不低于图中允许值，受热面的低温腐蚀和积灰将相对较轻。在锅炉启动或停炉时，采用热风再循环或者投入暖风器，也可以将两种方式结合使用，根据国内外经验，可以有效地减轻腐蚀和积灰。图10.6为采用10%热风再循环时，回转式空气预热器沾污明显减轻的情况。

因此，只要将空气预热器进口空气温度提高到80～100℃，受热面的沾污和腐蚀问题则可基本解决。

图10.6　热空气再循环对回转式预热器沾污的影响

A—无再循环（严重沾污）；B—有再循环（不沾污）

（2）空气预热器的吹灰

空气预热器可以用蒸汽或压缩空气吹灰。吹灰介质中的水分在吹灰时将会引起空气预热器积灰加重，实际运行中发现比不吹灰时积灰更严重。运行实践证明，用湿蒸汽吹灰的受热面，每隔数月就需要用水冲洗一次。当改用过热蒸汽吹灰后，可长达3年不需用水冲洗空气预热器。

在锅炉冷态启动期间，为减少空气预热器受热面的沾污，只有当吹灰蒸汽高于300℃时才允许投入吹灰器。对采用玻璃管的管式空气预热器，其吹灰蒸汽温度要低于425℃，蒸汽压力为1MPa。当锅炉自产蒸汽温度不能满足上述条件时，可采用启动锅炉的蒸汽作为吹灰介质，否则不能投入吹灰器。投入吹灰器前，汽源和蒸汽管道应先疏水，保证介质完全干燥。

对采用压缩空气吹灰的锅炉，压缩空气应经脱水，否则可能引起受热面沾污。在锅炉启动期间，只有当空气预热器的受热面被加热至某一规定的温度水平之后，才能投入空气吹灰器。否则可能发生由于吹灰引起的受热面过度冷却，严重时，会造成回转式空气预热器转子变形而使漏风量增加，并可能造成水蒸汽凝结而使受热面沾污加重。一般要求空气出口温度达150℃时，才允许投入空气吹灰器。

（3）空气预热器的水冲洗

回转式空气预热器的冷端和热端均装有固定式多喷嘴水冲洗装置，该装置即可装在空气侧，也可以装在烟气侧。其水量、水压和水温可见本章第一节所述。水冲洗一般在锅炉停炉检修期间进行，在转速降至0.25r/min条件下冲洗60h后，可将灰沉积物冲洗干净。

运行状态下的玻璃管空气预热器，可以用90℃左右的软化水进行冲洗，并保持受热面与水之间的温度差小于100℃。

对回转式空气预热器，也可以在锅炉降负荷条件下，解列其中一台回转式空气预热器，进行冲洗。此时，可利用尾部烟道中的挡板，将一台空预器隔开，降低转速后，进行冲洗。冲洗完毕后，用同样方法对另一台空气预热器进行冲洗。对管式空气预热器也可以用此法进行清洗。