锅炉微正压燃烧问题解析

热电车间部分锅炉微正压燃烧问题解析

论文摘要：本文锅炉正压燃烧剖析，着重介绍锅炉正压燃烧的现象和造成危害，分析锅炉正压燃烧产生的原因，最后提出修理措施。

锅炉正常燃烧，包括均匀供给燃料，合理通风和调整燃烧三个基本环节。正常燃烧炉膛负压一般维持在20-30帕（Pa ），当送风量大而引风量小时，炉膛中烟气压力大于大气压力，锅炉产生正压燃烧。我发现热电车间部分锅炉出现微正压燃烧的情况，1#、2#炉由于运行时间比较早情况比较严重。但是由于生产需要无法对锅炉进行及时的维修清理工作。其实锅炉正压燃烧对锅炉的安全运行是非常有害的，下面就锅炉正压燃烧的现象和产生原因及危害进行分析。 1锅炉正压燃烧的现象和造成危害

1.1炉膛负压大小，主要取决于风量，风量的大小必须与炉膛燃烧工况相适应，送风量大而引风量小，炉膛负压过小，产生正压燃烧，易使火焰喷出，损坏设备或烧伤人员，这时火焰白亮刺眼，烟气呈白色。

1.2损坏设备，降低锅炉热效率。锅炉正压燃烧，炉膛内火焰和高温烟气会从炉门喷出，还会沿炉墙裂纹进入锅炉的保温层将保温层烧坏，造成炉墙松动、脱落，炉门变形，下降管曝露，直接受火焰加热，破坏锅炉水循环，诱发水冷壁管爆管等事故产生。同时，由于保温层烧坏加大了锅炉散热损失，降低了锅炉热效率。

1.3恶化锅炉房环境。锅炉正压燃烧，会使高温烟气、烟尘从炉、，观察门等缝隙中钻出进入锅炉房，使操作人员受到烟气中灰尘、有害气体和高温的侵害，损害操作人员的身体健康。

2锅炉正压燃烧主要原因分析

一般情况下锅炉出现正压燃烧的主要原因可以分为以下几种：

2.1司炉工操作水平低。大多司炉工文化程度都比较低，年龄偏大，或中途改行，从事司炉工行业时间不长，有的对鼓引风量配比调节不会操作，造成锅炉正压燃烧。

2.2管道堵塞， 空气预热器管子堵塞和磨损是引起锅炉正压燃烧的主要原因。一旦有管子堵塞，烟气流通面积变小，阻力增大，当管子堵塞数超过管子总数的5％时，正压燃烧就不可避免了。空气预热器管子磨损漏风后，则使鼓风和引风直接形成短路，一侧是正压，一侧是负压，会分流许多无效的引风量。比较空气预热器进出端的烟气压力变化（查记录）可预知是否堵塞和磨穿。所以停炉检修时，一定要疏通所有堵塞的管子，如个别管子中段漏风，可将管子两端封严，封闭的管子数量也不能超过管子总数的5％，如超过1组的1/3，应整组换新。管端（烟气入口处）磨损最为严重，应加装管端保护套能防止管端磨损，检修也较为方便。还有烟道积灰严重，未进行清理，也会导至锅炉正压燃烧。

2.3烟囱底部积灰过高，旋风除尘器下部积灰过多，等都会造成烟气阻力增大也会导至锅炉正压燃烧 。烟囱底部集尘过多，炉子后部的各检查孔、清灰孔未及时密闭亦可引起阻力增加，引风短路。对于采用老式的旋风除尘器，如果烟质恶化，压力损失增加并发生正压燃烧情况，很可能是旋风除尘器外筒下部堆积烟尘，引起内部气流紊乱而将烟尘卷入上升气流中。当除尘器内外筒被烟尘磨穿、锁气装置不严密时，虽压力损失减少，但烟气发生短路，不但除尘效率下降，也可造成锅炉的正压燃烧。

2.4省煤器积灰也能引起锅炉的正压燃烧，积灰使烟气的流通面积变小，阻力增大。省煤器一般都配备吹扫和清灰设施，定期吹扫和清灰是防止省煤器积灰的有效措施，一星期不应少于1次。

2.5采用劣质烟煤。为确保供热量，加大燃烧，烟尘大增，使锅炉产生正压燃烧。烟质低劣，炉膛温度起不来，使炉膛出口烟气温度也低，致使烟气密度增加，引风机的设计排烟温度为180～200℃，压力为1个标准大气压，当排烟温度低于设计值时，烟气密度增大，风机则处于超设计负荷下工作；同时，为满足外界负荷，只有加大给煤量，这样也就增大了烟气排量。如风机设计选型时的富裕量小，建立炉膛负压就比较困难。

2.6多处漏风。例如烟道密封面、观察孔，清灰门、除尘器、引风机腐蚀穿孔造成大量冷空气的进入，使引风机超负荷的正压燃烧。

2.7用汽量超过锅炉的容量，只有用正压燃烧方法解决用汽量不足的问题。

2.8引风机风量，风压不足，造成正压燃烧。这又有三种情况，第一种引风机选型不当，风量，风压偏小；第二种对锅炉除尘器（干法改为温法）改造增加烟气阻力造成风压不足；第三种由于引风机多年使用造成叶片腐蚀磨损，使引风机风量，风压降低。

经过仔细观察研究确定空气预热器管子堵塞和省煤器积灰过多时1#、2#炉出现微正压的主要原因。

3造成空气预热器管子堵塞和省煤器积灰的原因

积灰是指温度低于灰熔点时灰粒在受热面上的积聚。积灰几乎可以发生在任何受热面上。积灰过程是一个复杂的物理化学过程和空气动力学过程。这就是说，积灰过程可能伴随着化学变化，，而流场的形态又会影响颗粒的运动，进而影响到积灰过程。一般来说，积灰可分为干（疏）松灰、高温粘结灰喝低温粘结灰三种形态。

3.1干松灰

干松灰的积聚过程完全是一个物理过程，灰层中无粘性成分，灰粒之间呈松散状态，易于吹除。干松灰主要发生在管子的背风面，迎风面几乎没有（尤其在风速较大时）。随烟气流速的增加，积灰量减少，因此对于一定的烟气流速，干松灰的积灰量是一定的，不可能无限增加。细微灰粒和较大的灰粒和较大的颗粒不太可能积聚成干松灰。

干松积灰主要存在于对流段、空气预热器、省煤器、除尘器等各部位，是所有积灰中所占比例最大的，约占60％以上，易于清除，但热阻很大，对锅炉热效率的影响尤为明显。

3.2高温粘结灰

高温粘结灰出现的范围较广，主要在温度较高的区域内出现，但在远低于ST 的烟温区，例如在高温省煤器上，也能形成粘结灰。伴随化学反应，能够无限增长，坚硬而不易清除。它不仅在背风侧形成，更多的是在迎风面形成。高温粘结灰可以分层形成，各层的化学成分不尽相同，颜色也有差异。这种灰的粘性是由化学反应产物而来。

3.3低温粘结灰

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者稍高于烟气露点的受热面，大约在50-180℃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，一般呈水泥状，质紧密，不易清除，能无限增加，严重是可将烟道堵死，危害巨大。如果新锅炉

投运不久即发现烟气阻力明显增加，则很有可能就是这种低温粘结灰将空气预热器或省煤器的烟道堵塞所致。此时，通风阻力增加，受热面换热效率降低，排烟温度升高，锅炉热效率下降，严重时造成堵灰面积过大而需要停炉清堵除灰。

低温粘结灰的形成与酸露点紧密相关，一般酸露点高，则积灰严重。

当烟气或受热面壁达到露点时，受热面上开始结露，烟气中的灰粒子便更容易粘在受热面上形成积灰。灰的沉积物中，大部分可溶物质为钙铝和铁的硫酸盐，其中硫酸铝喝硫酸钙是由热浓硫酸作用形成的。而硫酸铁则主要是硫酸与灰中的氧化铁反应生成，也包括受热面氧化铁层及钢材本身被硫酸腐蚀的产物。

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，当灰沉积物中的硫酸盐平均含量为25％，受热面上的硫酸沉积率为1mg/s，运行1000h 后，受热面上沉积物厚度可达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，可以用水冲洗掉。当空气预热器由于积灰或其他原因使烟温增高，则沉积层中的过量酸会蒸发，使灰干燥，形成难以用吹灰方法形成的灰层，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，有时达到露点温度，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，进一步加重了积灰的程度。当启、停过程中投油稳燃时，处于煤、油混烧阶段燃烧不充分的油垢将在受热面上粘结，也会促使积灰过程的加剧。

透过1#、2#锅炉的微正压现象我们不难看出这两台锅炉存在着严重的积灰、结渣问题，影响锅炉的正常出力。

4锅炉积灰、结渣的危害

由于燃烧时，燃烧物中会有大量的灰粒、氧化硫等物质，这些物质由不同温度的烟气携带通过炉膛及对流烟道，在不同的受热面上会引起沾污、积灰、结渣和腐蚀，使炉内整个热平衡变更，导致过热气温改变，排烟温度升高，锅炉效率及可靠性降低，严重时将被迫降低负荷运行甚至停炉。通常炉内受热面沾污、结渣对锅炉运行的危害有：

4.1降低炉内受热面的传热能力。灰污在受热面上沉积后，因热系数很低，故热阻很大，一般污染数小时后水冷壁传热能力会降低30％—60％。结渣引起炉内火焰中心向后推移，炉膛出口烟温相应升高，排烟热损失增大。因沾污造成排烟温度升高会使锅炉热效率降低1％-2％, 影响运行经济型。

4.2由于炉膛出口烟温升高，导致过热气温偏高。这不仅危害过热器，还会导致汽轮机事故。此外，飞灰易粘附在对流和屏式过热器，引起过热器沾污和腐蚀。

4.3出现积灰结渣的恶性循环。水冷壁管在沾污的过程中，由于沾污层热阻很大，灰层表面温度不断提高，当局部热负荷过大，炉内空气动力组织不良、火炬中心贴墙及灰熔点较低时，由于沾污，水冷壁管温亦大大高于饱和水温度。对一般锅炉，光管水冷壁灰污层温度只比火炬温度低250-400℃，带销钉涂上耐火材料的水冷壁只比火炬温度低50-150℃，因此为下一步积灰、结渣提供了基础。当运行不正常、操作不当、煤质变劣等条件出现时，便会产生积灰、结渣恶性循环。

4.4产生高温腐蚀。沾污后的水冷壁管受到灰和烟气复杂的化学反应，有时会出现高温腐蚀，管壁厚度由外壁向内壁减薄。锅炉压力越高，就越容易产生高温腐蚀。

4.5在传热减弱的情况下，为维持锅炉出力需要更多燃料，使引、鼓风机负荷增加，因此引起电耗增加。另外，由于通风设备的容量有限，加之结渣时易发生烟气通道阻塞，可能会造成引风量不足，燃烧不完全，一些可燃物被带到对流受热

面，在烟道角落堆积起来继续燃烧，即发生所谓的“烟道再燃烧”现象，其后果极具破坏性。

从上面的叙述中可见，炉内受热面的沾污、积灰及结渣严重影响锅炉安全经济运行。锅炉结渣轻则影响传热，迫使锅炉降负荷运行，降低锅炉热效率，重则导致非计划停炉或重大安全事故，是危及锅炉安全运行的一大难题。 5锅炉吹灰方式

锅炉设计中，一般都会根据燃料性质、燃烧方式及炉型等因素考虑到受热面上可能的积灰或结渣程度及趋势。通过合理的锅炉是够设计是将锅炉受热面上的积灰喝结渣控制在允许程度范围内的第一步。但对燃用煤等固体燃料时，锅炉投入运行后，严格按照锅炉运行操作规程进行吹灰打渣是保证锅炉能安全经济运行的必要手段。

随着锅炉技术的发展，锅炉吹灰装置的种类和形式也在不断进步，因而发展了各种各样的吹灰装置。对不同容量、不同形式的锅炉，可采用不同的吹灰装置，即使对同一台锅炉，由于各受热面的条件不同，在锅炉运行中所采用的吹灰装置个方式也有差异。按照常用吹灰装置的工作方式进行分类，可以分为：喷射式吹灰器，振动式除灰器，钢珠除灰器。

对喷射式除灰器，按工作介质进行分类，又可分为：水力吹灰器，蒸汽吹灰器，压缩吹灰器；按照结构及工作方式可分为:长伸缩式吹灰器，半伸缩式吹灰器，国定回转式吹灰器；按照在锅炉炉内工作位置的不同又可分为：炉膛吹灰器，对流受热面吹灰器。

在实际应用中，常根据锅炉的容量和形式、受热面的特点，选择合适的吹灰器。对小容量锅炉的过热器受热面常使用振动式除灰器，而尾部对流烟井受热面常采用钢珠除灰装置。对于水冷壁、屏式过热器和对流过热器，采用以蒸汽或压缩空气为清扫介质的旋转伸缩式喷射吹灰器。对于炉膛出口凝渣管和下部冷灰斗斜坡等局部地区，一般采用固定喷嘴排污水吹扫。对省煤器和管式空气预热器，一般采用固定式吹灰器。在炉内结渣较为严重时，采用水力进行除灰或将水力加入蒸汽吹灰系统中进行切换清扫。我们车间根据自身的情况一般多使用水力吹灰器，利用高压水枪对各个受热面进行吹扫。

运行实践表明，有效的吹灰可降低炉膛出口温度，防止炉内结渣，增加对流受热面吸收，使排烟温度降低15-25℃，提高锅炉效率1％-1.5％；若长期不吹灰，会使锅炉排烟温度升高15-30℃，降低锅炉效率1％-2％。

结束语

由1#、2#锅炉的微正压燃烧我们可以发现锅炉受热面积灰严重，影响锅炉的正常出力，降低锅炉的热效率，容易诱发事故，破坏锅炉正常燃烧，使操作环境恶化，浪费电能。所以无论出于安全、环境、还是节能的目的，为了维持锅炉的良好运行，定期对受热面进行吹灰清理都是十分必要的。

参考文献

[1] 锅炉作业人员考核辅导参考资料[J].天津市质量技术监督培训中心

[2] 刘峰. 浅谈锅炉尾部受热面在运行中常见的问题及解决方法[J].新疆：石河子科技，2006，6