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1、垃圾焚烧炉结焦积灰结焦机理结焦预防1 目前公司两台300t/d,24.7t/h 日立造船垃圾焚烧炉运行结焦现状自 2015年4月 1日投运以来，机组运行经历一段不稳定期，经过对各重要 辅机设备进行一番整改后， 在2015年8月1日#1、#2锅炉逐步进入稳定运行期， 经过近一年的运行时间，目前 #1、#2 垃圾焚烧炉结焦问题初步显现，已经影响 锅炉运行效率和运行周期。 并且随着其他辅助设备逐步的趋于完善， 机组逐步的 趋于更加稳定运行，结焦问题就显的更为突出。2 影响结焦的因素2.1垃圾的灰渣的熔点特性垃圾焚烧后灰烬的化学基本组成如下【1】：I化学成分 Si02A1203Fe203CaO'
2、;MgoK20Na2 08aOCr203PbOS03CH20 其他I含量 4 3.68.767.2913.117.'74t1.633.92O.08O.062O.29n8 91.662.257.1由于垃圾的组成成份复杂， 灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程： 一个为 初始沉积层的形成过程， 初始沉积层为化学活性高的薄灰层， 它是由尺寸十分小 的灰颗粒组成。主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用 而形成，由于粘附以及与管子的化学反应而生成的非常牢固的覆盖层。 初始沉积 层中碱金属类和碱土金属类硫酸盐含量较高， 这些微小的颗粒附着在炉壁上。 初 始沉积层具有良好的绝
3、热性能， 它的形成使管壁外表面温度升高。 另一个沉积过 程为较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上， 当初始沉积层具有粘 性时，它捕获惯性力输运的的灰颗粒， 并使渣层厚度迅速增加。 由于初始沉积层 主要是由挥发分灰组分的冷凝及微小颗粒的热迁移而引起， 在实际运行中很难防 止初始沉积层的形成。 造成炉内结渣迅速增加， 并对锅炉安全运行构成威胁的主 要因素是惯性沉积。 由惯性输送的灰粒在初始沉积层上的粘接除与初始层的性质 有关外， 还与撞击灰粒的温度高底有关， 当撞击灰粒的温度很高， 呈熔融状液态 时，很容易发生粘接，使结渣过程加剧。灰渣层的厚度通常是不均匀的，它与炉 膛的结构、燃烧中心位
4、置、 空气动力特性、炉膛温度特性及燃料的物理化学性质 有关。在炉膛的不同位置，灰渣的厚度和结构将有很大的差别。垃圾焚烧与一般燃料燃烧相比，垃圾发热值低而含水量高，质地相当低劣； 焚烧过程极为复杂，气、液、固体多项反应混合发展，多孔介质中的传递、同相 和异相间传递交互发生， 并受晶界过程、 电化学过程和应力演变过程等多重因素 的影响；另外，由于垃圾形状不均，质量随季节、年代和地区而变化，相应的热 值变化幅度较大， 结果焚烧过程中烟气温度和成分波动也很大。 所以，垃圾焚烧 环境中发生的结渣比一般燃料燃烧过程中更复杂。 在垃圾飞灰的实际的灰熔融特 性来看，其变形、软化、熔融温度明显低于粉煤灰的温度，
5、基本上在1 0 5 0 C 时发生软化，较煤灰低约200C,且试验发现此三个温度点差距不大或不明显 分界。可以说垃圾本身的固有特性，决定了垃圾焚烧炉易于结焦的特点。22垃圾焚烧运行炉膛温度的影响在锅炉投入运行的前期， 由于缺乏垃圾焚烧炉的运行经验， 为保证烟气的二恶英充分分解，也为了锅炉更高的负荷，在运行中锅炉的炉膛温度2S基本上都 控制在1 0 0 0 C左右，温度高时甚至达 11OOC，火焰中心的温度将较之更高， 飞灰可能早已得到软化、 甚至熔融温度， 为锅炉的结焦留下隐患， 也是主要因素 之一。在后期运行中， 虽然对炉膛温度进行严格的控制， 但在炉膛控制温度过程 中，由于温度测点挂焦、挂
6、灰原因，温度测点的准确性存在一定的偏差，在同一 炉膛的同一截面上的两支温度测点在正常情况下，其温度差理论上不应超过5 0C,而在实际运行中远远超过此值， 甚至超过1 00C以上，测量温度的热电 偶（测量值0-1200C）损坏比较频繁，可判断烟气温度测点不可靠，在实际运 行中有可能没有达到实际想要达到的效果。2.3锅炉结构上的影响为了保证低热值的垃圾更易着火燃烧，在设计上焚烧炉采用绝热燃烧形式， 除了设计了对炉墙作必要的保护之用的炉墙冷却风， 在焚烧炉上未设计任何受热 面。同时为了对烟气进行合理的导向 （相当于煤粉炉的折焰角） 和对新人炉垃圾 更有效的进行烘干干燥， 在焚烧炉的烟气出口设计了前后
7、拱， 故此在焚烧炉出口 形成一个类似于冷灰斗的结构， 所以一方面在锅炉运行时 （额定负荷） 锅炉的全 部热负荷都通过此处送向余热锅炉， 故此在此喉部截面热负荷达最大值，另一 方面，焚烧炉烟气经过喉部后进行扩压， 烟气从焚烧炉膛中出来气速度降低， 烟 气中部分粉尘分离沉积下来， 多数是沿着炉墙壁向下流动， 由于前拱的角度存在 使得粉尘向下流动存在较大的阻力而滞留在前拱壁上粘结、 熔融、再粘结新的粉 尘，里层的粉尘再冷却凝固， 由于垃圾焚烧炉燃烧不稳定的特点， 在锅炉负荷不 稳的情况下，更易交替结成片层状的焦块，当高负荷、高烟温时，疏松的焦块还 可能深度熔融状态， 在自身重力的作用下脱落或当炉膛温
8、度再二次下降时再次凝 结成更坚固密实的焦块。此外二、三烟道灰斗中的飞灰返回到炉膛中， 在一次风的携带下， 再次进入 烟气中，增加烟气的粉尘量。2.4锅炉运行中的配风上的影响在前期锅炉运行中缺乏一定的运行经验，尤其是在烟气氧量的控制上。在运 行中送风量明显小于锅炉运行所需量， 二次风机未投入运行，从后来烟气测试的 co含量偏高，便可见一斑。由于在燃烧缺氧状态下，供氧不充分，处于还原或 半还原气氛中，使得无机物灰渣熔点更为降低，而达到熔融状态，同时缺氧燃烧 过程中，尤其是二次风机未投入运行，垃圾中部分未燃烬的颗粒也易于经过焚烧 炉出口后，由于重量大而沉积下来回到喉部上方而结渣、结焦。此外二次风不投
9、入运行，不能在焚烧炉出口喉部产生扰动作用，增加飞灰在喉部沉积的效果。3 避免和减缓锅炉结焦的对策3.1。从锅炉结构改造上将锅炉运行中在二、三烟道分离的飞灰改道至捞渣机，或在条件满足的情况 下，直接改道至渣池，减少二、三烟道在运行中分离的飞灰在焚烧炉中二次飞扬， 在一、二、三烟道和焚烧炉膛中循环，增加烟气中的粉尘含量，既增加焚烧炉出 口的结焦机率，又增加二、三烟道的堵灰的可能性。3.2从锅炉设备维护上保证锅炉温度的准确性和温度变化滞后性。影响结焦的主要因素之一的垃圾 灰份低熔点的特点是无法改变的，唯一能改变的是锅炉炉膛出口温度，所以炉膛 温度的准确与否是至关重要的，所以在每次停炉后，应对各个温度
10、测点进行检查， 彻底的清理测点上的挂灰、挂焦，对损坏的温度测点进行及时更换，为运行控制 提供有力的保证，此外在锅炉连续长时间运行中，运行人员发现温度测点异常时 也应及时联系检修进行清理和更换。 避免目前温度测点挂灰、挂焦严重，甚至测 点严重弯曲的现象保证余热锅炉受热面清洁度，降低焚烧炉的热负荷。在目前由锅炉的过热器 和省煤器的蒸汽吹灰装置吹灰效果不是很理想， 运行周期没有达到预期。在锅炉 的效率下降后，在锅炉运行中，为了保证余热锅炉的出力不变，势必要提高焚烧 炉的出力，增加焚烧炉的热负荷，提高炉温使焚烧炉内的单位容积热负荷和炉膛 出口单位截面热负荷增加，增加飞灰熔融的可能性，同时锅炉的热负荷增
11、加又导 致一次风运行风量应该有所提高。 风量的增加提高了一次风携带飞灰的能力， 造 成更多的飞灰带人后部的烟道中， 在第一烟道增加结焦的机率，在第二、三烟道 增加堵灰量和堵灰次数。在锅炉停运后，可以看锅炉结焦上移，如有上移，可能 与锅炉送风量和焚烧炉的热负荷增加有关。每次锅炉积灰、结焦的清理力求彻底。将锅炉结焦和积灰的炉壁尽可能的清 理到原先的光洁度，如果炉壁结焦后清理不彻底，在锅炉再次投入运行后，粗糙 的壁面容易挂灰结焦，根据锅炉结焦机理，锅炉再次结焦的速度将大为增加。3.3从锅炉运行调整上控制好炉膛温度。从锅炉结焦机理，还是从兄弟单位有垃圾焚烧炉运行经验 来看，温度对锅炉结焦起到至关重要的
12、作用， 控制炉膛2S处的温度在8 5 0 950C之间，并且尽可能的靠近850C。 在理论上，二恶英在750C时便 能分解，8 5 0 C是二恶英是完全分解的保证值，所以不必将炉膛温度控制更高。控制好焚烧炉的热负荷。尽可能的控制好焚烧炉的热负荷，坚决不超负荷运 行，超过设计负荷运行势必导致炉膛内的热负荷超标， 易使飞灰的达到熔融状态， 在烟气的携带下附着到炉膛的壁面而积灰结焦。合理的配比一、二次风量。正常情况下用一次风量控制锅炉的负荷，降低 一次风量的目的主要是控制一次风速， 减少烟气中飞灰的携带量，降低积灰结焦 的影响因素；余热炉出现的二、三烟道频繁堵灰现象可能与一次风机过大有关， 导致二、
13、三烟道的沉积灰量大于设计值而堵灰。用二次风量补充一次风量燃烧的 氧量不足，同时调节第一烟道的炉膛温度。稳定垃圾质量。垃圾的热值变化对焚烧炉的稳定运行产生极大的影响， 所以 从源头抓好垃圾仓的有序堆放，混料和投炉至关重要。在自动装置未投运的情况 下，主要从直观上定性的对垃圾的堆放、 混料和投料进行要求和指导，形成固定 的循环运行模式。当吊机全自动投入运行后，可以增加垃圾的混料量，和垃圾的 堆放质量。此外在垃圾仓管理上随着气候和季节的变化要摸索经验，及时进行调整。4结语关于垃圾焚烧炉的积灰和结焦问题， 其主要原因是由于垃圾来源广泛，成分 复杂。垃圾燃烧后的灰份熔点低，在锅炉运行中炉膛温度容易达到灰份的熔融点 温度。同时从事相关垃圾飞灰成份的理论研究人员不多，在某此程度上，防止垃圾结焦的运行分析，缺乏一定的理论支持，更多的需要从实际运行中摸索。此外 垃圾焚烧炉在国内的启步时间较短， 缺少一定的经验借鉴。但是，随着垃圾焚烧 炉实际经验的不断摸索和越来越多的专业技术人员的关注， 彻底解决垃圾焚烧炉 的结焦问题应该为期不远。