受熱面沾污

受熱面沾污（foulingofheatingsurfaces）
燃用固體燃料的鍋爐,在其受熱面煙氣側由於飛灰及燃燒過程衍生物發生物理和化學沉積而致污髒的現象。一般鍋爐受熱面煙氣側可複合發生以下幾種類型的沾污:顆粒體沉積沾污;物理吸附(黏結)沾污;化學吸附沾污;腐蝕性沾污和凝結性沾污。受熱面沾污往往誘髮結渣、積灰、堵灰以及腐蝕等現象。還會使各受熱面吸熱效果降低,過熱蒸汽及再熱蒸汽溫度降低,煙溫升高,鍋爐效率下降。局部地區嚴重積灰、堵灰,還會出現煙氣走廊而造成受熱面金屬嚴重磨損或過熱等後果。空氣預熱器受熱面嚴重積灰、堵灰時,會使煙氣阻力急驟上升,甚至會影響鍋爐的出力。
沾污的機理受熱面沾污是種極為複雜的物理化學過程。迄今,雖然使用了高解析度的X射線衍射,電子顯微鏡和電子探針等手段,並結合多種類型的試驗台架和模擬裝置進行基礎性試驗研究,但仍未能給出明晰一致的解釋。一般認為,高煙溫區和壁溫高的受熱面上的沾污,主要複合有凝結性、化學和物理吸附及顆粒沉積等幾種沾污類型,間或也有高溫腐蝕性沾污發生。這種沾污又可分為鹼金屬化合物型、鈣化合物型和矽化合物型三大類,主要取決於爐型(燃燒方式)、火焰與附壁介質的溫度水平、煤灰特性(灰中鹼金屬含量、灰的初熔及復凝過程熔點和黏溫特性)、附壁爐煙的氣氛性質(CO/O2比)、飛灰的粒度分布、爐內空氣動力場因素、管材基體金屬及表層氧化物性質以及受熱面布置的幾何因素等。近來發現,鈣對對流受熱面的沾污有較大影響,它促使生成黏度較低的過冷玻璃體,增強了灰的沾污能力。同時在形成燒結性沉積物過程中,鈣有雙重作用,即在沉積物內層富有硫酸鈣,從而引發沾污增長,而在沉積物的主體層中,鈣組分又抑制燒結強度的增長。對於鍋爐尾部受熱面的沾污,主要是凝結性和腐蝕性沾污,並不斷吸附沉積灰顆粒,嚴重時導致受熱面堵灰。這種沾污決定於煤灰中硫組分多少及受熱面工作溫度是否在硫酸酐的露點溫度以下。
液態排渣爐及旋風爐的沾污積灰較固態排渣煤粉爐嚴重,主要是因為在其高捕渣率燃燒方式下,逸出冷卻室的飛灰極細,喪失了粗顆粒飛灰沖刷沾污層的“自”吹灰能力。同時由於燃燒核心區域溫度也遠高於普通煤粉爐,造成灰中鹼金屬氧化物的充分揮發,而後又凝結在對流受熱面,助長其他類型沾污過程。
燃用高灰重質油的鍋爐中也發生受熱面沾污現象,同時因為燃油的灰分中含有硫、釩之類致腐元素,並且其化合物可在燃燒中與揮發和凝結的鹼金屬氧化物作用,造成過熱器受熱面的腐蝕性沾污。
防止沾污措施主要是依靠機械吹刷手段,周期性地清除受熱面沾污。另外,根據煤種的沾污性能合理進行燃燒室和受熱面的結構設計是防止和減緩沾污的基本保證,如採用膜式水冷壁、大跨距錯列的管束,合理的煙氣流速等。在煤中加入其他礦物,改變灰分的組成,使在極高溫度下也不致有升華的組分形成,以減輕積灰,但較為複雜和困難。