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余热锅炉积灰形成的机理

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余热锅炉受热面上的积灰按其特性一般可分为松散性的积灰、粘附性的积灰和粘结性的积灰。在低温区一般生成松散性的积灰和粘附性的积灰,在高温区和过渡温区才生成粘结性的积灰。积灰形成的机理是很复杂的,前人曾做过很多开创性的研究工作。

1.松散性的积灰    松散性的积灰主要发生在低温区的锅炉受热面上,一般是小于200微米的微小颗粒,大部分是10~50微米。它往往在管子背部形成,因为当烟气横向冲刷管束时,管子背面产生涡流,小顆粒烟尘因惯性小而进人涡流区撞在管壁上,在管子背部形成尖劈状流线型的积灰。由于流线型化对姻气的阻力增加不大.低烟速时甚至观察到管束阻力反而减小。只有在烟速很小或烟尘倾粒很细时,松散性积灰才会在管子的正面形成。这种积灰会大大恶化传热效果,但是用机械清灰方法却很容易清除掉。

松散性积灰一般认为是由于分子引力和静电引力的作用而形成的。因单位重量的微小颗粒具有着较大的表面积,也就是具有较大的表面能,当灰粒与管崾触时,其分子与管壁的吸引力大于灰粒本身的重量时,就会附着在管壁上,其灰粒直径一般为3~5微米。另外烟气流中的灰粒还可能带有静电荷,如灰粒直径小于10微米,静电引力足以克服灰粒本身的重量而被吸附到管壁上,甚至20一50微来的灰粒也可能被吸附上去。但是这种分子吸引力和静电引力的作用范围很有限,当积灰厚度增大到一定尺寸时,其重量将超过这种引力而脱落,从而使积灰的厚度不再增长而自行终正下爬。

松散性的积灰常发生在煤粉的锅炉中,也发生在炭素煅烧炉窑后的余热锅炉中,对于铅锌、锡等低熔点金属含量极少的烟尘.如黄铁矿沸腾焙烧炉余热锅炉中也常出现这种积灰現象。

2·粘附性的积灰   帖附性的积灰主要是在烟尘中含有较多的低熔点金属元素的情况下形成的。这些低熔点的金属元素,无论是纯金属氧化物硫化物,在高温烟气中大部分都呈气体状态,烟温降低时即形成凝结物,变成粘附性较强的物质。它对管子表面附着力很强,易积成封闭性的灰坏,如不施加外力一般是不会自行脱落的。但因它质地较松软,因此即使积灰厚度增加也不会结成硬壳。通过振打吹扫即可清除,清除后管壁表面残存着薄薄一层富有金属性的灰垢,犹如轴承表面的润滑剂一样。对于含尘量大的烟气,即使提高烟气的速度,也没有自吹灰的效果。

3.粘结性的积灰    粘结性的积灰是产生在高温区和“过渡温区”。当烟气对管子横向冲刷时,它主要是在管子的正面形成,并迎着烟气流方向不断地增长,甚至可以观察到随着积灰尺寸的增夫生长速度也增大的现象,井且无限制地增长下去。这种积灰会引起烟气阻力迅速加,直到烟道完全堵塞被迫停炉为止。在积灰的形成和生长过程中,它的强度提高很快,其抗压强度有的高达200公斤/厘米或更大。粘结性积灰的原因是姻尘颗粒呈熔融状态或呈粘性状态所引起的,也可能是活性固体颗粒与烟气中某些成分起化学反应,在积灰的沉积层上发生了二次物理化学过程而形成。由此可知,它是机械因素和化学因素同时作用的结果。这种积灰危害很大,是需要认真研究加以处理的。

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