業界實務總第217期
生活垃圾焚燒處理具有占地少，處理快速，減量化顯著，無害化徹底以及可**餘熱等優點，在世界各國得到了越來越廣泛的應用。但是，垃圾成分複雜多樣，含水量高，焚燒過程中容易在受熱面上形成積灰。
「積灰」是指溫度低於灰熔點時灰沉積在受熱面上的積聚，多發生在鍋爐的煙道受熱面上。積灰通常可按如下標準進行分類：根據飛灰溫度範圍劃分，可分為熔渣，高溫沉積灰，低溫沉積灰；根據積灰的強度，可將其分為鬆散性積灰和粘結性積灰兩種。
積灰是個複雜的物理化學過程，是目前垃圾焚燒爐執行中的重要影響因素。**積灰的形成和抑制機理對於垃圾焚燒爐的安全執行具有重要的意義。
一、垃圾焚燒爐尾部受熱面積灰情況
光大環保能源（江陰）****（以下簡稱「我公司」）自執行以來，制約鍋爐執行週期最嚴重的問題是：尾部煙道受熱面積灰嚴重。通常情況下垃圾焚燒爐執行20天左右，在尾部煙道受熱面可觀察到顯著的積灰現象，最嚴重的時候，30天左右需要停爐清灰一次。
圖1是我公司垃圾焚燒過程中形成的積灰，為高溫燒結灰，屬於粘結性積灰。它主要是在管子迎風面形成並沿著氣流方向生長。這種積灰會引起管束阻力不斷地迅速增長，直到煙道完全堵塞，強迫停爐。
積灰底層相當堅硬密實，具有很高的燒結強度。外層積灰較內層鬆散，灰粒間存在孔隙結構。灰整體呈梳狀，硬而脆，形成後難以用吹灰器清除。
鍋爐尾部煙道受熱面積灰會引起很多問題，主要有經濟性和安全性兩個方面，積灰可以降低爐內受熱面傳熱能力，增加傳熱阻力，降低鍋爐經濟性；在高溫煙氣作用下，積灰會與管壁發生複雜的化學反應，形成高溫腐蝕；使鍋爐連續執行週期縮短；積灰清除困難，增加工人勞動強度。
二、積灰原因分析
據統計，我公司2023年除大修外，1#、2#爐共停爐15次，其原因絕大部分是因為尾部煙道受熱面積灰、結焦所致，最後無法維持正常執行，被迫停爐。
1.積灰的成分分析
利用x射線能譜分析儀，對我公司垃圾焚燒爐不同部位飛灰進行取樣分析。表1是與積灰形成相關的灰中各元素成分的質量百分含量。
表1 飛灰中元素質量百分比
元素過熱器進口省煤氣出口布袋除塵器出口
na 3.36 3.82 1.44
mg 1.01 1.180.52
s 2.41 2.170.55
cl7.398.32 1.99
k 2.51 2.63 1.16
ca7.358.84 2.58
fe 3.08 2.45 1.36
通過表中可以看出，飛灰中的鹼金屬元素比較高。而水溶性的鹼金屬化合物在高溫區中會發生氣化，氣化的鹼金屬化合物與揮發性氯結合形成鹼金屬氯化物。當煙氣中有足夠的硫存在時，大部分鹼金屬氯化物會和硫化物反應生成硫酸鹽。
對於爐內高溫受熱面的積灰來說，一般認為，硫酸鈉與硫酸鈣或鈉，鈣與硫酸鹽的共晶體是形成粘性灰沉積的基本物。硫酸鈉的熔點（888℃）低於硫酸鉀（1027℃），因此在鹼金屬化合物型積灰的形成過程中，起主要作用的是na2so4，它常構成灰沉積物中的液相成分。凝結後的na2so4吸收煙氣中的so3，並與受熱面上及沉積物中的fe2o3進一步反應，生成鹼金屬復合硫酸鹽，如na3fe（so4）3。
其熔點很低，只有600℃左右，而高溫對流受熱面的壁溫可達650℃～700℃左右，因此生成的鹼金屬復合硫酸鹽可處於熔融態，並作為一種粘性基覆蓋在管子表面上。這是管子表面上形成的積灰的初始原因。形成後的粘性表面能進一步促進捕捉飛灰。
氣化的鹼金屬成分在凝結過程中，顆粒間的接觸面積增大，並有時候伴隨著液相的存在，從而也為飛灰間的快速燒結提供了條件。同時由於尾部煙道受熱面管束設計間隙較小，管束阻力會不斷地迅速增長，直到煙道完全堵塞，強迫停爐。
垃圾焚燒爐尾部受熱面積灰原因分析及措施
高攀峰潘海東李偉
摘要：主要針對垃圾焚燒爐普遍存在的焚燒過程**現的尾部煙道受熱面積灰問題，分析了其積灰主要產生的原因，並結合本廠實際情況給出了部分措施，為國內垃圾焚燒爐的工作者提供參考。
關鍵詞：積灰；焚燒；生活垃圾；乙炔；腐蝕
作者簡介：高攀峰（1979-），男，湖北武漢人，漳州環境再生能源****，助理工程師；潘海東（1979-），男，上海人，漳州環境再生能源****，工程師。（福建漳州 363000）
**專案：本文系光大環保能源（江陰）****技改成功成果。
中圖分類號：tk227.3 文獻標識碼：a文章編號：1007-0079（2011）30-0131-02
doi編碼：10.3969/
圖1 形成的積灰
131132
2023年第30期
2.影響煙氣攜帶灰份的因素
由於江陰生活垃圾採用的是城鄉接合統籌收集，所以垃圾水份
灰份較大，其中水份為25%～50%，灰份為15%～30%，同時還富含有大量生物質，生物質中鹼金屬含量較高，此外有塑料、橡膠等有機製品。這給垃圾焚燒帶來了極大的困難。
（1）江陰生活垃圾本身含灰份比較大。
（2）焚燒爐一次風量越大、一次風壓越高、爐膛負壓越大，那麼煙氣攜帶飛灰就越多。
（3）負荷越高，煙氣量也就越大，所攜帶的灰份也就越多。
（4）翻動爐排翻動頻率越高，煙氣揚析所帶的灰份也就越大。
（5）高溫爐渣落入水冷出渣機中的瞬間會產生大量的水蒸氣，這時爐內會產生極大的正壓，為保持爐內負壓，引風機就會開大，煙氣所攜帶的灰份也就變大。
（6）給推料器平台與順推爐排之間的落差，順推爐排相互間的落差，垃圾中的細灰在燃燒過程中，經過這兩個「落差」時，都會被風煙帶走，設計的落差越大，帶走飛灰的可能越大。
（7）二三煙道落灰及水平煙道落灰會返回至焚燒爐四段及五段爐排，加大了鍋爐煙氣中飛灰的攜帶力度，同時惡化了燃燒。
3.吹灰器的吹灰效果
在垃圾焚燒電廠吹灰器一般有蒸汽伸縮管吹灰和乙炔爆燃吹灰兩種。本廠設計上採用的是乙炔吹灰，利用乙炔爆燃的衝擊波和震動將積灰清除，但是實際上效果有限。其缺陷表現為如下幾點：
（1）安裝的吹灰罐較少，只有兩層7組共28個（實際設計為三層7組共42個）；吹灰面積只能覆蓋受熱面的2/3，中間約1.5公尺寬度無法吹到。在鍋爐蒸發器和高過處容易積灰和結焦的地方卻只安裝了2組4個吹灰罐。
（2）吹灰器的乙炔進氣管為母管制，且前三路積灰嚴重的控制方式是1個控制櫃控制4個吹灰罐，也就是1拖4；再加上吹灰罐及出口彎頭腐蝕嚴重，導致大量漏氣，這樣勢必導致乙炔分配不均和乙炔壓力不夠，所以吹灰效果也不理想。
（3）飛灰容易在吹灰罐噴嘴出口堆積，煙氣中的水分與堆積的飛灰一起將吹灰器的出口堵塞或者部分堵塞，使吹灰器悶響或者使射出的衝擊波偏離設計的中心線。
（4）煙氣中含有***、二氧化硫等酸性物質，對吹灰罐與吹灰管產生腐蝕，隨著執行時間的增加，會將吹灰罐與管道爛穿或者報廢。若不及時處理會導致乙炔洩漏，吹灰無力。
（5）吹灰器沒有定期維護，吹灰器經過一般時間的執行後，罐內積灰結垢會對當初設定的乙炔與空氣配比造成影響，導致配比達不到要求，吹灰力度不夠。
三、控制尾部煙道受熱面積灰的措施
通過積灰原因的分析，結合我公司的實際情況，現將抑制積灰的措施介紹如下。
1.控制鍋爐負荷
通過江陰光大垃圾焚燒爐兩年的執行經驗來看，當鍋爐長期超過額定負荷的時候，積灰結焦就比較快。自從在規定的不超額定負荷的狀態下執行後，煙道受熱面積灰有了明顯改善。
2.控制爐膛頂棚溫度
頂棚溫度控制住了，那麼相應爐膛出口溫度，或者說是進入尾部煙道受熱面的溫度就控制了。通過前面積灰原因的分析，可知尾部煙道煙溫達到650℃以上受熱面是最容易積灰的，現今我們將頂棚溫度（一煙道的出口煙溫）控制在850℃以上（主要是減少二噁英的生成）950℃以下。這樣鍋爐檢修清灰完成後，起爐發現爐膛出口溫度（尾部煙道入口溫度）大概在450℃左右。
隨著鍋爐執行時間的延長，尾部煙道的入口溫度也會慢慢公升高。
3.減少煙氣攜帶飛灰的分量
煙氣攜帶飛灰是不可避免的，只能通過合理的調整，在滿足充分燃燒垃圾以及負荷的情況下，盡可能減少一次風量和增加爐排停運時間，減少翻動爐排的翻動頻率，從而達到減少煙氣攜帶飛灰的目的。
同時將水平煙道落灰技改後直接引致渣坑，減少鍋爐中煙氣飛灰的攜帶。
4.對吹灰器的改造
通過對比吹灰器廠家及各電廠吹灰器使用情況的調查，最終決定選擇北京百利和公司的吹灰器，通過加大吹灰罐來增強吹灰力度。因其積灰主要集中在水平煙道內的一級蒸發屏和
二、**過熱器區域，故先對前三路吹灰器進行改造，共計12個吹灰管，具體改造措施為：
噴嘴由φ159mm改為φ194mm；
吹灰罐由φ325×10mm改成φ377×10mm；
控制方式由一拖四改成一拖二，拆除原來的3個就地控制櫃，安裝六組新的就地控制櫃；
乙炔和壓縮空氣管重新布置，前三路汽源從10公尺母管接出，在12公尺平台設定母管控制櫃；
增加一套密封風機和風幕（保護吹灰罐不被煙氣腐蝕）；
增加管道共計750公尺，分別為φ57×3的190公尺，φ25×2的400公尺，φ38×3的100公尺，φ89×4的56公尺。
將水平煙道積灰嚴重的前三路吹灰器改造為北京百利和吹灰器後，積灰問題大大改善，最長執行週期可以達到125天。同時對後四路增加密封風幕，吹灰器管道及彎頭的腐蝕也消除了，說明改造極其成功。
5.加新增劑脫除鹼金屬
在焚燒爐內加入適宜的新增劑脫除鹼金屬，對於解決垃圾焚燒過程中鹼金屬積灰，是便捷有效的辦法。研究表明鋁矽類礦物質可以脫除煙氣中的鹼金屬，對防止鹼金屬積灰有一定的效果。其中高嶺土效果較為明顯，高嶺土不僅可以和鹼金屬化合物反應生成高熔點的鋁矽酸鹽，而且可以減輕沉積物中氯元素的富集。
因此，可以作為垃圾焚燒爐內鹼金屬脫除劑使用。此辦法只是在有關書本上見到，至於實用與否還有待見證。
四、結束語
對於西格斯爐排焚燒爐，我們已經執行了兩年多的時間，積累了很多執行經驗和檢修經驗，但是隨著垃圾焚燒對裝置的腐蝕程度不斷加大和環保要求的不斷提高，我們需要不斷學習和改進，才能將理論和實際相結合，延長焚燒爐的執行週期。
[1]漢春利,張軍,顏崢.固體吸收劑脫除高溫煙氣中鹼金屬研究[j].燃燒科學與技術,2001,(7).
[2]孫超凡.首颱垃圾焚燒爐的除錯及完善化建議[j].中國電力,1998,(31).
（責任責任：劉輝）
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