呼和浩特生物質(zhì)顆粒燃料燃燒沉積的形成機(jī)理及過(guò)程

沉積是指粉煤灰顆粒和含有堿金屬、礦物成分的有機(jī)粉塵附著在爐膛受熱面上的現(xiàn)象。隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，沉積物會(huì)逐漸變厚，從而逐漸降低換熱效率。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成換熱管損壞、漏水、中斷正常運(yùn)行。雖然這種現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)間不同，但如果處理不當(dāng)，幾乎任何設(shè)備都可能發(fā)生。

1、沉積形成機(jī)理

沉積物的形成主要是灰燼在燃燒過(guò)程中形態(tài)變化和輸送的結(jié)果。內(nèi)蒙古生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒形成機(jī)理應(yīng)從兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

先，內(nèi)因是秸稈等生物質(zhì)沉積的物質(zhì)條件。例如，農(nóng)作物秸稈中幾乎含有土壤和水中所含的各種元素，包括金屬元素K、Na、Ca、Mg，非金屬元素Cl、N、S等，大部分具有活性，易形成KCl、NaCl 、NOx、HCl等含堿金屬元素。堿金屬是沉積物形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，Cl等非金屬元素具有促進(jìn)堿金屬流動(dòng)的能力，是沉積物不斷補(bǔ)充的運(yùn)輸工具。

二、外因是爐子提供的溫度和熱力學(xué)條件，使游動(dòng)在熱空氣中的揮發(fā)性堿金屬、礦物質(zhì)和有機(jī)顆粒有動(dòng)力到達(dá)受熱面，具備熱化學(xué)反應(yīng)的溫度條件發(fā)生。沉積是內(nèi)外因素有機(jī)配合形成的。

由此可見(jiàn)，呼和浩特生物質(zhì)燃燒過(guò)程中的沉積有其必然性和復(fù)雜性。每當(dāng)燃燒生物質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生沉積。因此，生物質(zhì)燃燒設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，沉積是不可避免的。當(dāng)然，不同的燃燒設(shè)備并不具有完全相同的內(nèi)外因素，因此不同的燃燒設(shè)備不可能產(chǎn)生相同的沉積狀態(tài)和形成過(guò)程。我們解決粉塵堆積的技術(shù)路線，主要考慮了以上分析的內(nèi)外因素。必須采取破壞這兩個(gè)因素的氣氛和動(dòng)力場(chǎng)，即采取逆向技術(shù)措施，即減少內(nèi)因基礎(chǔ)，降低爐溫，避免爐溫驅(qū)動(dòng)。如果用力過(guò)大，應(yīng)及時(shí)清除形成的灰燼，以減少、防止和鏟除灰燼，確保燃燒設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)跑步。

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)特別是秸稈類顆粒燃料在燃燒過(guò)程中，在爐內(nèi)巨大氣流的作用下，煙氣中粒徑較大的顆粒因慣性與受熱面發(fā)生碰撞，而一部分顆粒撞擊受熱面后彈回?zé)煔庵校硪徊糠謩t粘附在受熱面上，與煙氣中的酸性氣體形成低熔點(diǎn)化合物或低熔點(diǎn)共晶。這些沉淀物經(jīng)高溫?zé)煔忾L(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)，形成致密的結(jié)晶鹽，沉積在受熱面上。

在高溫對(duì)流煙氣中，煙氣溫度一般高于800℃，而受熱面壁溫一般為550～650℃。由于飛灰中的堿金屬離子（Na+、K+）在高溫下呈氣態(tài)，所以在730℃左右發(fā)生凝結(jié)。當(dāng)煙氣進(jìn)入對(duì)流煙道與700℃以下的受熱面相遇時(shí)，堿金屬離子會(huì)在表面凝結(jié)形成堿金屬化合物沉積在受熱面上，與其他一些成分混合的灰粒粘附到受熱面一起。這些沉積物經(jīng)高溫?zé)煔忾L(zhǎng)期酸化燒結(jié)，形成致密的灰層。煙氣溫度越高，灰分中堿金屬越多，燒結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，沉積物越厚，越難清除。

重慶玉米顆粒燃料

2.泥沙形成過(guò)程

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的觀察和分析，沉積物主要是通過(guò)凝結(jié)和化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理形成的。冷凝是指氣體在換熱表面凝結(jié)的過(guò)程，因?yàn)閾Q熱表面的溫度低于周圍氣體的溫度。化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是指凝結(jié)氣體或沉積的飛灰顆粒與流經(jīng)其中的煙氣中的氣體發(fā)生反應(yīng)。

用于沉積的加熱表面均由不同直徑的球形顆粒組成。這些粒子排列無(wú)序，一些動(dòng)能高的粒子脫離原來(lái)的位置，與其他粒子聚集在一起，在受熱面上形成凸面，同時(shí)在原來(lái)的位置形成空位，就像洞穴一樣。隨著溫度的升高，動(dòng)能大的晶粒比例增加，空隙的數(shù)量也增多，受熱面的表面變得更加不平整。凹陷部分具有接收和保護(hù)沉積物的作用，更容易形成沉積物。當(dāng)高溫?zé)煔庵械娘w灰顆粒遇到高溫受熱面時(shí)，大部分聚集在受熱面表面的凹陷處，形成成沉積物。部分落在凸面上的灰粒在重力、氣流粘性剪切力和煙道內(nèi)飛灰顆粒的沖擊力作用下脫落，返回高溫?zé)煔庵小４送猓诔练e初期，由于受熱面表面沉積的顆粒較少，壁溫較低，顆粒表面的黏度不足以捕捉和粘附撞擊壁面的大顆粒，所以主要是小顆粒。隨著留在表面上的沉積物的積累和變稠，粘度會(huì)增加。當(dāng)高溫?zé)煔庵械拇箢w粒與壁發(fā)生碰撞或堿金屬硫酸鹽和氯化物在壁上凝結(jié)時(shí)，兩者會(huì)聚集并逐漸變大。

較多的沉積降低了此處受熱面的傳熱性能，壁溫升高，沉積面熔化，粘度增加，越來(lái)越多的飛灰顆粒被粘結(jié)，產(chǎn)生沉積結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。 Z 終于覆蓋了整個(gè)表面。

在受熱表面上形成的沉積物是不同大小的顆粒束結(jié)合在一起。簇間有一些小孔，表面呈蜂窩狀。團(tuán)簇顆粒表面熔化，粘度增加，為沉積物的進(jìn)一步生長(zhǎng)提供了有利條件。煙氣中的大顆粒在遇到更粘稠的沉積表面時(shí)也會(huì)被捕獲。

具體來(lái)說(shuō)，沉積物的形成主要是秸稈中的灰燼在燃燒過(guò)程中發(fā)生形態(tài)變化和遷移的結(jié)果，其形成過(guò)程可分為顆粒撞擊、氣體凝結(jié)、熱遷移和化學(xué)反應(yīng)四種。