燃煤鍋爐衛(wèi)燃帶耐火材料結渣機理與結渣程度的模糊評判.pdf

1、我國燃煤鍋爐的用煤通常灰分高、熱值和揮發(fā)分低。為提高煤的著火、穩(wěn)燃和燃燼能力，燃煤鍋爐廣泛采用了衛(wèi)燃帶技術，但卻出現了嚴重的結渣問題。衛(wèi)燃帶的結渣會改變爐內燃燒空氣動力工況及爐膛出口煙溫，進而改變鍋內汽水換熱工況。這會影響鍋爐穩(wěn)定運行，甚至釀成鍋爐安全事故。為減輕和避免衛(wèi)燃帶結渣，就必須在充分研究煤灰在衛(wèi)燃帶耐火材料上的沉積結渣機理的基礎上，對煤灰在衛(wèi)燃帶耐火材料上的結渣程度進行合理評判。這對于合理選用和設計鍋爐衛(wèi)燃帶耐火材料、調整和改

2、善煤燃燒，確保燃煤鍋爐安全有效地運行具有重要的現實意義。 本文依托國家自科基金項目--熔融煤灰在耐火材料上的沉積機理與行為[50576005]，首先通過高溫muffle爐中熔融煤灰對衛(wèi)燃帶耐火材料板上的靜態(tài)侵蝕實驗，從微觀上分析了熔融煤灰在耐火板結渣侵蝕時的化學反應機理、渣/板成分在耐火板表面上的擴散偏析機理；其次考慮到煤粉火炬燃燒行程各處燃燒狀況的影響，通過煤粉火炬中耐火板上煤灰沉積結渣的模擬實驗，研究分析了不同燃燒行程處耐火

3、板上灰渣沉積擴散機理；最后結合我國應用普遍的四角切圓燃燒鍋爐的衛(wèi)燃帶結渣嚴重的現狀，于石門電廠進行了歷時8個月的衛(wèi)燃帶耐火材料煤灰結渣試驗，更加系統(tǒng)全面地研究了煤灰在耐火材料上的結渣機理。 侵蝕實驗研究結果表明：渣/板成分的選擇性擴散偏析有利于粘結界面處灰渣的成核結晶，有利于降低煤灰對耐火板的粘結作用。氧化性氣氛條件下，煤灰中堿性成分在高鋁質耐火板中更容易擴散侵蝕，在1350℃～1500℃的爐內溫度范圍內，煤灰的堿酸比由0.05

4、3增加到0.174時，煤灰對高鋁質耐火材料的侵蝕速度增加了0.09μm/(℃.h)。 煤粉火炬各處灰渣沉積擴散和微觀物相轉化的研究表明：堿性成分有利于氧化鋁質耐火板上的灰渣成核結晶，對SiC質耐火板上的熔融灰渣的成核結晶作用不明顯，但沉積效應明顯。Al2O3對碳化硅質衛(wèi)燃帶上熔融煤灰冷卻過程的成核結晶起到顯著促進作用。 電廠鍋爐內SiC質衛(wèi)燃帶沉積結渣渣樣的微觀分析研究表明：SiC質耐火板沒有明顯的侵蝕層，而且沉積在其表

5、面的灰渣主要成分為各種堿性氧化物所轉化的復雜結晶物；并且渣/板粘結界面存在擴散偏析現象。這也驗證了結渣機理分析的合理性。 實驗結果也表明：粘結界面處灰渣的結晶度對渣/板之間的粘結程度密切相關。渣/板粘結處渣樣的結晶度越大，渣板之間的粘結程度越小。一般而言，渣板粘結處灰渣結晶度小于30％時將發(fā)生嚴重結渣，而當大于70％后結渣較為輕微。氧化鋁質耐火材料制作的衛(wèi)燃帶更適合應用于燃用灰分中堿性金屬氧化物含量較高煤種的鍋爐，而SiC質耐火