燃煤鍋爐衛(wèi)燃帶耐火材料結(jié)渣機(jī)理與結(jié)渣程度的模糊評(píng)判.pdf

1、我國(guó)燃煤鍋爐的用煤通?；曳指?、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(shù)，但卻出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)渣問題。衛(wèi)燃帶的結(jié)渣會(huì)改變爐內(nèi)燃燒空氣動(dòng)力工況及爐膛出口煙溫，進(jìn)而改變鍋內(nèi)汽水換熱工況。這會(huì)影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，甚至釀成鍋爐安全事故。為減輕和避免衛(wèi)燃帶結(jié)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(jié)渣機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)煤灰在衛(wèi)燃帶耐火材料上的結(jié)渣程度進(jìn)行合理評(píng)判。這對(duì)于合理選用和設(shè)計(jì)鍋爐衛(wèi)燃帶耐火材料、調(diào)整和改

2、善煤燃燒，確保燃煤鍋爐安全有效地運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文依托國(guó)家自科基金項(xiàng)目--熔融煤灰在耐火材料上的沉積機(jī)理與行為[50576005]，首先通過高溫muffle爐中熔融煤灰對(duì)衛(wèi)燃帶耐火材料板上的靜態(tài)侵蝕實(shí)驗(yàn)，從微觀上分析了熔融煤灰在耐火板結(jié)渣侵蝕時(shí)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、渣/板成分在耐火板表面上的擴(kuò)散偏析機(jī)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(jié)渣的模擬實(shí)驗(yàn)，研究分析了不同燃燒行程處耐火

3、板上灰渣沉積擴(kuò)散機(jī)理；最后結(jié)合我國(guó)應(yīng)用普遍的四角切圓燃燒鍋爐的衛(wèi)燃帶結(jié)渣嚴(yán)重的現(xiàn)狀，于石門電廠進(jìn)行了歷時(shí)8個(gè)月的衛(wèi)燃帶耐火材料煤灰結(jié)渣試驗(yàn)，更加系統(tǒng)全面地研究了煤灰在耐火材料上的結(jié)渣機(jī)理。 侵蝕實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：渣/板成分的選擇性擴(kuò)散偏析有利于粘結(jié)界面處灰渣的成核結(jié)晶，有利于降低煤灰對(duì)耐火板的粘結(jié)作用。氧化性氣氛條件下，煤灰中堿性成分在高鋁質(zhì)耐火板中更容易擴(kuò)散侵蝕，在1350℃～1500℃的爐內(nèi)溫度范圍內(nèi)，煤灰的堿酸比由0.05

4、3增加到0.174時(shí)，煤灰對(duì)高鋁質(zhì)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(kuò)散和微觀物相轉(zhuǎn)化的研究表明：堿性成分有利于氧化鋁質(zhì)耐火板上的灰渣成核結(jié)晶，對(duì)SiC質(zhì)耐火板上的熔融灰渣的成核結(jié)晶作用不明顯，但沉積效應(yīng)明顯。Al2O3對(duì)碳化硅質(zhì)衛(wèi)燃帶上熔融煤灰冷卻過程的成核結(jié)晶起到顯著促進(jìn)作用。 電廠鍋爐內(nèi)SiC質(zhì)衛(wèi)燃帶沉積結(jié)渣渣樣的微觀分析研究表明：SiC質(zhì)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(zhuǎn)化的復(fù)雜結(jié)晶物；并且渣/板粘結(jié)界面存在擴(kuò)散偏析現(xiàn)象。這也驗(yàn)證了結(jié)渣機(jī)理分析的合理性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明：粘結(jié)界面處灰渣的結(jié)晶度對(duì)渣/板之間的粘結(jié)程度密切相關(guān)。渣/板粘結(jié)處渣樣的結(jié)晶度越大，渣板之間的粘結(jié)程度越小。一般而言，渣板粘結(jié)處灰渣結(jié)晶度小于30％時(shí)將發(fā)生嚴(yán)重結(jié)渣，而當(dāng)大于70％后結(jié)渣較為輕微。氧化鋁質(zhì)耐火材料制作的衛(wèi)燃帶更適合應(yīng)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(zhì)耐火