【研究】垃圾焚烧炉受热面结渣实验研究-第6页-北极星固废网

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中间层主要含有K、Na、Cl、Ca、O等元素，以NaCl、KCl、CaCl2、CaO、Na2O等物质形式存在。微观结构呈网格状、结构疏松，大部分颗粒呈针状或者细长片状，这样的微观结构易于吸收烟气中的SO2、HCl等气体进行反应，反应后疏松的空隙结构将有所改变。

外壳层的结构类似实际垃圾焚烧炉的结渣，主要成分是Ca、O、Si、Al、Cl等，与焚烧炉内实际结渣的成分相似，微观结构上表现出被烧结了的特征。

用XRF进行的氧化物分析时，并没有发现K、Na、Cl元素的大量存在，而在EDX扫描中却发现大量的K、Na、Cl元素。这可能是由于：1)初始层比较薄，而且K、Na、Cl元素所处部位的结构疏松，总体组成中3种成分含量不大;2)EDX扫描位置位于颗粒的表面，K、Na、Cl化合物熔点较低，主要分布在颗粒表面。

表6给出了实际焚烧炉结渣氧化物成分的对比分析。表5与表6对比可以看出，高过原渣中K2O、Na2O、SO3等的含量要高于实验工况，SiO2含量则低于实验工况(个别实验点除外)。这种差异主要是烟气成分、灰成分、结渣时间等产生的。从模拟实验来看：结渣具有迎流生长、管径越小越易生成的性质，这与实际焚烧炉结渣过程相似，说明尽管结渣成分上存在着差异，但模拟实验仍能够较好的模拟实际的结渣过程。

6焚烧炉改造对结果的验证本实验研究结果，已分别在垃圾焚烧炉的空气预热器和过热器设计、改造上得到了验证。深圳某垃圾焚烧厂采用4台250t/d的链条炉排垃圾焚烧炉，自2006年投入运行后，空气预热器一直存在积灰问题。原设计空气预热器的管径为φ40mm，烟气流速3~4 m/s，v/D =75~100s−1，大于本文实验结果75s−1。为解决空气预热器积灰、堵灰的问题，2007年3月将空气预热器的管径增大到φ89mm，改造后的空气预热器烟气流速与管径比例v/D为34~45s−1，远小于75s−1。

长春某垃圾焚烧厂采用2台炉排循环床垃圾焚烧炉，2004年投入运行后，经常出现过热器结渣堵灰的问题，平均每10d左右要停炉清渣一次，严重影响生产。后经设计单位和研发单位分析，过热器的节距过小可能是产生结渣堵灰的主要原因。

2006年10月对过热器进行了改造，加大过热器管排节距。过热器管排节距由原来的90 mm增加到180mm。

为了降低温度对结渣的影响，上述2台垃圾焚烧炉过热器入口烟气设计和运行温度均低于650℃。以上2厂改造后运行效果均较好，平均连续运行时间超过3个月，在3个月内不需要停炉清渣。由于因结渣导致的故障率降低等原因，2009年均提前1个月完成了发电任务，创造了良好的社会效益和经济效益。

2厂垃圾焚烧炉受热面的成功改造，验证了本文的研究成果对工程应用的指导价值和意义。

结论通过模拟结渣实验，分析了烟气流速、温度、管径、管束布置等因素对结渣过程的影响，给出了模拟结渣实验的结渣区域。主要结论如下：

1)烟气温度高有利于形成结渣，当烟气温度高于450℃时，开始形成黏结性积灰;当高于460℃时，开始倾向于形成结渣。受热面壁面温度对结渣有直接影响，降低管壁温度可以抑制结渣过程。

2)几何因素对结渣影响较大，细的管子更容易结渣，烟气速度v与管径D之比v/D可初步作为一项参数判定结渣区域，实验发现：v/D大于75s−1是产生结渣的必要条件之一，这与实际焚烧炉的设计改造数据一致。为避免高温区受热面的结渣，应尽量降低受热面的v/D值。

3)结渣过程对飞灰颗粒具有选择性，含有低熔点、高黏结性物质较多的颗粒更容易沉积下来形成结渣，其中主要物相为：Ca2SiO4、Ca9(Al6O18)、Ca2Al(AlSiO7)、Fe2O3等。EDX描显示，结渣颗粒表面的K、Na、Cl、Ca 较高，形成结渣的飞灰具有低熔点化合物的表面结构。低熔点化合物(如KCl、CaCl2等)在结渣的初始层可起到黏合剂的作用。

原标题：【研究】垃圾焚烧炉受热面结渣实验研究

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