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锅炉系统除灰剂9F01试验小结 －百威(武汉)国际啤酒有限公司 2005年3月  前言 锅炉系统描述：百威（武汉）国际啤酒有限公司锅炉车间有一台设计连续蒸发量为20t/h，主蒸汽压力为1.25Mpa，饱和蒸汽温度为196℃，燃料结构为三类烟煤的工业锅炉。装置于98年10月正式投用，运行已6年多。另有三台蒸发量为10t/h，其余参数同前的锅炉，但未在此次试验的范围内。 最近一年多以来，因原煤供应的原因，煤质下降，燃烧热值、灰份杂质等均低于要求标准；原煤在燃烧过程中易形成各种金属氧化物和硫酸盐，粘结在炉管的火侧表面上，形成灰垢/结焦；由于灰垢或结焦的形成和聚集，使炉管的传热效率下降，传热状况恶化，锅炉本体出口和排烟温度升高，并造成锅炉热效率的降低和燃料消耗的增加；同时过量的灰，还使得风烟系统的流动阻力增加，造成锅炉炉膛压力升高，锅炉风机的送风能力下降，最终使锅炉的出力下降，有可能会影响生产装置的用汽要求。 锅炉火侧灰垢成因分析 锅炉炉管表面上灰垢的形成与燃煤的成份和灰份有直接关系，燃煤中的钒、镍等金属离子及硫化物，挥发性碳等有机物是造成锅炉高温受热面结垢（焦）和腐蚀的主要原因；硫化物经燃烧后生成二氧化硫，其中一部分二氧化硫通过多种途径氧化成为三氧化硫。燃油中含有的钠、钙及镁燃烧后主要以氧化物的形式存在，氧化钠会与烟气中的三氧化硫反应生成硫酸钠： NaO+SO3→Na2SO4 由于硫酸钠的熔点较低（884℃），在高温烟气中呈熔融状态，当遇到温度低于其熔点的受热面时，即以固态结合在其表面。当熔融的硫酸钠粘结在炉管表面时，会进一步吸收三氧化硫生成焦硫酸钠： Na2SO4+SO3→Na2S2O7 焦硫酸钠又与受热表面上的氧化铁层（破坏受热面保护层）或烟气中的氧化铁起反应，生成熔点更低的硫酸铁钠复盐： 3Na2S2O7+Fe2O3→2Na3Fe(SO4)3 生成的Na3Fe(SO4)3其熔点为624℃。 这样存在于烟气中的碳等有机物及各种金属氧化物，极易被以粘结在炉管表面上的硫酸钠或硫酸铁钠等粘连，并与三氧化硫发生反应生成MgSO4、NiSO4、Fe2(SO4)3、CaSO4等各种硫酸盐： 由于上述各过程，使灰垢在炉管的外表面上不断积累，同时粘结烟气中的其他成份，如细砂（二氧化硅）及碳黑粒子等，使灰垢不断增厚，这就是在锅炉水冷壁管和省煤器等换热器管外表面上灰垢的形成机理。 提取炉膛和水冷壁（火侧）沉积物分析(请参考附件一)，发现炉膛积灰77%由硅铝化物（灰份）组成；水冷壁沉积物含19%的碳等有机物，18%硫化物，还有其他的灰份杂质（磷化物含量偏高）；水冷壁沉积物硬度明显高于炉膛沉积物，主要在于硫化物和碳等有机物与其他金属化合物的黏附作用在管壁产生灰垢；锅炉积灰后不仅导致换热效率下降，同时也将危及锅炉尾部受热面及其辅助设备的安全运行。 化学除灰剂9F-01除灰垢机理 9F-01是一种液体药剂，其成份主要为：镁的化合物、铜的化合物和硝酸盐化合物。除垢的基本机理有以下几方面： 在燃烧未完全的情况下，燃烧气中会混合有未完全燃烧的碳、低熔点具腐蚀性的钒化合物及碳酸物质(例如：SO3和由SO3产生的H2SO4)。在此情况下， 利用药剂本身蒸发而形成非常细小之颗粒，这些颗粒因为比燃烧物质的颗粒更小，因此更容易分散至整个燃烧气中。此时，药品中的铜化合物会降低未燃烧碳的着火点，硝酸盐化合物则提供足够的氧以供反应，因此，在形成沉积物之前，能将所有的碳化合物完全燃烧。 药剂中，镁化合物在蒸发状态下，可与低熔点具腐蚀性的钒化合物形成引申化合物，此化合物熔点较高，且在自然状态下不具腐蚀性。这些化合物仍以颗粒形状存在，不会在金属表面粘着，将通过管束而进入烟道气中。（常见的Na和V的氧化物、Na、Al和S的氧化物的熔点在530~690℃范围，而Mg和V的氧化物、Mg、V和S的氧化物的熔点都在835~1190℃，可见加药处理后火侧沉积物的熔点将会提高300~400℃）。 前述二项是药剂抑制火侧沉积物产生的基本原理。但除了抑制沉积物的产生外，还具有清除处理已有沉积物的功能。其清除功能与抑制功能非常类似。铜化合物降低既存碳化合沉积物的着火点，硝酸盐提供氧，将其全部燃烧掉。镁化合物与粘附性高且低熔点的钒化合物产生中和反应，使其不具腐蚀性。同时，沉积物的熔点亦将提高，使沉积物与金属表面的键能随之降低而断裂，在吹灰时易于清除。综观上述情况，可知本公司除焦剂是一种多功能性的助燃处理剂，可以避免和清除不必要的沉积物。 成份 功能 优点 A 镁化合物 可以中和SO3 酸性气体及其产生之沉积物 可以提高腐蚀性钒化合物之熔点 与已形成之钒化合物的沉积