1、原料成分對(duì)沉積形成的影響秸稈燃燒過(guò)程中，燃料成分是影響受熱面上沉積形成的主要因素之一。與煤等化石燃料相比，秸稈中氧的含量較高，大量的含氧官能團(tuán)為無(wú)機(jī)物質(zhì)在燃料中駐留提供了可能的場(chǎng)所，對(duì)這一類物質(zhì)的包容能力比較強(qiáng)，因此秸稈中內(nèi)在固有無(wú)機(jī)物元素的含量一般較高，其中導(dǎo)致鍋爐床料聚團(tuán)、受熱面上沉積的主要元素有Cl、K、Ca、Si、Na、S、P、Mg、Fe等，尤其是氯元素、堿金屬和堿土金屬。
燃燒過(guò)程中，堿金屬和堿土金屬在高溫下以氣體的形態(tài)揮發(fā)出來(lái)，然后與硫或氯元素結(jié)合以硫酸鹽或氯化物的形式凝結(jié)在飛灰顆粒上，降低了飛灰的熔點(diǎn)，增加了飛灰表面的黏性，在爐膛氣流的作用下，粘貼在受熱面的表面上，形成沉積。很顯然，沒(méi)有這些堿金屬的存在就不可能形成沉積。秸稈生物質(zhì)比煤含有的堿金屬高得多，因此比煤的沉積嚴(yán)重，相應(yīng)帶來(lái)的腐蝕等問(wèn)題也多。一般秸稈中鉀的含量是煤的10倍，氯的含量是煤的20～40倍，鈣的含量也是煤的2倍多。而且K、Cl、Na在植物體中都是以離子狀態(tài)存在的，具有很高的可移動(dòng)性，并具有受熱進(jìn)入氣相中的傾向性，為沉積創(chuàng)造了很好的物質(zhì)條件。
下表列出了經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析得到的幾種常見(jiàn)的秸稈及木料燃燒灰分中氯元素和主要堿金屬氧化物成分。
| 種類 | 灰中各元素含量/% | 堿金屬含量/（kg/GJ） | |||||||
| Na2O | MgO | SiO2 | Cl | K2O | CaO | Fe2O3 | P2O5 | ||
| 麥稈 | 1.71 | 1.06 | 55.32 | 0.23 | 25.6 | 6.14 | 0.73 | 1.26 | 1.07 |
| 稻稈 | 0.53 | 1.66 | 77.45 | 0.58 | 11.66 | 2.18 | 0.19 | 1.41 | 1.64 |
| 玉米稈 | 0.49 | 5.67 | 84.16 | 0.779 | 0.9 | 4.49 | 0.19 | 2.72 | 0.16 |
| 雜交白楊 | 0.13 | 18.40 | 5.90 | 0.01 | 9.64 | 49.92 | 1.10 | 1.34 | 0.14 |
| 柳木 | 0.94 | 2.47 | 2.35 | ＜0.01 | 15 | 41.20 | 0.73 | 7.4 | 0.14 |
2、爐膛溫度對(duì)沉積形成的影響
爐膛溫度的變化直接影響煙道氣中飛灰顆粒和受熱面的溫度，從而影響受熱面上沉積的形成。溫度對(duì)沉積的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，一是影響堿金屬的析出，溫度越高，堿金屬析出的量越大，且析出速度加快；二是形成爐膛高溫環(huán)境，使析出的堿金屬揮發(fā)分具有流動(dòng)和熱遷移的動(dòng)力；三是受熱面、沉積體上的熱化學(xué)反應(yīng)必須有相應(yīng)的溫度，溫度低形不成熔融體，黏結(jié)力小，形成的沉積強(qiáng)度小容易脫落。根據(jù)試驗(yàn)，爐膛溫度低于600℃左右時(shí)，受熱面上的沉積呈現(xiàn)灰黑色，手感光滑，主要是未完全燃燒的炭黑融人了沉積體中；隨著爐膛溫度的升高，堿金屬?gòu)娜剂现幸莩�，逸出的堿金屬凝結(jié)在飛灰上，從而降低了飛灰熔點(diǎn)，受熱面上的沉積變?yōu)殂y灰色，表面呈玻璃狀，有燒結(jié)現(xiàn)象。與此同時(shí)，沉積中Si02的含量也上升，使堿金屬與S102結(jié)合生成低熔點(diǎn)的共晶體，增加了沉積的強(qiáng)度。
3、供風(fēng)量對(duì)沉積形成的影響
供風(fēng)速度影響爐膛內(nèi)的空氣動(dòng)力場(chǎng)、改變煙氣中飛灰顆粒的運(yùn)動(dòng)速度、方向，影響沉積量。風(fēng)速增大時(shí)，煙氣中的飛灰與受熱面撞擊百分比增加，沉積量上升，但當(dāng)風(fēng)速超過(guò)12 m/s時(shí)，煙氣中含有較多氣體組分的飛灰來(lái)不及與受熱面接觸，就隨煙氣排出；而初始粘在受熱面上的顆粒在較大風(fēng)速的作用下重新回到煙氣中，受熱面上的沉積量開(kāi)始下降。
另外，供風(fēng)速度對(duì)飛灰顆粒的沉積位置也有重要的影響，在燃燒秸稈成型顆粒燃料的鍋爐中，沉積不僅在受熱面上的迎風(fēng)面形成，在風(fēng)速產(chǎn)生的漩渦作用下，背風(fēng)面上也經(jīng)常出現(xiàn)沉積。
因此，在秸稈成型顆粒燃料燃燒過(guò)程中，合適的供風(fēng)速度不但有利于燃料的燃燒，對(duì)受熱面上沉積的形成及其成分也有重要的影響。
這里需要指出的是，供風(fēng)量的大小對(duì)于氯，鉀、鈉釋放沒(méi)有太明顯的影響，只有風(fēng)量影響到溫度時(shí)才產(chǎn)生作用。風(fēng)動(dòng)力和熱動(dòng)力共同形成了顆粒在空氣動(dòng)力場(chǎng)中流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，沒(méi)有了空氣動(dòng)力，粉塵、堿金屬顆粒就沒(méi)有足夠的撞擊力，沉積形成的數(shù)量和強(qiáng)度都會(huì)受影響。
這一特征提示我們，嚴(yán)格控制供風(fēng)量，使堿金屬析出后沒(méi)有足夠的移動(dòng)動(dòng)力，是減少沉積的重要技術(shù)手段。
4、受熱面溫度對(duì)沉積形成的影響
受熱面溫度對(duì)飛灰沉積率的影響至今尚未深入探討，這一參數(shù)一般取決于其他設(shè)計(jì)參數(shù)的考慮，如過(guò)熱器和再熱器溫度控制范圍，還涉及材料選用在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)因素。
當(dāng)受熱面溫度較低時(shí)，煙氣中飛灰顆粒遇到溫度較低的受熱面會(huì)迅速凝結(jié)，形成沉積，使受熱面上的沉積率升高；隨著受熱面溫度的升高，若低熔點(diǎn)的飛灰仍處于氣相狀態(tài)，就會(huì)隨煙氣排出爐外，受熱面上的沉積率會(huì)逐漸下降，如溫度使初級(jí)沉積表面出現(xiàn)熔融態(tài)，煙道氣中的顆粒物就會(huì)碰擊后被黏接，使沉積層增厚。但是一旦黏性最大的沉積層全面形成后，受熱面溫度對(duì)沉積率的影響就會(huì)因?qū)崧实南陆刀陆�，最終隨著沉積物的增長(zhǎng)溫度的影響力大大下降。
受熱面溫度對(duì)沉積形成的影響，由圖可以看出，溫度在550℃以下是堿金屬大量析出的過(guò)程，這一段在其他條件具備時(shí)很容易形成沉積，是值得我們研究、預(yù)防的溫度段。隨著受熱面溫度的提高，沉積率呈逐漸降低的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)形成的原因很復(fù)雜，概括起來(lái)有三個(gè)方面，一是堿金屬的揮發(fā)，氯化物的形成都不是溫度越高越多；二是在燃燒室空氣場(chǎng)中供風(fēng)量與原料燃燒溫度是有最佳匹配關(guān)系的，風(fēng)量對(duì)溫度起決定作用，也就是說(shuō)風(fēng)量充足時(shí)溫度最高，或者說(shuō)，在這個(gè)范圍內(nèi)，溫度最高時(shí)的風(fēng)量最大，在這樣的條件下，許多揮發(fā)物顆粒隨高速空氣流失，沒(méi)有了沉積的機(jī)會(huì)，因此溫度高不一定沉積多；三是當(dāng)溫度達(dá)到600℃以后沉積層厚度就會(huì)逐漸加大，達(dá)到一定程度，受熱面的溫度對(duì)堿金屬揮發(fā)物的影響就越來(lái)越小了。對(duì)沉積率的作用也是越來(lái)越微弱了。
5、燃料形狀對(duì)沉積率形成的影響
生物質(zhì)（秸稈）成型顆粒燃料燃燒過(guò)程中沉積率隨燃燒時(shí)間變化的關(guān)系。
在燃燒早期，秸稈成型顆粒燃料表層揮發(fā)分開(kāi)始燃燒，在爐膛內(nèi)氣流的擾動(dòng)下，表層松散的飛灰顆粒離開(kāi)秸稈成型顆粒燃料進(jìn)入煙道氣，粘貼在受熱面上，沉積率最大；表面揮發(fā)分燃燒完成后，溫度向成型顆粒燃料內(nèi)部傳導(dǎo)，內(nèi)部的可燃揮發(fā)物開(kāi)始持續(xù)析出燃燒。但由于秸稈成型顆粒燃料結(jié)構(gòu)密實(shí)，很快就形成結(jié)構(gòu)緊密的焦炭骨架，運(yùn)動(dòng)的氣流不能使骨架解體，飛灰顆粒減少，受熱面上的沉積率逐漸下降，然后穩(wěn)定在一定值。沉積的形成過(guò)程與燃料燃燒規(guī)律是吻合的。
未經(jīng)成型的原生秸稈燃燒試驗(yàn)也證明符合這個(gè)遞減規(guī)律。秸稈原料在燃燒過(guò)程中，由于爐膛內(nèi)擾動(dòng)氣流的作用，燃燒后形成的松散的灰分很容易離開(kāi)秸稈表面，進(jìn)入爐膛煙道氣中，在爐膛內(nèi)高溫下，粘貼在受熱面上，隨著燃燒的進(jìn)行，飛灰顆粒減少，沉積也逐漸減少。由此得出沉積率早期最大，然后遞減的規(guī)律的結(jié)論。
試驗(yàn)表明，生物質(zhì)（秸稈）成型顆粒燃料燃燒過(guò)程中在受熱面上形成的沉積率明顯低于原生秸稈燃燒試驗(yàn)的結(jié)果。主要因?yàn)椋阂皇巧镔|(zhì)成型顆粒燃料燃燒后形成了焦炭骨架，飛灰顆粒減少，從而降低了受熱面上的沉積率；二是生物質(zhì)壓縮成型后，灰分的熔融特性發(fā)生了變化，生物質(zhì)成型顆粒燃料飛灰的軟化溫度、流動(dòng)溫度均高于生物質(zhì)原始原料直接燃燒時(shí)灰分的軟化溫度和流動(dòng)溫度，降低了熔融灰粒在飛灰中的比例，減少了堿金屬和氯化物與灰粒黏結(jié)的概率，從而降低了粘貼在受熱面上的飛灰顆粒的數(shù)量。
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