生物质燃料的灰熔融特性对结渣有着重要的影响,生物质的种类和来源不同,经生物质锅炉燃烧后形成的结渣灰样成分也各不相同。关于生物质燃料的结渣现象,从本质上来说,结渣是由灰化学组分引起的,除此之外,生物质锅炉的炉膛设计、锅炉运行工况,也是生物质燃料结渣的主要影响因素,因此要减少结渣问题的产生,选对锅炉产品非常关键。大成生物质锅炉专家介绍,生物质燃料结渣的影响因素主要有以下三个:
一、生物质锅炉的炉膛设计对结渣的影响
生物质锅炉设计不合理,如炉膛结构、送料速度、风烟管道布置和组织燃烧不合理等。仍然采用传统燃煤锅炉的结构,没有考虑到生物质燃料的特性,极易造成炉膛空间温度分布不均匀,炉内出现局部高温和局部还原气氛,使锅炉燃烧时发生结渣的机率、速度和程度增大。严重影响生物质燃料的使用,对于生物质锅炉来说,在设计时要充分考虑结渣的问题。
二、生物质燃料的化学组成成分对结渣的影响
在相同的运行工况和炉膛温度下,生物质燃料的化学组分对锅炉结渣有决定性作用。生物质灰分组成较为复杂,不同氧化物的含量变化对灰熔点的影响呈现出不确定性,在高温下互相发生化学反应,形成低熔点的共晶化合物或受热分解为高熔点矿物质。生 物 质 的 主 要 灰 成 分 有 Al2O3、SiO2、CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、Ti2O 等。灰熔融温度的变化主要是由于生物质燃料灰化学成分产生了变化。根据灰中化学成分的离子势,一般将生物质燃料中的灰化学成分为两类:一类为酸性氧化物,即 Al2O3、SiO2;另一类为碱性氧化物,即 MgO、CaO、Fe2O3、Ti2O、Na2O、K2O等。大量文献研究表明:生物质灰熔融温度会随其酸性氧化物的升高而升高。但是研究发现,在生物质灰中存在大量的碱性氧化物,尤其是 Na2O、K2O 的大量存在,使得灰熔点极低,在酸性灰渣中每增加 1% 的 Na2O、K2O,灰熔点降低17℃。这使得碱金属含量大的生物质燃料在燃烧过程中容易结渣。在高温下,硅酸盐容易与碱金属及其化合物反应,生成不同类型的无机盐和熔点较低的共晶化合物,引起生物质的结渣。
三、生物质锅炉的运行工况对结渣的影响
除了生物质燃料化学组分对结渣的影响外,锅炉运行工况对结渣也有很大的影响,炉内空气动力场、速度场和温度场分布不合理均会导致结渣的形成。具体表现为:
第一,炉膛空气量不足即过量空气系数比较低,这导致燃料燃烧含氧量不足,燃烧不完全使锅炉炉膛出现还原气氛,在高温还原层内高价的Fe2O3被还原成低价的FeO。而在高温下低价 FeO 会与 SiO2、CaO 等化合物反应,生成低熔点共晶化合物。这些具有骨架作用的共晶化合物熔融温度下降,使灰熔融温度进一步降低,使锅炉更容易出现结渣。如果过量空气系数过大致使火焰中心上移,可能造成炉膛出口处结渣。
第二,炉内超温,随着燃料在炉膛的燃烧,炉膛燃料层的温度升高极快。当炉膛燃料层的温度超过灰分颗粒的软化温度时,灰分颗粒表面形成具有粘性的气溶胶层。处于熔融或半熔融状态的灰渣粘附在焦炭或颗粒外层,逐渐粘结成块导致结渣的形成。
以上是大成生物质锅炉对生物质燃料结渣的影响因素详细介绍,针对以上常见因素,采取对应的方针,能有效减缓生物质锅炉的结渣问题。