生物質燃料的灰熔融特性對結渣有著重要的影響,生物質的種類和來源不同,經生物質鍋爐燃燒后形成的結渣灰樣成分也各不相同。關于生物質燃料的結渣現象,從本質上來說,結渣是由灰化學組分引起的,除此之外,生物質鍋爐的爐膛設計、鍋爐運行工況,也是生物質燃料結渣的主要影響因素,因此要減少結渣問題的產生,選對鍋爐產品非常關鍵。大成生物質鍋爐專家介紹,生物質燃料結渣的影響因素主要有以下三個:
一、生物質鍋爐的爐膛設計對結渣的影響
生物質鍋爐設計不合理,如爐膛結構、送料速度、風煙管道布置和組織燃燒不合理等。仍然采用傳統燃煤鍋爐的結構,沒有考慮到生物質燃料的特性,極易造成爐膛空間溫度分布不均勻,爐內出現局部高溫和局部還原氣氛,使鍋爐燃燒時發生結渣的機率、速度和程度增大。嚴重影響生物質燃料的使用,對于生物質鍋爐來說,在設計時要充分考慮結渣的問題。
二、生物質燃料的化學組成成分對結渣的影響
在相同的運行工況和爐膛溫度下,生物質燃料的化學組分對鍋爐結渣有決定性作用。生物質灰分組成較為復雜,不同氧化物的含量變化對灰熔點的影響呈現出不確定性,在高溫下互相發生化學反應,形成低熔點的共晶化合物或受熱分解為高熔點礦物質。生 物 質 的 主 要 灰 成 分 有 Al2O3、SiO2、CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、Ti2O 等。灰熔融溫度的變化主要是由于生物質燃料灰化學成分產生了變化。根據灰中化學成分的離子勢,一般將生物質燃料中的灰化學成分為兩類:一類為酸性氧化物,即 Al2O3、SiO2;另一類為堿性氧化物,即 MgO、CaO、Fe2O3、Ti2O、Na2O、K2O等。大量文獻研究表明:生物質灰熔融溫度會隨其酸性氧化物的升高而升高。但是研究發現,在生物質灰中存在大量的堿性氧化物,尤其是 Na2O、K2O 的大量存在,使得灰熔點極低,在酸性灰渣中每增加 1% 的 Na2O、K2O,灰熔點降低17℃。這使得堿金屬含量大的生物質燃料在燃燒過程中容易結渣。在高溫下,硅酸鹽容易與堿金屬及其化合物反應,生成不同類型的無機鹽和熔點較低的共晶化合物,引起生物質的結渣。
三、生物質鍋爐的運行工況對結渣的影響
除了生物質燃料化學組分對結渣的影響外,鍋爐運行工況對結渣也有很大的影響,爐內空氣動力場、速度場和溫度場分布不合理均會導致結渣的形成。具體表現為:
第一,爐膛空氣量不足即過量空氣系數比較低,這導致燃料燃燒含氧量不足,燃燒不完全使鍋爐爐膛出現還原氣氛,在高溫還原層內高價的Fe2O3被還原成低價的FeO。而在高溫下低價 FeO 會與 SiO2、CaO 等化合物反應,生成低熔點共晶化合物。這些具有骨架作用的共晶化合物熔融溫度下降,使灰熔融溫度進一步降低,使鍋爐更容易出現結渣。如果過量空氣系數過大致使火焰中心上移,可能造成爐膛出口處結渣。
第二,爐內超溫,隨著燃料在爐膛的燃燒,爐膛燃料層的溫度升高極快。當爐膛燃料層的溫度超過灰分顆粒的軟化溫度時,灰分顆粒表面形成具有粘性的氣溶膠層。處于熔融或半熔融狀態的灰渣粘附在焦炭或顆粒外層,逐漸粘結成塊導致結渣的形成。
以上是大成生物質鍋爐對生物質燃料結渣的影響因素詳細介紹,針對以上常見因素,采取對應的方針,能有效減緩生物質鍋爐的結渣問題。