【研究】垃圾焚烧炉受热面结渣实验研究

  这4个实验工况的差别主要是烟气温度的不同，结渣成分对烟气温度、炉膛温度的变化比较敏感，SiO2的含量随着温度上升而减少，Fe2O3没有显著变化，CaO随着温度的升高而增加，而Al2O3、SO3、K2O、Na2O等呈现先增加后降低的变化趋势。烟气温度上升，有利于低熔点化合物的沉积。CaO对飞灰熔点的影响较 SiO2和 Fe2O3大，飞灰的主要成分中，CaO随烟气温度的变化也最敏感。结渣成分的酸碱比B/A随温度上升分别为0.55、0.73、1.61和2.61，可见温度上升时更容易产生碱性结渣。烟气温度达到气流中出现的最低熔点成分的熔融温度时，碰撞到管壁的灰粒将几乎全部黏结在上面。本实验的最高烟气温度已接近800℃(表5中为平均温度)，接近或超过垃圾焚烧飞灰中 SiO2、Na2O、K2O、CaO等生成的低熔点的共晶化合物的熔点。

  4模拟结渣实验的结渣区域飞灰向受热面的沉积与烟气流速、管束的几何尺寸等有关，在计算飞灰向受热面的碰撞率时，需考虑飞灰颗粒直径dp和绕流管道的直径D等。另外，260t/d炉排循环床垃圾焚烧炉的现场结渣实验也表明：受热面管径越细，越容易结渣。鉴于此，本文作为一种尝试，采用烟气流速、管径、烟气流速v与管径D之比v/D与烟气温度等一起判定结渣区域。

  实验采用φ22、φ38单管和双管分别进行，以温度、v/D表示的是否结渣区域见图9，从图9能够准确的看出：出现黏结积灰的起始温度约为450℃，出现结渣的起始温度约为460℃，开始出出现结渣时的烟气流速与管径比v/D约为75s−1，且温度越高，v/D越高则越容易形成结渣。

  实际垃圾焚烧炉运行时，高温过热器烟气温度约550~650℃，烟气流速3~10 m/s，过热器管径一般为φ38 mm，烟气流速与管径之比为80~250s−1，过热器的管径、烟气流速、温度等参数恰好落入积灰结渣区域，这就从另一方面代表着为了尽最大可能避免过热器积灰和结渣，一定要采取相应的技术措施，例如：1)增加辐射受热面面积，降低对流过热器入口烟温;2)降低过热器入口烟气流速至 3~4 m/s;3)采用大直径的受热面管等。

  5结渣的微观结构和成分分析XRD分析表明，结渣中主要化合物的物相组成有Ca2SiO4、Ca9(Al6O18)、Ca2Al(AlSiO7)、Fe2O3等，与飞灰中的成分Ca(SO4)、SiO2等相比，结渣后的物相主要组成发生了相应变化。根据CaO-Al2O3-SiO2三元相图，渣中含有的化合物Ca2Al(AlSiO7)等熔点相比来说较低，这是由于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的缘故。

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