高温粘结灰

10.1.3　高温粘结灰

高温粘结灰出现的范围较广。主要在温度较高的区域形成，但在远低于ST的烟温区，例如在高温省煤器上也能形成粘结灰。伴随化学反应能够无限地增长，坚硬而不易清除。不仅在背风侧，而且更多地在迎风面形成。有分层，各层的化学成分不同，颜色也有差异。灰的粘性是由化学反应产物而来。

高温粘结灰的形成关键在于首先形成一层处于熔化或软化的粘性灰层，靠这一层粘性灰的捕捉作用积聚飞灰粒子，被捕捉到的飞灰在化学作用下形成紧密的灰层。事实上，高温粘结灰的形成与高温腐蚀是密切相关的。飞灰中的化学成分不同，将会有不同的高温粘结灰的形成机理以及不同的灰层颜色，目前对这个问题认识得不是非常清楚。

燃烧多碱性金属的燃料时，高温粘结灰的形成机理大致是：

（1）燃料灰分中的碱金属的氧化物在燃烧时升华，升华灰非常细小，靠扩散作用到达并冷凝在管壁上。

（2）冷凝在管壁上的碱金属氧化物与烟气中三氧化硫反应形成硫酸金属。钢管壁面的催化作用，使得烟气中的SO₂在氧化成SO₃的同时形成硫酸盐。

（3）硫酸盐与飞灰中的氧化铁Fe₂O₃及烟气中的三氧化硫反应，形成复合硫酸盐Na₃Fe（SO₄）₃、K₃Fe（SO₄）₃；与飞灰中的氧化铝，形成Na₃（AlSO₄）₃、K₃（AlSO₄）₃，这些反应产物在500℃～800℃范围内呈现熔状，具有粘性。

（4）以这层为粘结剂，一方面捕捉飞灰，一方面还可继续形成粘结物，灰层迅速增长。

研究表明，形成粘结灰的原因很多，不同的燃料成分导致不同的高温粘结灰的形成机理。

目前，一般采用这样的式子来表征燃料形成高温粘结灰的程度。

式中：Fe₂O₃…表示该成分在燃料灰分中的重量百分数。

若R_jh＜0.2则程度轻微，0.2～0.5中度，0.5～1.0严重；若R_jh＞1.0，非常严重。一般若＞0.2则需采用措施来减轻。

1.影响高温粘结灰的最主要因素

（1）燃料成分　产生粘结灰的源头。

（2）燃烧方式　火床或煤粉炉产生的高温粘结灰的程度是不同的，也即最终归结为燃烧强度不同，积灰程度不同，强度高，升华物便多，高温粘结灰严重。

（3）温度水平　高温粘结灰发生在温度较高的区域。

（4）烟气流速　可以推想，烟气流速越高，积灰越少，但研究表明，只有烟速高于20m/s时，烟速作用才明显，锅炉中的经济烟速一般为8～12m/s，可以认为在这个范围内，流速影响不大。

2.减轻或防止高温粘结灰的措施

（1）设计时，严格选定炉膛断面热负荷及炉膛出口烟温，不要过大。

（2）正确设计和布置受热面，例如拉大横向节距s₁。

（3）加入添加剂，改变灰的化学成分，使其不易形成粘结灰或形成机械强度小的灰。

（4）采取有效的吹灰装置，如压缩空气吹灰、水力吹灰、振动吹灰和钢珠吹灰等，并且运行一开始就正常投入吹灰装置，限制第一层灰升华灰的形成。