孙计英，潘卫岗，韩磊，丛劲松
摘要：锅炉受热面清灰对提高锅炉热效率至关重要。积灰的原因、产生的危害、易积灰的部位、解决的办法是专业技术人员应该积极研究和探讨的问题。
关键词：锅炉受热面；清灰；热效率
中图分类号：TK224.9文献标识码：B文章编号：1004一7948(2005)12一0052一03
随着城市建设的快速发展，供暖行业也在不断壮大。对于大部分供暖单位来说，仍是以锅炉供暖为主，辅之以其他热源。而锅炉供暖的成本主要是煤、水、电的支出，其中又以耗煤为主。当前采暖住户都改成一户一阀，采暖费收缴不是问题，但是怎样节能降耗，降低采暖成本，对每个供暖单位来说都显得尤为重要。尤其是如何以有限的储煤尽量满足日益增长的供暖需求，就需要想方设法，提高锅炉热效率，以合理的煤耗达到甚至超过锅炉设计供暖能力。但从锅炉本身来讲，为什么往往达不到设计参数、设计能力，是何因素影响锅炉出力和效率？为什么新炉普遍运行良好，而运行一段时间后就有所下降呢？这应是我们认真考虑的间题。从我单位前几年的实际运行看，没有一台炉能达到额定的出力和设计热效率，7MW的锅炉只出4MW的出力，14MW的锅炉只出10MW的出力，热效率大都在50%～60%。在考虑了炉型、安装质量、运行管理水平后，尤其是软化水的达标，解决了锅炉管束内结垢问题，影响锅炉出力和热效率的就是锅炉受热面的积灰。虽然在锅炉设计中已经用污染系数、热有效系数来考虑了积灰对受热面传热的影响，但在实际运行中往往比设计中要积灰严重得多。实践证明，受热面被严重污染后，会降低传热能力30％～50%。因此，认清积灰的危害性，认识清灰的重要性，将清灰作为日常工作中的一项任务常抓不懈，对保证锅炉正常运行和供暖效果有很大关系。本文就积灰的原因、产生的危害、易积灰的部位、解决的办法等分别作以阐述。
1结渣
结渣是由于燃料灰分的熔点较低，而炉膛温度及出口烟气温度又很高，以至飞灰呈熔状的粘性颗粒，碰上受热面即粘结在管壁上，形成结渣。结渣主要发生在大容量锅炉（14MW）的炉膛水冷壁及高温对流受热面上，在严寒期满负荷运行时，炉膛温度达到1100～1200℃，在水冷壁管及前后拱上均可能结渣，有时不得不停炉清理。结渣和燃煤种类有关，所以在选用煤种时最好选用结焦性差的煤。目前，对结渣的解决办法不多，为防止对流受热面结渣搭桥，通常在炉膛出口设计有几排拉稀的凝渣管束。此外，就是必要的停炉打法。因此，对于几台炉运行的锅炉房，在天气允许的情况下，最好定期进行停炉人工打渣，以免影响锅炉正常运行，发挥锅炉最大出力。
2高温粘结灰
高温粘结灰是由于燃料中矿物质含有的碱金属在高温燃烧时产生氧化物的升华，遇到较冷的受热面管壁即冷凝，再与烟气中的三氧化硫等氧化物化合，形成硫酸盐，它在相应的温度下呈粘状，具有粘结性，捕捉大量飞灰后，迅速增厚，在受热面上产生坚硬的结灰。它主要发生在炉膛受热面及高温对流受热面，以及炉膛温度低于灰熔点时产生，对炉膛内辐射换热影响很大。这种粘结灰的主要特点是呈硬结状，像砖瓦一样包在管周围，非常结实，不易清除，而且随时间的推移能无限增长，危害极大。
目前预防和减轻高温粘结灰的办法主要有两种：一种是在燃煤中掺入添加剂，改变灰的成分，使之不易形成粘结灰或形成机械强度小的灰，目前，这种添加剂市场上有很多种，但质量高低不齐，清除灰的种类不同，在选用时要加以区别；另外一种就是人工清灰，如果发现排烟温度高于220℃，而且锅炉无烟气短路的可能，就必须停炉清灰，最好在锅炉投放运行后就定期加以清理，以免积灰蔓延。
3低温粘结灰
低温粘结灰一般是由积灰的“水泥化”引起的，即积灰与冷凝在管壁上的硫酸反应生成的以硫酸钙为基质的水泥状物质，如烟道中有水渗入（如爆管或省煤器漏水）也会引起积灰“水泥化”。它主要发生在低温受热面，即受热面的壁温低于或稍高于烟气露点温度的受热面上，大约在150～180℃范围内，即低温对流管束、空气预热器、铸铁省煤器，尤其是小容量锅炉，极易产生低温粘结灰，它对锅炉运行的危害也很大，常常将烟道堵塞，流通截面减小，造成引风阻力增大，传热阻力增加，严重影响锅炉出力和效率，而且低温粘结灰的产生还常常与低温腐蚀联系在一起，如不及时清理还会直接影响锅炉的使用寿命。
由于低温污染面积大，对供暖锅炉传热的影响和正常的运行危害很大，因此，要将解决和预防低温粘结灰作为重点，并将如何在运行中清灰作为重中之重，应采取以下几方面的措施：
(1)由于锅炉低负荷运行会加速低温粘结灰层厚度的增长速度和扩大积低温粘结灰的范围，因此，在供暖运行中，应尽量保持锅炉满负荷运行，避免长时间低温运行。
(2)尽量采用顺列布置的锅炉管束，因为横向冲刷错列布置的管束，随着运行时间的增加，这种积灰会愈来愈严重，而顺列布置的管束，积在管子正面和背面的低温粘结灰受到前后排管子的限制，不可能无限增长。
(3)合理布置清灰系统，进行定期清灰。在对流受热面两侧，等距布置吹灰孔共三排，每排五个吹灰孔，采用直径40mm有缝管，一端插入炉墙内20mm，一端带有内螺纹的露在墙外，平常套上丝堵，需要清灰时用高压气泵将吹灰器伸到管内逐个清灰。需要注意几点：
①气泵的流量和压力一般为P=0.8～1.0Mpa，Q=2.5～3m3/min，这样可以保证气泵在地面，吹灰器在平台时，压力不致损失过大，吹灰才能更有力量；②吹灰器头部设计成纵向和横向都可以吹灰的形式，这样四周都可以吹到，如果有可能，也可以加装脉冲器，效果会更好；③吹灰孔要在两排对流管束之间，吹灰器长度最小为炉宽的一半。
(4)对空气预热器管堵塞，由于操作空间限制，可以做一个伸缩式清灰杆，能保证清得彻底。对于铸铁式省煤器，可在尾部加大一些清灰门，也可以在停炉后用10％的碱液进行浸泡冲洗。
(5)在锅炉运行开始后即正常投入清灰装置清灰，否则如果受热面已被污染就不易清除了。
4松灰
(1)机理
松灰的沉积是由于小于30μm的飞灰颗粒产生的物理沉积，在积灰过程中没有化学反应，灰层中无粘性成分，在灰粒之间呈松散的状态，易于清除。
(2)危害
松灰虽没有粘结性，容易清除，但如不及时清除，易在各受热面上沉积下来，造成进一步的危害。因为这种灰的导热系数很低，热阻大，因此会大大影响受热面的传热性能，当烟气流速很低时，还可能导致烟道堵塞，并易引起烟道积灰水泥化，那就不好吹除了。
(3)易产生的部位及解决办法
由于松灰的聚积主要与烟气流速有关，流速高，则积灰量小，流速低，则积灰量大，由于供暖单位的热水锅炉大都在低负荷运行，虽然设计烟气流速在对流管束处为8～12m/s，但实际运行时往往低于3m/s，极易产生积灰，尤其在受热面的个别死角部位。
①以鞍锅产SHW360-0.7-130/70-At型锅炉为例，设计为横向冲刷S型烟道，耐火砖砌筑，在下锅筒处仅设计有一个清灰门，在烟道个别部位存在清灰死角。如果运行一段时间后，出现隔烟墙倒塌或耐火砖缝短路，就会造成短路处流量过大，管子磨损，而正常烟道入口处流速过低，造成积灰。因此，对于耐火砖砌筑的隔烟墙应改为耐火混凝土浇注，并一直浇注到锅炉尾部，以清除死角。
②后拱上部的一道隔烟墙，与后拱形成一个沉降室，烟气在经过隔烟墙后，流速下降，会将大量飞灰沉降在对流管束前部，这样既减少了对对流管束的磨损，又提高了传热效率，因此，这道隔烟墙如倒塌应尽快修复。
③在炉墙砌筑施工中，应严格按图纸施工，保证隔烟墙拐弯处的流通截面，使烟气流速均匀，因为在这些部分，如果烟气流速过低，灰粒靠重力和惯性力会沉积在这里，如果清灰措施不当，就会造成烟道堵塞，因此，在隔烟墙第1、2、3个拐弯处均应加装扒灰门，不留清灰死角。
④对烟火管锅炉，如营锅生产的DZL14-1.0-115/70-AII型锅炉，可以在两侧对流管束处与尾部烟道加一短路烟道，平常关闭，需要清灰时，打开阀门，靠引风机压头将此处积灰抽走，也可以在这两处加大一些清灰门，要求司炉工每个班检查清理一次。如果有条件的话，对烟火管锅炉的螺纹烟管也应定期清理，因为如果螺纹被积灰堵死，会降低传热一半以上，直接影响锅炉热效率。
⑤对炉排下及灰斗的灰也要定期清扫，尤其是靠渣区下部，因为空间狭小，如不及时清理，积灰会堵塞风道，降低风压，影响锅炉正常燃烧。
⑥对于改造锅炉，如果空间允许，可以加装内除尘设施，它是靠重力及惯性力作用将大一些的灰粒沉降下来，这样一来可以减少人工清灰的强度，二来可以减少进入引风机的烟尘浓度，减少对引风机的磨损。
⑦选用炉型时，尽量采用小管径管束，因为小管径管子本身不易积灰。
总之，对松灰的清理方法很多，不同炉型、不同容量的锅炉可以采取不同的清理方法，只要因地制宜，对症下药，是可以减轻积灰程度，提高锅炉出力和效率，达到节能降耗目的。
5尾部受热面的低温腐蚀
由于积灰常与低温腐蚀一起发生，造成的危害也很大，所以必须了解低温腐蚀的机理，采取措施预防解决。它是由于烟气中的SO2氧化生成SO3后，遇到烟气中的水蒸气形成硫酸蒸汽，在受热面壁温低于烟气露点温度以下大量凝结，造成受热面的腐蚀。烟气中只要有0.005％的SO3就会发生烟气侧低温腐蚀，而且它的结露温度高达150℃，影响面很大，而凝结在低温受热面上的硫酸蒸汽又会与积灰发生化学反应，使之硬化，造成烟道堵塞，通风阻力增大，排烟温度升高，降低锅炉出力和热效率。对小容量热水锅炉，由于热水温度较低，烟气温度如果也很低，则金属壁温也会很低，如果低于烟气露点温度，就会大量腐蚀受热面。对于供暖锅炉来讲，主要是发生在低温对流受热面和空气预热器，所以这些地方的积灰必须及时清除，以免引起更大的腐蚀。在锅炉运行中，也要保持排烟温度不低于150℃，可避免硫酸蒸汽的凝结，在夏季停炉后，应将各受热面上的积灰清理干净，因为积灰中的酸性物质会与潮湿空气中的水分反应，在长达7个月的停炉期间，对管壁造成严重腐蚀。
总之，认识锅炉清灰工作的重要性，将日常清灰，特别是运行中不停炉清灰同锅炉排污、设备巡检等同样重视，了解清灰工作对提高锅炉出力和热效率的重要性，熟悉并掌握清灰中的几个环节，牢固树立节能降耗意识，供暖事业会向前稳步发展。