关于电厂冲灰水系统结垢及防范的分析

刘伟国

摘 要：在燃煤电厂运行的过程中，因为原料的特殊性，所以在燃烧的过程中产生大量的灰尘，灰尘附着在锅炉内壁，由于灰尘的导热性能较低，所以会影响锅炉的燃烧热效率。为了提高锅炉燃烧工况，需要进行吹灰处理。目前水力冲灰是主要的吹灰方式，但是输灰管在长期运行的过程中，由于各种原因会导致管内结垢，严重影响到冲水水系统的运行效率，提高运行成本。所以需要对电厂冲灰水系统结垢机理进行分析，然后提出合理的防范措施，以提高电厂整体运行效率。

关键词：冲灰水系统 电厂 结垢 防垢

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（a）-0031-02

水力冲灰是电厂用于锅炉除尘的常见方法，而在除尘的过程中，灰浆在流经输灰管时会在管内壁产生结垢现象。随着结垢厚度的增加，导致输灰管内径变小，增加流通的阻力，由此会降低冲灰水系统的整体运行效率，增加电耗。而在有些电厂中还会利用灰水泵和回水管道将冲灰水输回，从而再次利用，而在灰水泵和回水管中也会产生结垢现象，严重的情况下会导致水泵出现卡死现象，甚至造成锅炉冲灰冲渣的冲洗管等部件的堵塞，直接影响到整个系统运行的安全性。冲灰水系统的结垢，会直接影响到锅炉的除灰效率，进而降低锅炉燃烧热效率，对整个电厂的生产水平造成影响。所以需要对冲灰水系统的结垢机理进行分析，然后根据实际情况所需有针对性的采取防范措施，降低和缓解冲灰水系统结垢，为提高电厂运行效率创造有利的条件。

1 冲灰水系统结垢机理

在对冲灰水系统结垢进行一系列的研究表明，主要是煤粉在经过物理、化学的作用下转移到管道的过程。输灰管在运行的过程中，灰浆中的颗粒在灰泵的作用下会对管内壁造成冲击，由此加剧管道内壁的磨损。在结垢以及管内壁磨损的双重作用下，就会导致水系统输灰管结垢。结垢还与燃煤种类、水灰比、除尘器形式、管材、锅炉以及内部结构运行方式有关。

1.1 燃煤种类

游离CaO是输灰管结垢的主要元素，而不同的燃煤种类，其中所含的游离CaO的比例也不相同，所以选择适宜的燃煤种类很重要。游离CaO对于灰水的水质以及稳定性有重要影响，所以电厂在选用CaO含量低的燃煤时，输灰管中出现结垢的现象较少。

1.2 水灰比

灰水中所含有的化学成分导致输灰管结垢的主要因素，而水灰比会对灰水中的化学成分有所影响。水灰比越小，Ca2+的含量就越多，由此结垢现象越明显。

1.3 除尘器形式

在选择除尘器时，不同的运行方式会对结垢产生不同的影响。在使用水膜式除尘器时，由于能够有效的降低烟气中的SO2，CO2及少量的SO3，所以灰水会呈现弱酸性，不利于结垢的形成，但是会对管壁造成一定的腐蚀性，所以水膜式除尘器相对于干式除尘器而言在改善结垢方面会有一定的优势。

1.4 管材

结垢与输灰管内壁的性能有很大的关系，如果管内壁比较光滑，并且亲水性较差，那么CaCO3晶体就不容易附着，结垢现象会降低。相反，如果管道内壁磨损严重，具有很强的亲水性，那么CaCO3晶体就很容易附着管内壁，由此增加结垢的的形成。

2 冲灰水系统防垢措施

在了解冲灰水系统结垢的机理之后，就可以有针对性的采取防范措施。总的来讲，主要有化学方法和物理方法来进行除垢和防垢。主要的做法就是防止灰浆在管内结垢，破坏其结垢机理。可以利用化学方法通过添加化学试剂来改变成垢的时间和位置，可以加速CaCO3的生成速度在其进入管道之前就成垢，从而确保管道内流量；还可以延迟CaCO3的生成速度，在流出管道后再结垢，不对管道造成影响；也可以不管成垢时间和位置，但是需要采取措施降低管道内壁的附着性，从而与灰一起流出管道。具体的防垢措施主要有以下几种。

2.1 化学防垢法

化学防垢是应用较早也是最为普遍的做法，通过化学反应起到防垢的作用。

2.1.1加酸法

冲灰水系统结垢主要是因为灰浆中CaCO3的含量较高，所以容易附着于管壁，从而形成结垢现象。而利用加酸法，就是根据酸碱中和的原理，向排水管或者灰浆泵入口加入工业盐酸，从而降低灰水的PH值，可有效防止结垢。但是由于生产的需求较大，所以需要加入大量的盐酸，成本费用较高。此外，盐酸对管道以及设备具有腐蚀作用，会缩短设备的使用寿命，所以在加酸的同时还需要加入缓蚀剂，以降低对设备造成的腐蚀。加酸还存在环境污染的问题，加入的盐酸会随灰水排入灰场，容易对环境造成二次污染。虽然加酸的成本费用较高，但是由于操作简便，且防垢效果好，所以仍是目前应用较为普遍的做法。

2.1.2炉烟处理法

这种方法是利用炉烟以废治废。将炉烟通入灰水以降低灰水pH值，达到防止灰管结垢的目的。这种方法的缺点是处理效果波动大，难以适应煤种的变化，且耗电量大，腐蚀问题较突出，维护工作量大，此外，还要求灰管距离不能太长等。过去曾采用过此法，近年已不多用。

2.1.3 管前预结晶

该工艺着眼点在于提高粉煤灰中游离CaO在管前的溶出速度和CaCO3的结晶速度，将CaCO3的结晶过程提前到灰浆池中完成，使灰水进入灰管后不再生成CaCO3。例如采用搅拌方式提高游离CaO的溶出速度；增加灰浆池容积等。该工艺在某电厂实验结果表明，防垢效果在80%左右。但对200MW以上的大型电厂，该工艺因占地面积和搅拌方式的限制，不宜使用，此法适用于灰中游离CaO溶出速度较快的电厂。

2.1.4活性晶种与惰性晶种混合防垢法

在CaCO3结晶过程中，晶核的数量与成核效率决定晶体的成长速度。该法是通过引入晶种，增加溶液中的晶核数量，降低Ca2+和CO32-形成结晶的能力，提高结晶速度，使溶液过饱和度降低到合理的水平。

2.2 物理防垢法

物理除垢法因为效果还不够理想，所以没有化学法应用的广泛。物理法主要有机械除垢法、人工除垢法、静电法、磁法、超声波法及电解法。采用机械法和人工法，不仅耗时耗力，并且会对管道造成一定的损坏；电磁法具有孔蚀性，危险系数较高；静电法和磁法的效果较好。

2.2.1人工及机械除垢法

采用人工除垢，需要准备足够的冲灰管来替换原有管道，对管道进行输流分段，对结垢的管道进行敲打。此种方法会消耗大量的人力、物力，浪费时间，并且会对管道造成一定的损坏。而机械除垢法主要是利用高压水流或者弹丸冲击等机械力来除垢，耗费周期较长。但是两种方法都存在一定的弊端，就是对于不便拆换和直角等特殊位置的管道，无法使用，只能通过加酸来处理，但是费用就会增加，所以应用程度较低。

2.2.2 磁化处理

磁化法主要是在磁场的作用下改变灰水及水中的离子特性来进行防垢，可以在回水管和回水泵处安装磁化器，来改变灰水中离子的结晶速度、晶粒的大小以及晶体结构，使晶体结构硬度降低，能够与灰水一起流出管道，不在管道上结硬垢。这种方法目前普及范围也不大，还需要进一步完善。

3 结语

冲灰水系统是确保电厂锅炉高效运行的重要设备，降低锅炉内灰尘的附着率，会提高锅炉燃烧热效率，为电厂生产的高效运行创造有利的条件。但是冲灰水系统在运行的过程中，灰水中的含钙物质会在输灰管内壁结垢，管道内径缩小，直接影响到输灰管的运行效率，所以应该采取有效的防垢措施。目前主要有化学法和物理法两种方式，在具体应用时，应该根据实际情况合理选择。在防垢的同时又不会损坏设备，还要保证生产的正常运行。随着我国科学技术的发展，对于电厂冲灰水系统结垢现象还会有新的防范技术，为电厂的高效运行创造有利的条件。

参考文献

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