生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積機理與腐蝕特性機理研究.pdf

1、生物質(zhì)直燃發(fā)電是應(yīng)用規(guī)模最為廣泛、技術(shù)最為成熟的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用途徑，但是生物質(zhì)中含量較高的堿金屬容易引發(fā)鍋爐受熱面沉積與腐蝕問題，嚴重降低鍋爐效率、影響鍋爐長期安全運行。堿金屬問題特別是受熱面的沉積與腐蝕是生物質(zhì)直燃發(fā)電利用中亟待解決的技術(shù)難題。本文研究圍繞生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積與腐蝕問題展開，針對工程實際問題進行實驗室分析和研究，探究了沉積形成機理及腐蝕反應(yīng)特性。
　　為探究生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面沉積動態(tài)過程及機理，自行設(shè)計

2、了一套沉積采樣系統(tǒng)，在某實際運行的75t/h生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐進行了長期的現(xiàn)場實驗，獲得了采樣時間從2h至1個月的不同采樣管溫度下形成的沉積樣品，初步探究了采樣管壁面溫度對沉積形成的影響，并分析了采樣環(huán)上沉積形成的機理。研究結(jié)果表明:在沉積的初始階段(2-37h)，高溫段采樣環(huán)相對于低溫段更容易捕獲煙氣中的顆粒，72h后隨著沉積物逐漸增厚，熱阻增加，采樣環(huán)溫度對沉積的影響逐漸減小，沉積規(guī)律趨于一致;受燃料特性影響，沉積物中并沒有出現(xiàn)預(yù)

3、想的大量的KCl，最初沉積在采樣環(huán)表面的是粒徑小于5μm的富含Ca、S的顆粒，5-12h之后含K和Si的物質(zhì)才開始在采樣環(huán)表面沉積;1個月形成的沉積物主要的晶相成分有SiO2和K2Ca(SO4)2等，床料顆粒在循環(huán)流化床受熱面沉積過程中始終起到重要作用;較長時間形成的沉積與動態(tài)實時采樣的沉積所表現(xiàn)出的差異性說明在沉積形成的較長時間發(fā)展過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。
　　以爐排爐為代表的層燃技術(shù)是生物質(zhì)燃燒主要技術(shù)路線之一，其沉

4、積機理與循環(huán)流化床鍋爐有明顯差異。針對某生物質(zhì)爐排燃燒發(fā)電鍋爐實際運行中出現(xiàn)的不同受熱面沉積特性及飛灰含碳量異常、易自燃等問題展開研究，對爐膛、高溫過熱器、低溫過熱器和省煤器管壁等處的沉積物進行對比分析，從不同受熱面沉積物的微觀形貌、元素組成以及晶相組分著手，結(jié)合燃料、鍋爐設(shè)計、運行工況等因素探究了不同受熱面沉積規(guī)律，研究結(jié)果表明，煙氣溫度的差異是造成不同受熱面沉積的形貌、元素及晶相組成不同的重要影響因素;燃料中較高的K、Ca、Cl、S

5、含量導(dǎo)致沉積中出現(xiàn)大量的KCl及K3Na(SO4)2是沉積問題惡化的最主要原因;由于鍋爐燃用的生物質(zhì)燃料為二次加工產(chǎn)品，含有各種外部添加物質(zhì)，燃燒過程中體現(xiàn)出較為復(fù)雜的特性，加之鍋爐沒有布置二次風(fēng)是飛灰出現(xiàn)異常情況的主要原因。
　　由于燃用高K、Cl含量的生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積中通常伴隨著嚴重的高溫腐蝕問題，緊貼金屬管壁的沉積層中大量的KCl被認為是引發(fā)高溫腐蝕的誘因，為應(yīng)對高溫腐蝕問題，選用較高等級的鋼材制作高溫受熱面是生物質(zhì)電廠

6、廣泛采取的辦法。為研究不同鋼材抗KCl腐蝕能力，對比了20G、12Cr1MoVG、Super304H、SUS316、TP347H、HR3C等6種我國常見的不同等級鍋爐用鋼材的抗高溫氯腐蝕、氧化腐蝕的性能，通過測定各樣塊的增重量，得出了各鋼材樣塊的腐蝕特性曲線，增重數(shù)據(jù)反映出6鋼材的抗腐蝕性能:HR3C＞Super304H＞TP347H＞SUS316＞12Cr1MoVG＞20G，在一定范圍內(nèi)，Cr含量越高，鋼材的抗腐蝕性能越強;金屬表面形