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    生物質直接燃燒發(fā)電過程中，防止結渣是核心問題。受熱面結渣主要是由煙氣中夾帶的熔化或半熔化的灰粒接觸到受熱面凝結下來，并在受熱面上不斷生長、積聚而成，它的表面往往堆積較堅硬的灰渣燒結層，且多發(fā)生在鍋爐的輻射受熱面上。結渣主要是生物質中的灰分在燃燒過程中形態(tài)變化和輸送作用的結果，影響因素主要有熱遷移、慣性撞擊、凝結和化學反應四個方面。目前，我國生物質燃燒的典型方式是火床燃燒和循環(huán)流化床燃燒。由于生物質燃料的特性，這兩種燃燒方式都存在不同程度的結渣。
一、生物質燃燒結渣的形成機理
    1)層燃方式結渣
    層燃方式是我國目前應用最廣的生物質直接組織燃燒方式，其中鏈條爐為典型代表爐型，生物質在鏈條爐內的燃燒過程與煤的燃燒相同，也分為4個區(qū)域：預熱區(qū)、揮發(fā)份析出和燃燒區(qū)、焦炭燃燒區(qū)、燃盡區(qū)。
    層燃爐中結渣包括火床結渣、水冷壁結渣和過熱器對流管束結渣，其根本原因是生物質燃料中，灰分組成與煤炭有很大的不同，堿性氧化物尤其是堿金屬氧化物含量高，灰熔點低，從而有嚴重的結渣傾向。在火床內，熔融的灰渣會在爐排上與其他的灰分或沒有完全燃燒的燃料粘結在一超，形成結塊，從而影響燃燒過程，使鍋爐經濟性、可靠性下降。
    生物質燃料的一個重要特點是揮發(fā)分高，大量的揮發(fā)分在爐膛空間完成均相燃燒過程，火焰中心部位溫度最高，產生的各種結渣的可能性也最高。如果火焰刷墻，這個區(qū)域里會有連續(xù)的灰渣在水冷壁、爐墻上出現，從而使爐膛吸熱量下降，爐內溫度升高，使得結渣加劇從而陷入一個惡性循環(huán)。
    爐膛出口以后，融化狀態(tài)的飛灰，以及堿金屬升華灰，將可能給該區(qū)域密集的管束帶來結渣，最可能結渣的部位包括捕渣管束和過熱器管束的入口段，尤其是錯列管束的過熱器受熱面入口段，特別容易形成管子之間的架橋。
    爐膛內的溫度水平及其分布直接影響鍋爐均勻燃燒程度及燃燒經濟性。合理的配風能改善鏈條爐的燃燒工況，減少結渣[13-14]。
2)循環(huán)流化床燃燒方式結渣
    由于生物質燃料飛灰含量少，燃燒后難以形成床料，流化特性較差，或著火困難等，所以在生物質流化床中需要選用與燃燒生物質特性相匹配的惰性床料，如砂、爐渣作為流化煤體，該煤體可保證形成流化燃燒穩(wěn)定的密相床層。密相床層蓄熱量很大，床層內傳熱傳質劇烈，能夠為高水分低熱值的生物質提供優(yōu)越的燃燒條件。然而在密相區(qū)燃燒溫度在900℃左右，大部分生物質的堿金屬與床料的硅元素將會發(fā)生反應，形成低熔點的其晶化合物，嚴重時可能造成床料的燒結團聚，使流化失敗。在稀相區(qū)，大量的揮發(fā)分燃燒，有可能造成爐溫偏高，使飛灰很容易融化吸附在水冷壁上，逐漸形成結渣。
二、結渣的危害
    結渣不僅可以降低鍋爐出力和熱效率，破壞爐內的空氣動力工況，使爐內燃燒惡化，而且會危及燃燒設備的安全性。這是因為結渣情況嚴重伴隨高溫腐蝕時，會造成過熱器煙道堵塞和超溫爆管，爆管造成爐膛負壓劇烈波動而熄火，還可能誘發(fā)爐膛爆炸和下部的排渣裝置的嚴重爆炸事故。由此可見結渣嚴重威脅鍋爐的安全運行。
三、減少結渣的措施
    在鍋爐運行中應采取適當的措施防止爐內結渣，國內外許多學者根據結渣的機理采取了許多措施，對于新設計的層燃生物質鍋爐防止結渣的主要措施是降低爐內燃燒器區(qū)域溫度水平，使爐內熱負荷均勻，并保證燃料能夠均勻的沉降到爐排上；同時選用合適的燃燒器和風口布置方式，使爐內有良好的空氣動力工況，防止火焰刷墻。對于已投運的生物質鍋爐防止結渣的主要措施是組織良好的爐內空氣流場，盡量在不改動水冷壁的情況下采取各種能降低燃燒器區(qū)域溫度水平、防止空氣氣流偏斜、貼壁沖墻的措施。對于循環(huán)流化床生物質鍋爐防止結渣的主要措施有：將生物質燃料與其他燃料進行混燒可有效緩解結渣的程度；加入添加劑提高灰分的軟化溫度可抑制結渣的趨勢；選用適當的床料和循環(huán)倍率等。
由上所述可見，直燃發(fā)電層燃生物質鍋爐內組織良好的空氣流場是防止結渣的前提條件，研究爐內的空氣流場有著非常重要的意義。
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