空預(yù)器堵灰原因分析防范措施
在企業(yè)中為提高經(jīng)濟(jì)效益,做到節(jié)能減排,提高鍋爐熱效率,以充分利用煙氣余熱,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率,工業(yè)鍋爐的尾部都加裝了空氣預(yù)熱器。但是作為鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器,通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低溫?zé)煔鈪^(qū)域,工作條件比較惡劣,容易出現(xiàn)低溫腐蝕和堵灰,從而影響鍋爐安全運(yùn)行。我們采用了當(dāng)今先進(jìn)的熱管技術(shù)對(duì)空預(yù)器進(jìn)行了改造,徹底解決了這一問題。
腐蝕機(jī)理
造成鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕的原因有兩點(diǎn):一是煙氣中存在著三氧化硫;二是受熱面的金屬壁溫低于煙氣中的酸露點(diǎn)溫度。
鍋爐燃料中或多或少的都含有硫。當(dāng)燃用含硫量較多的燃料時(shí),燃料中的硫份在燃燒后,大部分變成二氧化硫,在一定條件下其中的少部分進(jìn)一步氧化成三氧化硫氣體。三氧化硫氣體與水蒸汽能結(jié)合成硫酸蒸汽,其凝結(jié)露點(diǎn)溫度高達(dá)120℃以上,露點(diǎn)溫度越高,煙氣含酸量愈大,腐蝕堵灰愈嚴(yán)重。當(dāng)空氣預(yù)熱器管壁溫度低于所生成的硫酸露點(diǎn)時(shí),硫酸就在管壁上凝結(jié)而產(chǎn)生腐蝕,叫做低溫腐蝕(見圖1)。金屬壁面被腐蝕的程度取決于硫酸凝結(jié)量的多少,濃度的大小和金屬壁面溫度的高低。硫酸象一層膠膜,一面粘在管壁上腐蝕,一面不斷粘著煙灰,形成多種硫酸鹽,并逐漸增厚,這就是低溫式結(jié)渣。
煤中含硫量的多少,影響鍋爐排煙溫度的選取。同時(shí),鑒于對(duì)鍋爐排煙熱損失與防止尾部受熱面低溫腐蝕等因素的綜合考慮,目前,裝有空氣預(yù)熱器的鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度一般為160~190℃。事實(shí)上,由于某些單位使用蒸汽時(shí)負(fù)荷變化較大,或長期低負(fù)荷運(yùn)行,引起操作不當(dāng),增加大量過剩空氣;設(shè)備失修,不及時(shí)清灰等原因而造成排煙溫度長期低于140℃,即煙氣露點(diǎn)之下。
從整個(gè)爐體煙氣流程來講,空氣預(yù)熱器煙氣通道截面較小,阻力較大,因此增加了形成堵灰結(jié)渣的可能性。當(dāng)松散性積灰在管內(nèi)粘附時(shí)間過長時(shí),就可能由松散轉(zhuǎn)為緊密性的積灰。這些積灰與空氣預(yù)熱器內(nèi)管壁作用生成硫酸鐵和亞硫酸鐵,就更增加了積灰結(jié)渣的牢固性。上述積灰性質(zhì)的變化,首先發(fā)生在逆流式空氣預(yù)熱器冷端(進(jìn)風(fēng)口一側(cè))的管內(nèi)壁上,原因是此處低溫空氣與低溫?zé)煔獾臒峤粨Q處,其管壁溫度較低,所以腐蝕和堵灰往往從管子冷端逐漸向熱端延伸,且多積聚在煙氣流速較低的四周死角。當(dāng)鍋爐開爐停爐頻繁而積灰結(jié)渣又沒有得到及時(shí)清除時(shí),腐蝕和積灰的速度必然加快。
預(yù)防及處理措施
為防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕堵灰,可從三個(gè)方面采取措施:
2.1.在燃料及燃燒產(chǎn)物方面
可從燃料及煙氣中除硫,防止三氧化硫的產(chǎn)生,以降低煙氣的露點(diǎn)溫度。
2.1.1.根本措施是從燃料及煙氣中除硫從目前來看,技術(shù)尚不成熟,實(shí)際應(yīng)用難度很大。工業(yè)鍋爐燃燒煤含硫量多數(shù)在1%~1.5%,有些可達(dá)3%~5%,因此鍋爐盡量不燃用含硫量大于2%的煤。
2.1.2.在鍋爐運(yùn)行過程中,盡量降低過剩空氣量,減少煙氣中的過剩氧,能顯著降低三氧化硫的生成量,相應(yīng)的煙氣露點(diǎn)溫度也降低了,這樣也就減少了低溫受熱面腐蝕的可能性。一般情況下燃燒室過剩空氣系數(shù)的臨界量約為1.05,低于此數(shù)對(duì)降低低溫腐蝕有顯著作用。
2.2.在鍋爐方面采用提高低溫受熱面的壁面溫度或使壁面溫度避開煙氣嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的辦法。
2.2.1.適當(dāng)提高排煙溫度提高鍋爐的排煙溫度,可以相應(yīng)提高空氣預(yù)熱器的壁溫,對(duì)大多數(shù)燃料要求壁溫達(dá)到105℃,可避免或減輕腐蝕。如提高空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度或提高省煤器入口水溫皆可。
2.2.2.要減少或避免鍋爐低負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行必然造成排煙溫度降低到煙氣露點(diǎn)以下,引起空氣預(yù)熱器管壁腐蝕。當(dāng)鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行時(shí),給煤量及排煙量均相應(yīng)加大,預(yù)熱器難以適應(yīng)煙塵排量驟增的要求,煙氣阻力增大,就會(huì)發(fā)生管內(nèi)積灰堵塞現(xiàn)象。2.2.3.改變受熱面的布置方式
(1)采用臥置管式空氣預(yù)熱器。臥置管式空氣預(yù)熱器,煙氣在管外沖刷,空氣在管內(nèi)流動(dòng)。臥式與立式相比較,在同樣的煙氣和空氣進(jìn)口溫度下,一般可提高壁溫10~30℃。
(2)改變傳熱方式。在常見的空氣預(yù)熱器中,為了達(dá)到使用較少的受熱面積而得到較高的預(yù)熱空氣溫度,一般均采用逆流布置方式。為了防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕,可將逆流傳熱改為順流傳熱方式或先順流后逆流傳熱方式。兩者均可以相應(yīng)提高空氣預(yù)熱器低溫段的金屬壁溫。
2.2.4.加強(qiáng)空氣預(yù)熱器的清灰工作,掌握積灰規(guī)律,定期除灰。既可增大煙氣流通面積,減少煙氣阻力,又相應(yīng)減少受熱面的腐蝕。在清理管子積灰時(shí),可用5%的堿水浸泡,然后用清水沖洗。為減少管子堵塞,可將管徑加粗,效果也較為理想。
2.3.利用防腐材料制作空氣預(yù)熱器
經(jīng)常使用的空氣預(yù)熱器有用硼硅玻璃管制作的和用鑄鐵管制作的。使用單位可根據(jù)具體情況制作使用。防止空氣預(yù)熱器腐蝕、積灰的方法很多,以上只是目前在防止鍋爐尾部受熱低溫腐蝕方面的常用方法,具體采用哪種方法,需視各單位情況而定。
3.結(jié)論
綜上所述,無論是管箱式空預(yù)器還是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器,解決如何防止空預(yù)器腐蝕堵灰最根本的問題是:
3.1.消除系統(tǒng)漏風(fēng)。
3.2.提高空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫,防止空預(yù)器的低溫腐蝕。
3.3.選擇好空預(yù)器的結(jié)構(gòu)布置使冷熱源換熱效果達(dá)到最佳,減少熱阻。
3.4.運(yùn)行中有定期對(duì)空預(yù)器除灰的設(shè)備。定期對(duì)空預(yù)器進(jìn)行檢查積灰情況。
3.5.根據(jù)煤種的不同調(diào)整燃燒及時(shí)除灰除渣
篇2:空預(yù)器堵灰原因分析防范措施
在企業(yè)中為提高經(jīng)濟(jì)效益,做到節(jié)能減排,提高鍋爐熱效率,以充分利用煙氣余熱,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率,工業(yè)鍋爐的尾部都加裝了空氣預(yù)熱器。但是作為鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器,通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低溫?zé)煔鈪^(qū)域,工作條件比較惡劣,容易出現(xiàn)低溫腐蝕和堵灰,從而影響鍋爐安全運(yùn)行。我們采用了當(dāng)今先進(jìn)的熱管技術(shù)對(duì)空預(yù)器進(jìn)行了改造,徹底解決了這一問題。
腐蝕機(jī)理
造成鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕的原因有兩點(diǎn):一是煙氣中存在著三氧化硫;二是受熱面的金屬壁溫低于煙氣中的酸露點(diǎn)溫度。
鍋爐燃料中或多或少的都含有硫。當(dāng)燃用含硫量較多的燃料時(shí),燃料中的硫份在燃燒后,大部分變成二氧化硫,在一定條件下其中的少部分進(jìn)一步氧化成三氧化硫氣體。三氧化硫氣體與水蒸汽能結(jié)合成硫酸蒸汽,其凝結(jié)露點(diǎn)溫度高達(dá)120℃以上,露點(diǎn)溫度越高,煙氣含酸量愈大,腐蝕堵灰愈嚴(yán)重。當(dāng)空氣預(yù)熱器管壁溫度低于所生成的硫酸露點(diǎn)時(shí),硫酸就在管壁上凝結(jié)而產(chǎn)生腐蝕,叫做低溫腐蝕(見圖1)。金屬壁面被腐蝕的程度取決于硫酸凝結(jié)量的多少,濃度的大小和金屬壁面溫度的高低。硫酸象一層膠膜,一面粘在管壁上腐蝕,一面不斷粘著煙灰,形成多種硫酸鹽,并逐漸增厚,這就是低溫式結(jié)渣。
煤中含硫量的多少,影響鍋爐排煙溫度的選取。同時(shí),鑒于對(duì)鍋爐排煙熱損失與防止尾部受熱面低溫腐蝕等因素的綜合考慮,目前,裝有空氣預(yù)熱器的鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度一般為160~190℃。事實(shí)上,由于某些單位使用蒸汽時(shí)負(fù)荷變化較大,或長期低負(fù)荷運(yùn)行,引起操作不當(dāng),增加大量過剩空氣;設(shè)備失修,不及時(shí)清灰等原因而造成排煙溫度長期低于140℃,即煙氣露點(diǎn)之下。
從整個(gè)爐體煙氣流程來講,空氣預(yù)熱器煙氣通道截面較小,阻力較大,因此增加了形成堵灰結(jié)渣的可能性。當(dāng)松散性積灰在管內(nèi)粘附時(shí)間過長時(shí),就可能由松散轉(zhuǎn)為緊密性的積灰。這些積灰與空氣預(yù)熱器內(nèi)管壁作用生成硫酸鐵和亞硫酸鐵,就更增加了積灰結(jié)渣的牢固性。上述積灰性質(zhì)的變化,首先發(fā)生在逆流式空氣預(yù)熱器冷端(進(jìn)風(fēng)口一側(cè))的管內(nèi)壁上,原因是此處低溫空氣與低溫?zé)煔獾臒峤粨Q處,其管壁溫度較低,所以腐蝕和堵灰往往從管子冷端逐漸向熱端延伸,且多積聚在煙氣流速較低的四周死角。當(dāng)鍋爐開爐停爐頻繁而積灰結(jié)渣又沒有得到及時(shí)清除時(shí),腐蝕和積灰的速度必然加快。
預(yù)防及處理措施
為防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕堵灰,可從三個(gè)方面采取措施:
2.1.在燃料及燃燒產(chǎn)物方面
可從燃料及煙氣中除硫,防止三氧化硫的產(chǎn)生,以降低煙氣的露點(diǎn)溫度。
2.1.1.根本措施是從燃料及煙氣中除硫從目前來看,技術(shù)尚不成熟,實(shí)際應(yīng)用難度很大。工業(yè)鍋爐燃燒煤含硫量多數(shù)在1%~1.5%,有些可達(dá)3%~5%,因此鍋爐盡量不燃用含硫量大于2%的煤。
2.1.2.在鍋爐運(yùn)行過程中,盡量降低過剩空氣量,減少煙氣中的過剩氧,能顯著降低三氧化硫的生成量,相應(yīng)的煙氣露點(diǎn)溫度也降低了,這樣也就減少了低溫受熱面腐蝕的可能性。一般情況下燃燒室過剩空氣系數(shù)的臨界量約為1.05,低于此數(shù)對(duì)降低低溫腐蝕有顯著作用。
2.2.在鍋爐方面采用提高低溫受熱面的壁面溫度或使壁面溫度避開煙氣嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的辦法。
2.2.1.適當(dāng)提高排煙溫度提高鍋爐的排煙溫度,可以相應(yīng)提高空氣預(yù)熱器的壁溫,對(duì)大多數(shù)燃料要求壁溫達(dá)到105℃,可避免或減輕腐蝕。如提高空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度或提高省煤器入口水溫皆可。
2.2.2.要減少或避免鍋爐低負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行必然造成排煙溫度降低到煙氣露點(diǎn)以下,引起空氣預(yù)熱器管壁腐蝕。當(dāng)鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行時(shí),給煤量及排煙量均相應(yīng)加大,預(yù)熱器難以適應(yīng)煙塵排量驟增的要求,煙氣阻力增大,就會(huì)發(fā)生管內(nèi)積灰堵塞現(xiàn)象。2.2.3.改變受熱面的布置方式
(1)采用臥置管式空氣預(yù)熱器。臥置管式空氣預(yù)熱器,煙氣在管外沖刷,空氣在管內(nèi)流動(dòng)。臥式與立式相比較,在同樣的煙氣和空氣進(jìn)口溫度下,一般可提高壁溫10~30℃。
(2)改變傳熱方式。在常見的空氣預(yù)熱器中,為了達(dá)到使用較少的受熱面積而得到較高的預(yù)熱空氣溫度,一般均采用逆流布置方式。為了防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕,可將逆流傳熱改為順流傳熱方式或先順流后逆流傳熱方式。兩者均可以相應(yīng)提高空氣預(yù)熱器低溫段的金屬壁溫。
2.2.4.加強(qiáng)空氣預(yù)熱器的清灰工作,掌握積灰規(guī)律,定期除灰。既可增大煙氣流通面積,減少煙氣阻力,又相應(yīng)減少受熱面的腐蝕。在清理管子積灰時(shí),可用5%的堿水浸泡,然后用清水沖洗。為減少管子堵塞,可將管徑加粗,效果也較為理想。
2.3.利用防腐材料制作空氣預(yù)熱器
經(jīng)常使用的空氣預(yù)熱器有用硼硅玻璃管制作的和用鑄鐵管制作的。使用單位可根據(jù)具體情況制作使用。防止空氣預(yù)熱器腐蝕、積灰的方法很多,以上只是目前在防止鍋爐尾部受熱低溫腐蝕方面的常用方法,具體采用哪種方法,需視各單位情況而定。
3.結(jié)論
綜上所述,無論是管箱式空預(yù)器還是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器,解決如何防止空預(yù)器腐蝕堵灰最根本的問題是:
3.1.消除系統(tǒng)漏風(fēng)。
3.2.提高空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫,防止空預(yù)器的低溫腐蝕。
3.3.選擇好空預(yù)器的結(jié)構(gòu)布置使冷熱源換熱效果達(dá)到最佳,減少熱阻。
3.4.運(yùn)行中有定期對(duì)空預(yù)器除灰的設(shè)備。定期對(duì)空預(yù)器進(jìn)行檢查積灰情況。
3.5.根據(jù)煤種的不同調(diào)整燃燒及時(shí)除灰除渣
篇3:回采工作面頂板事故原因分析控制措施
回采工作面是煤礦井下生產(chǎn)的第一線,提高工作面的單產(chǎn)是提高礦井原煤產(chǎn)量和降低原煤成本的關(guān)鍵。但是,在回采工作面推進(jìn)過程中,經(jīng)常有突然涌水、火災(zāi)、瓦斯、煤塵爆炸和大面積冒頂?shù)葹?zāi)害的侵?jǐn)_。其中,頂板事故則是影響工作面生產(chǎn)的一大隱患。由于各種頂板事故的原因是不盡相同的,它們的顯現(xiàn)形式也有差異。因此,正確區(qū)分各種頂板事故,掌握相應(yīng)的措施,對(duì)回采工作面安全生產(chǎn)以及提高礦井原煤產(chǎn)量都有著重要的意義。
1局部冒頂事故的原因及其預(yù)防措施
在回采工作面推進(jìn)過程中局部冒頂事故時(shí)有發(fā)生,這類事故發(fā)生在破碎頂板的條件下(如頁巖、煤頂、再生頂板等)。根據(jù)回采工作面的回采工藝過程和事故產(chǎn)生的原因不同,這類事故又可分為:采煤過程中發(fā)生的局部冒頂事故和回柱過程中發(fā)生的局部冒頂事故。
1.1事故原因分析
采煤過程中發(fā)生的局部冒頂事故,主要原因是由于采煤過程中破碎頂板沒有得到及時(shí)支護(hù),頂板大面積出露和頂板懸露的時(shí)間過長,而導(dǎo)致直接頂受壓變形,遭到破壞,或者,雖然對(duì)破碎頂板進(jìn)行了及時(shí)支護(hù),但由于支柱支設(shè)質(zhì)量不好而造成了直接頂局部冒頂。回柱過程中發(fā)生的局部冒頂事故,主要原因是因回柱操作方式不合理,先回承壓柱,引起周圍破碎頂板冒落,導(dǎo)致大塊研石推倒支柱,使鄰近破碎頂板失去支護(hù)而造成的。
1.2預(yù)防措施
(1)在摸清頂板性質(zhì)的基礎(chǔ)上,認(rèn)真做好破碎頂板情況的預(yù)測預(yù)報(bào)工作。采煤過程中要強(qiáng)化安全防范意識(shí),認(rèn)真觀察頂板變形情況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理,不留后患。
(2)合理選擇工作面推進(jìn)方向和回采工藝方式。為了防止頂板出露后因下沉量加大,破碎加劇,而導(dǎo)致頂板冒落,回采工作面要盡量垂直裂隙推進(jìn)。在回采工藝方式上,如果采用炮采,應(yīng)當(dāng)采取小范圍放小煤“開窗口,的方式,防止頂板大面積出露;如果是機(jī)采應(yīng)選擇單滾筒采煤機(jī),盡量減少無立柱空間的寬度,減少頂板出露面積。
(3)采取合理的支護(hù)方式。在回采工作面推進(jìn)過程中,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明在破碎頂板條件下,支護(hù)時(shí),首先必須支護(hù)好剛裸露的頂板。因此,對(duì)采煤后出露的頂板要及時(shí)支護(hù),在支護(hù)方法上,應(yīng)盡量垂直裂隙掛梁,并且,合理的支護(hù)密度應(yīng)保證與裂隙間距相適應(yīng)。
(4)加強(qiáng)支柱的支設(shè)質(zhì)量。當(dāng)支柱支設(shè)的質(zhì)量較差時(shí),由于頂板受力不均勻,造成個(gè)別區(qū)域應(yīng)力集中,破壞了頂板完整性。或支設(shè)支柱時(shí),支柱的初撐力不足,使頂板在暴露初期產(chǎn)生了過大的離層或者過早的斷裂,破壞了頂板自身的完整性,造成局部冒頂。因此,在支設(shè)支柱時(shí),不能將支柱支在浮研上,必須找真頂和實(shí)底支設(shè)支架,保證支架的整體工作特性。另外,要盡量增大支柱的初撐力,目前一般認(rèn)為初撐力為工作阻力的50%比較適宜。
(5)采取正確的回柱方法。采取正確的回柱方法是防止頂板冒落的重要環(huán)節(jié)。在回采過程中,必須嚴(yán)格執(zhí)行工作面的操作規(guī)程,采取正確的回柱方法,以確保支柱承載均勻,防止頂板壓力向局部支柱集中,使支柱承載不均勻,造成局部頂板破碎給回柱工作帶來困難。
2直接頂運(yùn)動(dòng)造成的切頂垮面事故原因及其控制措施
2.1事故發(fā)生的條件
(1)煤層條件。頂板垮面事故大多數(shù)發(fā)生在煤層厚度超過1.5m,煤層傾角大于20o的單一煤層,或煤層下分層開采時(shí)。在這種情況下,煤層頂板有足夠的運(yùn)動(dòng)空間,頂板在自重的作用下沿傾斜方向會(huì)產(chǎn)生較大的下滑力。此時(shí),在下滑力的牽引下,頂板容易出現(xiàn)裂隙而加劇破碎。
(2)開采技術(shù)條件。在老頂來壓之前,由于這個(gè)階段頂板下沉量小,支架上的壓力較小,直接頂容易離層,造成支架穩(wěn)定性降低,且容易被推倒,或由于采空區(qū)冒落波及采場推倒支柱;在采煤、放頂過程中引起工作面發(fā)生局部冒頂事故,使頂板失去下部巖層對(duì)它的依托和上部巖層對(duì)它的牽制作用;工作面支護(hù)不合理,支柱初撐力低,輔助結(jié)構(gòu)壓縮量大,支柱鉆底,造成頂板離層,以及由于支護(hù)方式不當(dāng),支柱反力方向不對(duì),穩(wěn)定性低,造成了回采工作面支架沒有阻止頂板沿傾斜下滑的能力。
2.2控制措施
(1)必須加強(qiáng)回采工作面日常頂板管理工作,防止回采工作面局部冒頂事故的發(fā)生。
(2)做好頂板情況的預(yù)測預(yù)報(bào)工作。首先,加強(qiáng)對(duì)頂板的下滑可能性進(jìn)行預(yù)測,預(yù)測煤頂板是否存在下滑的煤層條件;頂板在傾斜方向上是否被切斷而失去上部的牽制作用;是否存在有允許頂板下滑的空間。其次,根據(jù)煤壁片幫、頂板下沉量及支柱載荷有明顯變化等現(xiàn)象,對(duì)頂板可能下滑的地點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行判斷,及時(shí)進(jìn)行控制和管理。
(3)進(jìn)行正確的支護(hù)控制設(shè)計(jì)。頂板沿傾斜方向的下滑力一般可由下式估算:
T=Qsin*=MLlrsin*
式中M—下滑的直接頂厚度,m;
L—回采工作面控頂距,m;
l—頂板沿傾斜方向可能下滑的范圍,m;
*—煤層傾角,o;
r—直接頂容重,t/m3
根據(jù)上式估算的下滑力大小,確定增加傾斜抬棚的數(shù)量,以提高對(duì)抗頂板下滑的能力,提高支柱的初撐力,保證足夠的支護(hù)阻力,防止直接頂離層;另外,也可沿切頂線,架設(shè)叢柱或排柱,控制頂板下沉。實(shí)踐證明,在條件允許的情況下,采用單體液壓支柱或金屬摩擦支柱加傾斜抬棚控制頂板,效果顯著。
(4)注意支架支護(hù)的效果。回采工作面支架支護(hù),必須與礦壓顯現(xiàn)情況相適應(yīng),支護(hù)時(shí),支柱必須有一定的迎山角。
總之,對(duì)于回采工作面頂板事故應(yīng)采取綜合性的預(yù)防措施,同時(shí),還要根據(jù)煤層的具體地質(zhì)條件,特別是煤層頂板條件,選擇合理有效的技術(shù)措施,才能很好地防止頂板事故的發(fā)生,取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。