空预器堵灰原因分析防范措施
在企业中为提高经济效益,做到节能减排,提高锅炉热效率,以充分利用烟气余热,降低排烟温度,提高锅炉热效率,工业锅炉的尾部都加装了空气预热器。但是作为锅炉尾部的空气预热器,通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低温烟气区域,工作条件比较恶劣,容易出现低温腐蚀和堵灰,从而影响锅炉安全运行。我们采用了当今先进的热管技术对空预器进行了改造,彻底解决了这一问题。
腐蚀机理
造成锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因有两点:一是烟气中存在着三氧化硫;二是受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。
锅炉燃料中或多或少的都含有硫。当燃用含硫量较多的燃料时,燃料中的硫份在燃烧后,大部分变成二氧化硫,在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫气体。三氧化硫气体与水蒸汽能结合成硫酸蒸汽,其凝结露点温度高达120℃以上,露点温度越高,烟气含酸量愈大,腐蚀堵灰愈严重。当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时,硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀,叫做低温腐蚀(见图1)。金属壁面被腐蚀的程度取决于硫酸凝结量的多少,浓度的大小和金属壁面温度的高低。硫酸象一层胶膜,一面粘在管壁上腐蚀,一面不断粘着烟灰,形成多种硫酸盐,并逐渐增厚,这就是低温式结渣。
煤中含硫量的多少,影响锅炉排烟温度的选取。同时,鉴于对锅炉排烟热损失与防止尾部受热面低温腐蚀等因素的综合考虑,目前,装有空气预热器的锅炉设计排烟温度一般为160~190℃。事实上,由于某些单位使用蒸汽时负荷变化较大,或长期低负荷运行,引起操作不当,增加大量过剩空气;设备失修,不及时清灰等原因而造成排烟温度长期低于140℃,即烟气露点之下。
从整个炉体烟气流程来讲,空气预热器烟气通道截面较小,阻力较大,因此增加了形成堵灰结渣的可能性。当松散性积灰在管内粘附时间过长时,就可能由松散转为紧密性的积灰。这些积灰与空气预热器内管壁作用生成硫酸铁和亚硫酸铁,就更增加了积灰结渣的牢固性。上述积灰性质的变化,首先发生在逆流式空气预热器冷端(进风口一侧)的管内壁上,原因是此处低温空气与低温烟气的热交换处,其管壁温度较低,所以腐蚀和堵灰往往从管子冷端逐渐向热端延伸,且多积聚在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开炉停炉频繁而积灰结渣又没有得到及时清除时,腐蚀和积灰的速度必然加快。
预防及处理措施
为防止空气预热器的低温腐蚀堵灰,可从三个方面采取措施:
2.1.在燃料及燃烧产物方面
可从燃料及烟气中除硫,防止三氧化硫的产生,以降低烟气的露点温度。
2.1.1.根本措施是从燃料及烟气中除硫从目前来看,技术尚不成熟,实际应用难度很大。工业锅炉燃烧煤含硫量多数在1%~1.5%,有些可达3%~5%,因此锅炉尽量不燃用含硫量大于2%的煤。
2.1.2.在锅炉运行过程中,尽量降低过剩空气量,减少烟气中的过剩氧,能显著降低三氧化硫的生成量,相应的烟气露点温度也降低了,这样也就减少了低温受热面腐蚀的可能性。一般情况下燃烧室过剩空气系数的临界量约为1.05,低于此数对降低低温腐蚀有显著作用。
2.2.在锅炉方面采用提高低温受热面的壁面温度或使壁面温度避开烟气严重腐蚀区域的办法。
2.2.1.适当提高排烟温度提高锅炉的排烟温度,可以相应提高空气预热器的壁温,对大多数燃料要求壁温达到105℃,可避免或减轻腐蚀。如提高空气预热器进风温度或提高省煤器入口水温皆可。
2.2.2.要减少或避免锅炉低负荷或超负荷运行锅炉低负荷运行必然造成排烟温度降低到烟气露点以下,引起空气预热器管壁腐蚀。当锅炉超负荷运行时,给煤量及排烟量均相应加大,预热器难以适应烟尘排量骤增的要求,烟气阻力增大,就会发生管内积灰堵塞现象。2.2.3.改变受热面的布置方式
(1)采用卧置管式空气预热器。卧置管式空气预热器,烟气在管外冲刷,空气在管内流动。卧式与立式相比较,在同样的烟气和空气进口温度下,一般可提高壁温10~30℃。
(2)改变传热方式。在常见的空气预热器中,为了达到使用较少的受热面积而得到较高的预热空气温度,一般均采用逆流布置方式。为了防止空气预热器的低温腐蚀,可将逆流传热改为顺流传热方式或先顺流后逆流传热方式。两者均可以相应提高空气预热器低温段的金属壁温。
2.2.4.加强空气预热器的清灰工作,掌握积灰规律,定期除灰。既可增大烟气流通面积,减少烟气阻力,又相应减少受热面的腐蚀。在清理管子积灰时,可用5%的碱水浸泡,然后用清水冲洗。为减少管子堵塞,可将管径加粗,效果也较为理想。
2.3.利用防腐材料制作空气预热器
经常使用的空气预热器有用硼硅玻璃管制作的和用铸铁管制作的。使用单位可根据具体情况制作使用。防止空气预热器腐蚀、积灰的方法很多,以上只是目前在防止锅炉尾部受热低温腐蚀方面的常用方法,具体采用哪种方法,需视各单位情况而定。
3.结论
综上所述,无论是管箱式空预器还是回转式空预器,解决如何防止空预器腐蚀堵灰最根本的问题是:
3.1.消除系统漏风。
3.2.提高空预器进口风温,防止空预器的低温腐蚀。
3.3.选择好空预器的结构布置使冷热源换热效果达到最佳,减少热阻。
3.4.运行中有定期对空预器除灰的设备。定期对空预器进行检查积灰情况。
3.5.根据煤种的不同调整燃烧及时除灰除渣
篇2:空预器堵灰原因分析防范措施
在企业中为提高经济效益,做到节能减排,提高锅炉热效率,以充分利用烟气余热,降低排烟温度,提高锅炉热效率,工业锅炉的尾部都加装了空气预热器。但是作为锅炉尾部的空气预热器,通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低温烟气区域,工作条件比较恶劣,容易出现低温腐蚀和堵灰,从而影响锅炉安全运行。我们采用了当今先进的热管技术对空预器进行了改造,彻底解决了这一问题。
腐蚀机理
造成锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因有两点:一是烟气中存在着三氧化硫;二是受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。
锅炉燃料中或多或少的都含有硫。当燃用含硫量较多的燃料时,燃料中的硫份在燃烧后,大部分变成二氧化硫,在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫气体。三氧化硫气体与水蒸汽能结合成硫酸蒸汽,其凝结露点温度高达120℃以上,露点温度越高,烟气含酸量愈大,腐蚀堵灰愈严重。当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时,硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀,叫做低温腐蚀(见图1)。金属壁面被腐蚀的程度取决于硫酸凝结量的多少,浓度的大小和金属壁面温度的高低。硫酸象一层胶膜,一面粘在管壁上腐蚀,一面不断粘着烟灰,形成多种硫酸盐,并逐渐增厚,这就是低温式结渣。
煤中含硫量的多少,影响锅炉排烟温度的选取。同时,鉴于对锅炉排烟热损失与防止尾部受热面低温腐蚀等因素的综合考虑,目前,装有空气预热器的锅炉设计排烟温度一般为160~190℃。事实上,由于某些单位使用蒸汽时负荷变化较大,或长期低负荷运行,引起操作不当,增加大量过剩空气;设备失修,不及时清灰等原因而造成排烟温度长期低于140℃,即烟气露点之下。
从整个炉体烟气流程来讲,空气预热器烟气通道截面较小,阻力较大,因此增加了形成堵灰结渣的可能性。当松散性积灰在管内粘附时间过长时,就可能由松散转为紧密性的积灰。这些积灰与空气预热器内管壁作用生成硫酸铁和亚硫酸铁,就更增加了积灰结渣的牢固性。上述积灰性质的变化,首先发生在逆流式空气预热器冷端(进风口一侧)的管内壁上,原因是此处低温空气与低温烟气的热交换处,其管壁温度较低,所以腐蚀和堵灰往往从管子冷端逐渐向热端延伸,且多积聚在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开炉停炉频繁而积灰结渣又没有得到及时清除时,腐蚀和积灰的速度必然加快。
预防及处理措施
为防止空气预热器的低温腐蚀堵灰,可从三个方面采取措施:
2.1.在燃料及燃烧产物方面
可从燃料及烟气中除硫,防止三氧化硫的产生,以降低烟气的露点温度。
2.1.1.根本措施是从燃料及烟气中除硫从目前来看,技术尚不成熟,实际应用难度很大。工业锅炉燃烧煤含硫量多数在1%~1.5%,有些可达3%~5%,因此锅炉尽量不燃用含硫量大于2%的煤。
2.1.2.在锅炉运行过程中,尽量降低过剩空气量,减少烟气中的过剩氧,能显著降低三氧化硫的生成量,相应的烟气露点温度也降低了,这样也就减少了低温受热面腐蚀的可能性。一般情况下燃烧室过剩空气系数的临界量约为1.05,低于此数对降低低温腐蚀有显著作用。
2.2.在锅炉方面采用提高低温受热面的壁面温度或使壁面温度避开烟气严重腐蚀区域的办法。
2.2.1.适当提高排烟温度提高锅炉的排烟温度,可以相应提高空气预热器的壁温,对大多数燃料要求壁温达到105℃,可避免或减轻腐蚀。如提高空气预热器进风温度或提高省煤器入口水温皆可。
2.2.2.要减少或避免锅炉低负荷或超负荷运行锅炉低负荷运行必然造成排烟温度降低到烟气露点以下,引起空气预热器管壁腐蚀。当锅炉超负荷运行时,给煤量及排烟量均相应加大,预热器难以适应烟尘排量骤增的要求,烟气阻力增大,就会发生管内积灰堵塞现象。2.2.3.改变受热面的布置方式
(1)采用卧置管式空气预热器。卧置管式空气预热器,烟气在管外冲刷,空气在管内流动。卧式与立式相比较,在同样的烟气和空气进口温度下,一般可提高壁温10~30℃。
(2)改变传热方式。在常见的空气预热器中,为了达到使用较少的受热面积而得到较高的预热空气温度,一般均采用逆流布置方式。为了防止空气预热器的低温腐蚀,可将逆流传热改为顺流传热方式或先顺流后逆流传热方式。两者均可以相应提高空气预热器低温段的金属壁温。
2.2.4.加强空气预热器的清灰工作,掌握积灰规律,定期除灰。既可增大烟气流通面积,减少烟气阻力,又相应减少受热面的腐蚀。在清理管子积灰时,可用5%的碱水浸泡,然后用清水冲洗。为减少管子堵塞,可将管径加粗,效果也较为理想。
2.3.利用防腐材料制作空气预热器
经常使用的空气预热器有用硼硅玻璃管制作的和用铸铁管制作的。使用单位可根据具体情况制作使用。防止空气预热器腐蚀、积灰的方法很多,以上只是目前在防止锅炉尾部受热低温腐蚀方面的常用方法,具体采用哪种方法,需视各单位情况而定。
3.结论
综上所述,无论是管箱式空预器还是回转式空预器,解决如何防止空预器腐蚀堵灰最根本的问题是:
3.1.消除系统漏风。
3.2.提高空预器进口风温,防止空预器的低温腐蚀。
3.3.选择好空预器的结构布置使冷热源换热效果达到最佳,减少热阻。
3.4.运行中有定期对空预器除灰的设备。定期对空预器进行检查积灰情况。
3.5.根据煤种的不同调整燃烧及时除灰除渣
篇3:回采工作面顶板事故原因分析控制措施
回采工作面是煤矿井下生产的第一线,提高工作面的单产是提高矿井原煤产量和降低原煤成本的关键。但是,在回采工作面推进过程中,经常有突然涌水、火灾、瓦斯、煤尘爆炸和大面积冒顶等灾害的侵扰。其中,顶板事故则是影响工作面生产的一大隐患。由于各种顶板事故的原因是不尽相同的,它们的显现形式也有差异。因此,正确区分各种顶板事故,掌握相应的措施,对回采工作面安全生产以及提高矿井原煤产量都有着重要的意义。
1局部冒顶事故的原因及其预防措施
在回采工作面推进过程中局部冒顶事故时有发生,这类事故发生在破碎顶板的条件下(如页岩、煤顶、再生顶板等)。根据回采工作面的回采工艺过程和事故产生的原因不同,这类事故又可分为:采煤过程中发生的局部冒顶事故和回柱过程中发生的局部冒顶事故。
1.1事故原因分析
采煤过程中发生的局部冒顶事故,主要原因是由于采煤过程中破碎顶板没有得到及时支护,顶板大面积出露和顶板悬露的时间过长,而导致直接顶受压变形,遭到破坏,或者,虽然对破碎顶板进行了及时支护,但由于支柱支设质量不好而造成了直接顶局部冒顶。回柱过程中发生的局部冒顶事故,主要原因是因回柱操作方式不合理,先回承压柱,引起周围破碎顶板冒落,导致大块研石推倒支柱,使邻近破碎顶板失去支护而造成的。
1.2预防措施
(1)在摸清顶板性质的基础上,认真做好破碎顶板情况的预测预报工作。采煤过程中要强化安全防范意识,认真观察顶板变形情况,发现问题及时处理,不留后患。
(2)合理选择工作面推进方向和回采工艺方式。为了防止顶板出露后因下沉量加大,破碎加剧,而导致顶板冒落,回采工作面要尽量垂直裂隙推进。在回采工艺方式上,如果采用炮采,应当采取小范围放小煤“开窗口,的方式,防止顶板大面积出露;如果是机采应选择单滚筒采煤机,尽量减少无立柱空间的宽度,减少顶板出露面积。
(3)采取合理的支护方式。在回采工作面推进过程中,实践经验证明在破碎顶板条件下,支护时,首先必须支护好刚裸露的顶板。因此,对采煤后出露的顶板要及时支护,在支护方法上,应尽量垂直裂隙挂梁,并且,合理的支护密度应保证与裂隙间距相适应。
(4)加强支柱的支设质量。当支柱支设的质量较差时,由于顶板受力不均匀,造成个别区域应力集中,破坏了顶板完整性。或支设支柱时,支柱的初撑力不足,使顶板在暴露初期产生了过大的离层或者过早的断裂,破坏了顶板自身的完整性,造成局部冒顶。因此,在支设支柱时,不能将支柱支在浮研上,必须找真顶和实底支设支架,保证支架的整体工作特性。另外,要尽量增大支柱的初撑力,目前一般认为初撑力为工作阻力的50%比较适宜。
(5)采取正确的回柱方法。采取正确的回柱方法是防止顶板冒落的重要环节。在回采过程中,必须严格执行工作面的操作规程,采取正确的回柱方法,以确保支柱承载均匀,防止顶板压力向局部支柱集中,使支柱承载不均匀,造成局部顶板破碎给回柱工作带来困难。
2直接顶运动造成的切顶垮面事故原因及其控制措施
2.1事故发生的条件
(1)煤层条件。顶板垮面事故大多数发生在煤层厚度超过1.5m,煤层倾角大于20o的单一煤层,或煤层下分层开采时。在这种情况下,煤层顶板有足够的运动空间,顶板在自重的作用下沿倾斜方向会产生较大的下滑力。此时,在下滑力的牵引下,顶板容易出现裂隙而加剧破碎。
(2)开采技术条件。在老顶来压之前,由于这个阶段顶板下沉量小,支架上的压力较小,直接顶容易离层,造成支架稳定性降低,且容易被推倒,或由于采空区冒落波及采场推倒支柱;在采煤、放顶过程中引起工作面发生局部冒顶事故,使顶板失去下部岩层对它的依托和上部岩层对它的牵制作用;工作面支护不合理,支柱初撑力低,辅助结构压缩量大,支柱钻底,造成顶板离层,以及由于支护方式不当,支柱反力方向不对,稳定性低,造成了回采工作面支架没有阻止顶板沿倾斜下滑的能力。
2.2控制措施
(1)必须加强回采工作面日常顶板管理工作,防止回采工作面局部冒顶事故的发生。
(2)做好顶板情况的预测预报工作。首先,加强对顶板的下滑可能性进行预测,预测煤顶板是否存在下滑的煤层条件;顶板在倾斜方向上是否被切断而失去上部的牵制作用;是否存在有允许顶板下滑的空间。其次,根据煤壁片帮、顶板下沉量及支柱载荷有明显变化等现象,对顶板可能下滑的地点和时间进行判断,及时进行控制和管理。
(3)进行正确的支护控制设计。顶板沿倾斜方向的下滑力一般可由下式估算:
T=Qsin*=MLlrsin*
式中M—下滑的直接顶厚度,m;
L—回采工作面控顶距,m;
l—顶板沿倾斜方向可能下滑的范围,m;
*—煤层倾角,o;
r—直接顶容重,t/m3
根据上式估算的下滑力大小,确定增加倾斜抬棚的数量,以提高对抗顶板下滑的能力,提高支柱的初撑力,保证足够的支护阻力,防止直接顶离层;另外,也可沿切顶线,架设丛柱或排柱,控制顶板下沉。实践证明,在条件允许的情况下,采用单体液压支柱或金属摩擦支柱加倾斜抬棚控制顶板,效果显著。
(4)注意支架支护的效果。回采工作面支架支护,必须与矿压显现情况相适应,支护时,支柱必须有一定的迎山角。
总之,对于回采工作面顶板事故应采取综合性的预防措施,同时,还要根据煤层的具体地质条件,特别是煤层顶板条件,选择合理有效的技术措施,才能很好地防止顶板事故的发生,取得良好的技术经济效果。