ボイラーのスラグおよびファウリング問題の一般的な原因

ボイラーのスラグや汚れ、そしてそれに伴うスートブロワーの頻繁な稼働は、発電所の信頼性と効率に悪影響を与える可能性のある主要な運転および保守要因の一部です。

ボイラーのスラグと汚れは、石炭火力発電所のメンテナンスにおける頭痛の最も一般的な原因の 1 つです。 問題を完全になくすことはできませんが、適切な運用とメンテナンスの実践に従うことで、問題に対処する時間と手間を大幅に削減できます。

スラグや汚れの原因と修正に入る前に、スラグとは何かを確認しましょう。

スラグは、石炭の燃焼後に残る溶融灰および不燃性の副産物です。 材料が特定の温度まで冷えると、水壁などの炉の構成要素に付着することがあります。これをスラグと呼びます。

微粉炭を燃料とするボイラーは、水壁上の液相スラグを許容できる大きな炉キャビティを備えて設計されています。 ただし、炉の出口は、スラグが軟化温度以下に冷却される程度に十分に低い温度にする必要があります。

一般的な瀝青燃料灰の溶融温度は、米国材料試験協会 (ASTM) 規格 D1857 を使用して決定されます。 テストを実施するには、円錐形の灰を実験室炉に入れ、炉をゆっくりと加熱します。 灰円錐が変形するときの炉の温度が 4 点で記録されます。

最初の点、つまり灰円錐の点が鈍くなるときの温度は、「初期変形温度」と呼ばれます。 炉をさらに加熱すると、灰が柔らかくなり、円錐の高さ (H) が幅 (W) と等しくなる温度が記録されます。 この値を「軟化温度」といいます。 加熱が続くと、灰円錐は H = 1/2 W までさらにたわみます。この温度は「半球温度」と呼ばれます。 最後に、灰の円錐が液体になるときの温度が記録され、灰の「流体温度」と呼ばれます。

現代の研究室では、この方法が最初に開発された当時よりもさらに高度な炉が使用されていますが、灰溶融温度の報告は、依然として同じ 4 つの灰溶融レベル (初期変形、軟化、半球、流体) を使用して完了されます。

実験室試験の目的は、灰がボイラー炉のさまざまな部分にあるときのおおよその状態を判断することです。 スラグやファウリングの場合、最も重要な問題は、炉のガスまたは「燃焼生成物」を、灰がベタベタしすぎない温度で炉から排出することです。 適切な近似値は、炉の出口ガスが灰の軟化温度よりも約 100°F ～ 150°F 低いことです。

炉出口ガスが流体温度を超えている炉を見たことがありますが、液相灰が過熱器と再熱器を通って流れるボイラーを運転することは可能ですが、石炭灰の腐食と再加熱器の必要性の理由からお勧めできません。灰の堆積を軽減するための、ほぼ連続的な長い格納式スートブロー。

「ファウリング」とは通常、ガスが炉から出た後の対流経路で発生する堆積物を指します。 汚れは一般に、過熱器と再熱器の管の前縁 (図 1)、特に金属表面温度が 1,000°F を超える出口脚に形成される灰の燃え殻や堆積物が原因であると考えられています。 堆積物はスートブローによって除去されます。

長い格納式のスートブロワーを使用して灰の堆積物を吹き飛ばす場合、灰の粒子が排ガス流に混入して燃え殻が生成され、選択接触還元 (SCR) 触媒の流路が詰まり、エアヒーターバスケットが詰まり、ボイラーチューブに橋がかかる可能性があります。対流パス中。 通常、スラグが発生しやすいボイラーの領域は、バーナー ベルトから炉出口までです。

熱は最も熱いものから最も冷たいものへと流れるため、1,000F ～ 1,100F の過熱蒸気と再熱蒸気出口を生成するには、炉出口ガス温度 (FEGT) が再熱器ガス入口で約 1,500F 以上である必要があります。再加熱器と過熱器を使用して、必要な蒸気温度を生成します。 したがって、スラグを発生させずに望ましい蒸気温度を達成するには、微粉炭燃料ボイラーの FEGT のスイート スポットは約 2,150°F ～ 2,250°F でなければなりません。 2,150F 未満では、設計上の蒸気温度を達成することが困難になります。 バルクガスベースで 2,250F を超えると、一部の燃料の灰の融解温度に近くなります。