DZH生物質鍋爐高溫運行下爐管過熱困境解析

在能源需求日益增長且環保要求愈發嚴格的當下，生物質能作為一種清潔、可再生能源，其利用設備 DZH 生物質鍋爐的應用愈發廣泛。然而，DZH生物質鍋爐在高溫運行時，爐管過熱問題成為影響其穩定、高效運行的關鍵因素，需深入剖析并探尋有效解決策略。

一、爐管過熱引發的危害

（一）直接威脅設備安全

爐管長期處于過熱狀態，金屬材料的金相組織會發生顯著變化。例如，常見的珠光體球化現象，會使金屬強度和韌性下降，蠕變速度加快。當爐管承受的蒸汽壓力超出其因過熱而降低后的承載能力時，極易發生爆管事故。一旦爆管，不僅會導致蒸汽泄漏，引發生產中斷，還可能對周邊設備及操作人員造成嚴重安全威脅，如燙傷、設備損壞等。據相關統計，因爐管過熱爆管導致的鍋爐事故，在工業鍋爐事故中占比較高，給企業帶來巨大經濟損失。

（二）嚴重降低運行效率

爐管過熱會致使熱傳遞效率大幅下降。正常情況下，爐管將燃料燃燒產生的熱量高效傳遞給管內介質（如水或蒸汽），但過熱后，爐管表面會形成氧化皮，增加熱阻。同時，過熱可能引發爐管變形，影響管內介質的流動狀態，出現流動不暢甚至局部停滯現象，進一步削弱熱傳遞效果。這就使得為達到相同的蒸汽產量或溫度，需要消耗更多的生物質燃料，導致能源浪費，運行成本大幅增加。例如，某企業的 DZH 生物質鍋爐因爐管過熱問題未及時解決，一個月內燃料消耗增加了 15%，經濟效益明顯下滑。

二、爐管過熱的成因剖析

（一）燃料特性因素

1. 堿金屬與氯元素的腐蝕作用：生物質燃料通常含有較多的堿金屬（如鉀、鈉等）以及一定量的氯元素。在高溫燃燒過程中，堿金屬會形成氯化物，如氯化鉀（KCl）、氯化鈉（NaCl）等。這些堿金屬氯化物在 550 - 900℃的高溫環境下，會呈現出黏稠或熔化狀態，并附著在爐管表面。它們與爐管金屬發生復雜的化學反應，破壞金屬表面原本具有保護作用的氧化膜。同時，煙氣中的二氧化硫（SO?）等成分會與堿金屬氯化物進一步反應，生成具有強腐蝕性的氯氣（Cl?），持續腐蝕爐管，加速爐管金屬的損耗，使其在高溫下更易過熱損壞。

2. 高灰分導致的結焦與積灰：部分生物質燃料的灰分含量較高，若超過 20%，在爐膛高溫（超過 1100℃）條件下，灰分中的礦物質會達到軟化溫度，黏性增加，容易黏附在爐管表面形成結焦。此外，燃燒過程中產生的飛灰也會在爐管表面沉積，隨著時間積累形成積灰層。結焦和積灰不僅阻礙熱量向管內介質傳遞，使爐管外壁溫度升高，還會影響管內介質的流動均勻性，局部區域的介質流速降低，無法有效帶走熱量，導致爐管局部過熱。

（二）燃燒工況因素

1. 火焰中心位置異常：當 DZH 生物質鍋爐的燃燒調整不當，如爐排振動頻率不合理、給料不均勻等，會使火焰中心位置發生偏移。若火焰中心上移，會導致爐膛上部的爐管區域接受過多的輻射熱，而下部爐管受熱不足，出現熱偏差。上部爐管因吸收過多熱量，超過其設計承受范圍，管壁溫度急劇上升，引發過熱問題。同時，火焰中心偏移還可能造成局部區域的高溫煙氣沖刷爐管，加劇磨損和過熱風險。

2. 爐膛溫度過高：生物質燃料在爐膛內燃燒時，如果供風量過大或燃料燃燒過于劇烈，會使爐膛內溫度過高，超過 1200℃。過高的爐膛溫度不僅會加速燃料中堿金屬和氯元素對爐管的腐蝕，還會使灰分更容易熔化結焦，且高溫下爐管金屬的蠕變速度加快，降低爐管的機械性能。此外，過高的溫度會使爐內氣體膨脹，煙氣流速增大，對爐管的沖刷磨損加劇，進一步促使爐管過熱損壞。

（三）汽水系統因素

1. 汽水品質不良：如果鍋爐給水水質不符合要求，含有大量的鈣、鎂等離子以及溶解氧等雜質，在爐管內會逐漸形成水垢。水垢的導熱系數極低，約為金屬的 1/20 - 1/50，這會嚴重阻礙熱量從爐管外壁向管內汽水介質傳遞，使爐管外壁溫度大幅升高。同時，水垢下還容易發生腐蝕，進一步破壞爐管的完整性。另外，爐水水質差，如 pH 值異常、含有過量的氯化物等，會引發爐管的電化學腐蝕，削弱爐管強度，導致爐管在高溫下過熱甚至爆管。

2. 汽水循環故障：汽水循環系統的正常運行是保證爐管得到有效冷卻的關鍵。當集箱內出現雜物堵塞、循環泵故障或系統設計不合理導致汽水分配不均勻時，部分爐管內的汽水循環量會減少，甚至出現停滯現象。此時，爐管無法及時將吸收的熱量傳遞給汽水介質，管壁溫度迅速升高，引發過熱。例如，某 DZH 生物質鍋爐因集箱內一塊脫落的防腐涂層堵塞了部分管口，導致對應爐管汽水循環不暢，運行數小時后該區域爐管出現過熱變形。

三、應對爐管過熱的策略

（一）優化燃料管理

1. 燃料預處理與摻配：對生物質燃料進行預處理，如篩選、除雜，去除燃料中的大顆粒雜質和過多的灰土，降低燃料灰分含量。同時，根據不同生物質燃料的特性，進行合理摻配。例如，將堿金屬和氯元素含量較高的燃料與含量較低的燃料按一定比例混合，以降低整體燃料對爐管的腐蝕性。通過科學的燃料預處理和摻配，可有效減少因燃料特性導致的爐管過熱風險。

2. 建立燃料質量監測體系：企業應建立完善的燃料質量監測體系，對每批次進入鍋爐的生物質燃料進行全面檢測，包括堿金屬、氯元素、灰分等關鍵指標的檢測。根據檢測結果及時調整燃燒參數或對燃料進行預處理，確保燃料質量穩定且符合鍋爐運行要求，從源頭上減少爐管過熱問題的發生。

（二）精準調控燃燒過程

1. 優化燃燒器與爐排運行參數：通過調試和優化燃燒器的供風角度、風量分配以及爐排的振動頻率、給料速度等參數，使燃料在爐膛內實現均勻、充分燃燒，穩定火焰中心位置。例如，合理調整二次風的噴入角度和風量，可增強對火焰的擾動，使火焰充滿度更好，避免火焰中心偏移。同時，根據燃料特性和負荷變化，實時調整爐排運行參數，確保燃料供應與燃燒需求相匹配，防止因燃燒不均導致局部過熱。

2. 安裝爐膛溫度監測與控制系統：在爐膛內關鍵位置安裝高精度的溫度傳感器，實時監測爐膛溫度分布情況。將溫度信號傳輸至鍋爐控制系統，當爐膛溫度超過設定的安全上限時，控制系統自動調節燃料供給量和風量，降低燃燒強度，使爐膛溫度恢復到正常范圍。此外，通過對爐膛溫度數據的分析，還可及時發現燃燒過程中的異常情況，提前采取措施預防爐管過熱。

（三）強化汽水系統維護

1. 嚴格控制汽水品質：配備完善的水處理設備，對鍋爐給水進行深度處理，去除水中的鈣、鎂等離子、溶解氧以及其他雜質，確保給水水質符合標準要求。同時，加強對爐水的監測與調節，定期進行爐水排污，控制爐水的 pH 值、含鹽量等指標在合理范圍內。例如，采用離子交換樹脂軟化水設備去除水中的硬度離子，通過加藥裝置向爐水中添加適量的緩蝕劑和阻垢劑，防止爐管內結垢和腐蝕，保證汽水品質良好，維持爐管正常的傳熱和冷卻效果。

2. 定期檢查與維護汽水循環系統：定期對汽水循環系統進行全面檢查，包括集箱、管道、閥門、循環泵等設備的檢查。清理集箱內的雜物，確保汽水分配均勻；檢查管道是否有泄漏、變形等情況，及時修復或更換受損部件；對循環泵進行保養維護，確保其正常運行，維持穩定的汽水循環量。此外，還可對汽水循環系統進行優化改造，如合理調整管徑、增設節流裝置等，改善汽水分配的均勻性，提高爐管的冷卻效果，預防爐管過熱。

DZH 生物質鍋爐在高溫運行時爐管過熱問題不容忽視，其成因復雜多樣，涵蓋燃料、燃燒及汽水系統等多個方面。通過采取優化燃料管理、精準調控燃燒過程以及強化汽水系統維護等一系列針對性措施，可有效緩解爐管過熱困境，保障 DZH 生物質鍋爐的安全、穩定、高效運行，充分發揮生物質能的優勢，助力企業實現節能減排和可持續發展目標。