余热锅炉结焦与积灰：高含纤烟气引发的堵塞难题

在化工、冶金、建材等行业生产过程中，余热锅炉作为回收工业废气余热、实现能源二次利用的关键设备，发挥着重要作用。然而，当处理高含纤烟气时，余热锅炉极易出现结焦与积灰问题，严重影响设备的稳定运行与能源回收效率。深入探究这一堵塞难题，对保障工业生产的高效性与可持续性意义重大。

一、高含纤烟气特性与结焦积灰现象

高含纤烟气主要来源于生物质燃烧、化纤生产、造纸等行业。以生物质燃烧为例，秸秆、稻壳等生物质燃料在燃烧过程中，会产生

含有大量维状物质的烟气。这些纤维具有直径小、长度长、柔韧性强的特点，且常与未完全燃烧的炭颗粒、灰分等相互交织。在化纤生产行业，生产工艺产生的废气中同样含有大量化纤碎屑，这些纤维状物质的物理化学性质，决定了其在余热锅炉内易引发结焦与积灰。

结焦现象通常表现为高温下纤维与灰分在受热面表面熔融并粘结，形成坚硬的焦块。初期，焦块以点状或片状零星分布在受热管表面，随着运行时间增加，焦块不断生长、相互连接，形成大面积的结焦层。而积灰过程相对缓慢，纤维与细微灰粒在烟气流动作用下，逐渐沉积在受热面、烟道壁以及换热器等部位，形成疏松或致密的灰层。二者相互作用，积灰会为结焦提供附着基础，而结焦层的存在又会进一步阻碍烟气流动，加剧积灰程度。

二、结焦积灰形成的原因分析

1. 烟气成分复杂

高含纤烟气中除纤维物质外，还含有多种化学成分。例如，生物质烟气中含有碱金属（钾、钠等）及其盐类，这些物质在高温下具有较低的熔点。当烟气与余热锅炉受热面接触时，碱金属盐类会首先熔化，形成具有粘性的液态层，纤维与灰分极易粘附其上，从而促进结焦的形成。此外，烟气中的硫氧化物、氮氧化物等在一定条件下与金属受热面发生化学反应，破坏金属表面的氧化保护膜，降低受热面的抗粘附能力，使得纤维和灰分更容易附着沉积。

2. 运行参数影响

余热锅炉的运行温度、烟气流速等参数对结焦积灰影响显著。当运行温度过高，超过纤维与灰分中低熔点物质的熔点时，这些物质会迅速熔化，在受热面表面形成液态粘结层，加速结焦过程。而温度过低时，烟气中的水蒸气可能凝结，与灰分混合形成潮湿的灰泥，同样会导致积灰加剧。烟气流速方面，如果流速过低，纤维和灰分无法被有效携带走，就会在受热面和烟道内沉积；但流速过高又会造成受热面磨损，同时可能使已沉积的灰块被气流冲刷剥落，在其他部位重新堆积，进一步恶化结焦积灰情况。

3. 设备结构设计缺陷

部分余热锅炉的结构设计不利于烟气中纤维和灰分的顺畅排出。例如，烟道内存在不合理的拐角、死角，容易使烟气产生涡流，导致纤维和灰分在这些区域聚集沉积。受热面的布置过于密集，会减小烟气流通空间，增加纤维与灰分与受热面的接触概率，促进积灰结焦。此外，吹灰系统的设计不合理，如吹灰器布置数量不足、吹扫角度不当等，无法有效清除受热面上的积灰和焦块，使得问题逐渐加重。

三、结焦积灰带来的危害

1. 降低热交换效率

结焦积灰在受热面表面形成的焦层和灰层，具有较低的导热系数，严重阻碍了热量的传递。原本高温烟气与受热管内介质之间的高效热交换被削弱，导致余热锅炉的热回收效率大幅下降。据统计，当受热面积灰结焦厚度达到 5mm 时，热交换效率可降低 15% - 20%，企业为维持生产所需的能源供应，不得不消耗更多的一次能源，增加了生产成本。

2. 增加运行阻力

积灰结焦使得烟道和受热面的流通截面减小，烟气流动阻力增大。为保证烟气的正常排出，引风机需要消耗更多的电能来克服增加的阻力，导致厂用电率上升。同时，过大的运行阻力还可能影响整个生产系统的负压平衡，使得生产过程不稳定，甚至可能引发设备故障，如风机叶片损坏、烟道泄漏等。

3. 缩短设备使用寿命

结焦形成的焦块在冷却过程中会产生收缩应力，对受热面造成机械损伤。长期的结焦积灰还会引发受热面的腐蚀，尤其是在含有腐蚀性气体的烟气环境下，腐蚀速度会进一步加快。此外，频繁的清灰作业也会对受热面造成磨损，这些因素共同作用，会显著缩短余热锅炉的使用寿命，增加设备的维修和更换成本。

四、预防与解决措施

1. 优化烟气预处理

在烟气进入余热锅炉前，增加有效的预处理环节。对于生物质烟气，可采用旋风分离器、布袋除尘器等设备，先去除大部分大颗粒的纤维和灰分，降低烟气中的含尘浓度。针对含有碱金属的烟气，可通过添加吸附剂的方式，在预处理阶段将碱金属吸附去除，减少其对结焦的促进作用。此外，还可对烟气进行调质处理，如调节烟气温度和湿度，改变纤维和灰分的物理化学性质，降低其粘附性。

2. 调整运行参数

根据烟气特性和设备实际情况，合理调整余热锅炉的运行参数。严格控制运行温度，使其保持在既能保证高效热回收，又能避免结焦的温度区间内。优化烟气流速，确保在不造成设备磨损的前提下，使烟气流速能够有效携带纤维和灰分通过余热锅炉。同时，加强对运行参数的实时监测和调控，一旦发现参数异常，及时进行调整，维持设备的稳定运行。

3. 改进设备结构设计

在余热锅炉的设计阶段，充分考虑高含纤烟气的特点，优化设备结构。采用合理的烟道设计，减少不必要的拐角和死角，保证烟气流动顺畅。合理布置受热面，增大烟气流通空间，降低纤维和灰分的沉积概率。改进吹灰系统，增加吹灰器的布置数量，优化吹扫角度和频率，确保能够全面、有效地清除受热面上的积灰和焦块。例如，采用声波吹灰器与蒸汽吹灰器相结合的方式，发挥二者的优势，提高清灰效果。

4. 研发新型材料与技术

积极研发耐高温、抗粘附、耐腐蚀的新型受热面材料，降低纤维和灰分在其表面的附着能力。例如，采用特殊涂层处理的受热管，能够有效减少结焦积灰的形成。同时，探索应用新技术，如静电除尘技术、脉冲清灰技术等，提高对高含纤烟气中纤维和灰分的分离和清除效率，从根本上解决结焦积灰难题。

高含纤烟气引发的余热锅炉结焦与积灰问题，严重制约了工业生产的能源利用效率和设备运行稳定性。通过深入分析其形成原因，采取优化烟气预处理、调整运行参数、改进设备结构设计以及研发新型材料与技术等综合措施，能够有效预防和解决这一堵塞难题。未来，随着工业技术的不断发展，还需持续探索更加高效、经济的解决方案，推动余热锅炉在高含纤烟气处理领域的应用与发展，助力工业生产实现绿色、节能、可持续的目标。