DZH生物质锅炉高温运行下炉管过热困境解析

在能源需求日益增长且环保要求愈发严格的当下，生物质能作为一种清洁、可再生能源，其利用DZH生物质锅炉的应用愈发广泛。然而，DZH生物质锅炉在高温运行时，炉管过热问题成为影响其稳定、高效运行的关键因素，需深入剖析并探寻有效解决策略。

一、炉管过热引发的危害

（一）直接威胁设备安全

炉管长期处于过热状态，金属材料的金相组织会发生显著变化。例如，常见的珠光体球化现象，会使金属强度和韧性下降，蠕变速度加快。当炉管承受的蒸汽压力超出其因过热而降低后的承载能力时，极易发生爆管事故。一旦爆管，不仅会导致蒸汽泄漏，引发生产中断，还可能对周边设备及操作人员造成严重安全威胁，如烫伤、设备损坏等。据相关统计，因炉管过热爆管导致的锅炉事故，在工业锅炉事故中占比较高，给企业带来巨大经济损失。

（二）严重降低运行效率

炉管过热会致使热传递效率大幅下降。正常情况下，炉管将燃料燃烧产生的热量高效传递给管内介质（如水或蒸汽），但过热后，炉管表面会形成氧化皮，增加热阻。同时，过热可能引发炉管变形，影响管内介质的流动状态，出现流动不畅甚至局部停滞现象，进一步削弱热传递效果。这就使得为达到相同的蒸汽产量或温度，需要消耗更多的生物质燃料，导致能源浪费，运行成本大幅增加。例如，某企业的 DZH 生物质锅炉因炉管过热问题未及时解决，一个月内燃料消耗增加了 15%，经济效益明显下滑。

二、炉管过热的成因剖析

（一）燃料特性因素

1. 碱金属与氯元素的腐蚀作用：生物质燃料通常含有较多的碱金属（如钾、钠等）以及一定量的氯元素。在高温燃烧过程中，碱金属会形成氯化物，如氯化钾（KCl）、氯化钠（NaCl）等。这些碱金属氯化物在 550 - 900℃的高温环境下，会呈现出黏稠或熔化状态，并附着在炉管表面。它们与炉管金属发生复杂的化学反应，破坏金属表面原本具有保护作用的氧化膜。同时，烟气中的二氧化硫（SO₂）等成分会与碱金属氯化物进一步反应，生成具有强腐蚀性的氯气（Cl₂），持续腐蚀炉管，加速炉管金属的损耗，使其在高温下更易过热损坏。

2. 高灰分导致的结焦与积灰：部分生物质燃料的灰分含量较高，若超过 20%，在炉膛高温（超过 1100℃）条件下，灰分中的矿物质会达到软化温度，黏性增加，容易黏附在炉管表面形成结焦。此外，燃烧过程中产生的飞灰也会在炉管表面沉积，随着时间积累形成积灰层。结焦和积灰不仅阻碍热量向管内介质传递，使炉管外壁温度升高，还会影响管内介质的流动均匀性，局部区域的介质流速降低，无法有效带走热量，导致炉管局部过热。

（二）燃烧工况因素

1. 火焰中心位置异常：当 DZH 生物质锅炉的燃烧调整不当，如炉排振动频率不合理、给料不均匀等，会使火焰中心位置发生偏移。若火焰中心上移，会导致炉膛上部的炉管区域接受过多的辐射热，而下部炉管受热不足，出现热偏差。上部炉管因吸收过多热量，超过其设计承受范围，管壁温度急剧上升，引发过热问题。同时，火焰中心偏移还可能造成局部区域的高温烟气冲刷炉管，加剧磨损和过热风险。

2. 炉膛温度过高：生物质燃料在炉膛内燃烧时，如果供风量过大或燃料燃烧过于剧烈，会使炉膛内温度过高，超过 1200℃。过高的炉膛温度不仅会加速燃料中碱金属和氯元素对炉管的腐蚀，还会使灰分更容易熔化结焦，且高温下炉管金属的蠕变速度加快，降低炉管的机械性能。此外，过高的温度会使炉内气体膨胀，烟气流速增大，对炉管的冲刷磨损加剧，进一步促使炉管过热损坏。

（三）汽水系统因素

1. 汽水品质不良：如果锅炉给水水质不符合要求，含有大量的钙、镁等离子以及溶解氧等杂质，在炉管内会逐渐形成水垢。水垢的导热系数极低，约为金属的 1/20 - 1/50，这会严重阻碍热量从炉管外壁向管内汽水介质传递，使炉管外壁温度大幅升高。同时，水垢下还容易发生腐蚀，进一步破坏炉管的完整性。另外，炉水水质差，如 pH 值异常、含有过量的氯化物等，会引发炉管的电化学腐蚀，削弱炉管强度，导致炉管在高温下过热甚至爆管。

2. 汽水循环故障：汽水循环系统的正常运行是保证炉管得到有效冷却的关键。当集箱内出现杂物堵塞、循环泵故障或系统设计不合理导致汽水分配不均匀时，部分炉管内的汽水循环量会减少，甚至出现停滞现象。此时，炉管无法及时将吸收的热量传递给汽水介质，管壁温度迅速升高，引发过热。例如，某 DZH 生物质锅炉因集箱内一块脱落的防腐涂层堵塞了部分管口，导致对应炉管汽水循环不畅，运行数小时后该区域炉管出现过热变形。

三、应对炉管过热的策略

（一）优化燃料管理

1. 燃料预处理与掺配：对生物质燃料进行预处理，如筛选、除杂，去除燃料中的大颗粒杂质和过多的灰土，降低燃料灰分含量。同时，根据不同生物质燃料的特性，进行合理掺配。例如，将碱金属和氯元素含量较高的燃料与含量较低的燃料按一定比例混合，以降低整体燃料对炉管的腐蚀性。通过科学的燃料预处理和掺配，可有效减少因燃料特性导致的炉管过热风险。

2. 建立燃料质量监测体系：企业应建立完善的燃料质量监测体系，对每批次进入锅炉的生物质燃料进行全面检测，包括碱金属、氯元素、灰分等关键指标的检测。根据检测结果及时调整燃烧参数或对燃料进行预处理，确保燃料质量稳定且符合锅炉运行要求，从源头上减少炉管过热问题的发生。

（二）精准调控燃烧过程

1. 优化燃烧器与炉排运行参数：通过调试和优化燃烧器的供风角度、风量分配以及炉排的振动频率、给料速度等参数，使燃料在炉膛内实现均匀、充分燃烧，稳定火焰中心位置。例如，合理调整二次风的喷入角度和风量，可增强对火焰的扰动，使火焰充满度更好，避免火焰中心偏移。同时，根据燃料特性和负荷变化，实时调整炉排运行参数，确保燃料供应与燃烧需求相匹配，防止因燃烧不均导致局部过热。

2. 安装炉膛温度监测与控制系统：在炉膛内关键位置安装高精度的温度传感器，实时监测炉膛温度分布情况。将温度信号传输至锅炉控制系统，当炉膛温度超过设定的安全上限时，控制系统自动调节燃料供给量和风量，降低燃烧强度，使炉膛温度恢复到正常范围。此外，通过对炉膛温度数据的分析，还可及时发现燃烧过程中的异常情况，提前采取措施预防炉管过热。

（三）强化汽水系统维护

1. 严格控制汽水品质：配备完善的水处理设备，对锅炉给水进行深度处理，去除水中的钙、镁等离子、溶解氧以及其他杂质，确保给水水质符合标准要求。同时，加强对炉水的监测与调节，定期进行炉水排污，控制炉水的 pH 值、含盐量等指标在合理范围内。例如，采用离子交换树脂软化水设备去除水中的硬度离子，通过加药装置向炉水中添加适量的缓蚀剂和阻垢剂，防止炉管内结垢和腐蚀，保证汽水品质良好，维持炉管正常的传热和冷却效果。

2. 定期检查与维护汽水循环系统：定期对汽水循环系统进行全面检查，包括集箱、管道、阀门、循环泵等设备的检查。清理集箱内的杂物，确保汽水分配均匀；检查管道是否有泄漏、变形等情况，及时修复或更换受损部件；对循环泵进行保养维护，确保其正常运行，维持稳定的汽水循环量。此外，还可对汽水循环系统进行优化改造，如合理调整管径、增设节流装置等，改善汽水分配的均匀性，提高炉管的冷却效果，预防炉管过热。

DZH生物质锅炉在高温运行时炉管过热问题不容忽视，其成因复杂多样，涵盖燃料、燃烧及汽水系统等多个方面。通过采取优化燃料管理、精准调控燃烧过程以及强化汽水系统维护等一系列针对性措施，可有效缓解炉管过热困境，保障 DZH 生物质锅炉的安全、稳定、高效运行，充分发挥生物质能的优势，助力企业实现节能减排和可持续发展目标。