很重要。Kaufherr和Lichtman研究发现:铝、钾、镁和铁金属的粒径变化不大。Hansen和Fisher的研究发现:钛、钠、铪、钍和碳飞灰的硅铝母体有联系。Cahill和Newland得出在炉膛中高挥发点的物质作为核晶的理论。因此铝、硅和镁是形成飞灰的晶核,沸点低的物质易挥发并浓缩为飞灰颗粒。铅和钙由于易挥发而堆积在金属的表面。对每个粒径区间的飞灰金属含量进行分析,一般来说它们的金属含量都随粒径的减小而增大,大多数金属都有这种趋势,只是铝、镁、钡、铁、镍、钾受粒径的影响不太大,因为这些元素是灰的晶核。对每个粒径的灰表面积进行比较,随着颗粒的减小,增加的表面积更有利于富集。铝、镁、钡、铁、镍、钾、铬和铅这些核元素的含量并不随粒径变小而有太大的变化。但其它元素的含量却随粒径的减小有一个显著的变化。在大多数情况下,这种变化是呈线性的。钾、钠、钙、镍在飞灰上比较在底渣上更容易沉积。在相同的工厂中,金属在灰中的分布是不同的,如铁在底渣中的含量远远高于飞灰中的含量,铝、钡、铬、铜和铅在飞灰和底渣中的含量基本上是均等的。用水相提取的方法可把灰溶解在水中的阴、阳离子的种类分开。可用物质和电荷平衡的原理来测量它们的存在形式,结果表明钾和钠主要以氯盐的形式存在,但也以硫酸盐的形式的存在,钙主要是以硫酸盐形式存在。
2 积灰和结渣对垃圾焚烧炉的影响
2.1 积灰、结渣的形成
炉管壁面的积灰、结渣是一种普遍现象,在炉膛内火焰中心处的温度高,燃料中的灰分大多呈熔化状态,而在炉管壁附近的烟温则较低,一般在接触受热面时已凝固,沉积在壁面上成疏松状,就形成积灰;如果烟气中的灰粒在接触壁面时仍呈熔化状态或粘性状态,则粘附在炉管壁上形成紧密的灰渣层,就形成了结渣。结渣主要由烟气中夹带的熔化或部分熔化的颗粒碰撞在炉墙、水冷墙或熔融的沉淀物形式出现在辐射受热面上。如水冷壁、水排管、过热器排管等。造成锅炉结渣的主要原因是灰份的成份及其熔点。垃圾焚烧形成结渣由于灰层的形成和惰性气体的比例增加、氧化剂穿透灰层进入物料深部与可燃物进行反应也愈困难, 整个反应减弱。温度比焚烧段有所下降,这就是燃尽阶段的到来,直到整个剩余可燃质烧尽。然而,焚烧生活垃圾在主焚烧阶段,当物料温度较高时,在料层底部会形成大量的焦块,其尺寸大的长度可达800~1000mm,厚度一般都有200mm)左右。它使下部送风受到阻碍,燃烧减缓。垃圾燃尽后形成的渣块尺寸松散,小尺寸(<100mm)占全部灰渣的比例约为20%,可能与以下2个因素密切相关,一是因为垃圾成分中有大量的低熔点物质,如塑料、橡胶等各种高分子化合物,加上垃圾中含有大量的煤渣、尘土、碎玻璃陶片等。当垃圾进入主焚烧阶段时,各种高分子化合物就软化缩合,将大量的灰分粘在一起,形成大的块状混合物;二是这种成团的缩合物,在燃烧过程中,供氧不充分,可能处于还原或半还原气氛中,这就使无机物灰渣溶点降低,从而形成在底部灰层中的结渣。
垃圾锅炉炉膛火中心温度一般可达1000℃,燃料中的灰份大多呈熔化状态,而四周水冷壁附近烟温较低,如果烟气中携带的灰粒在接触壁面时仍呈熔化或粘性状态,则会逐渐粘附在管壁上形成紧密的灰渣层。焚烧锅炉结焦由许多复杂的因素引起,如炉内空气动力场、炉型、燃烧器布置方式及结构特性,垃圾的尺寸等都将影响炉内结焦状况。保证空气和燃料的良好混合,避免在水冷壁附近形成还原性气氛,合理而良好的炉内空气动力工况是防止锅炉内结的前提。
2.2 垃圾焚烧炉结渣机理的探讨[ 9、10]
锅炉结渣是个很复杂的物理化学过程, 它涉及物料的燃烧、炉内传热、传质、物料的潜在结渣倾向、灰粒子在炉内运动以及灰与管壁间的粘附等复杂过程, 至今还没有能定量描述结渣