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        晟時電力小課堂水泥行業余熱鍋爐除灰設備中常見的清灰方式

          本文針對煙氣中灰塵對水泥行業余熱鍋爐的主要危害,水泥窯窯頭和窯尾積灰特性,以及選擇合理的清灰方式對余熱鍋爐正常運行的重要性,分析比較余熱鍋爐的幾種常用清灰方式。

          1、窯頭冷卻機(AQC)廢氣特點及危害

          窯頭冷卻機的單位廢氣量約為1.5 Nm3/kg.cl,溫度為150℃左右,最高溫度可達350-360℃。含塵濃度為20-30g/Nm3左右。特點是:廢氣干燥,粉塵為磨損性較強的熟料微粒,粒徑大、磨損性大、粘附性不強。窯的工況波動常使冷卻機的煙氣參數出現較大波動,溫度波動可達100-150℃;當大量熟料涌入冷卻機時,冷卻機的廢氣量就增大,廢氣溫度升高;當細料進入冷卻機時,廢氣中粉塵濃度就升高。

          2、窯尾預熱器(SP)廢氣特點及危害

          在新型干法水泥生產過程中,窯尾煙氣是由一級旋風預熱器排出的,單位煙氣量為1.5-1.9 Nm3/kg.cl;煙氣溫度一般為320-350℃;粉塵濃度較高,為80-100g/Nm3,遠大于循環流化床的30g/Nm3的排放濃度;粉塵顆粒細(粒徑<10μm者占90-97%,<2-3μm者占50%),粉塵比電阻高(達1011Ω.cm),造成電收塵效率不高;粉塵硬度低,對鍋爐受熱面的磨損不嚴重、容易積灰等?;剞D窯和窯尾系統熱容量大、熱慣性強,因此廢氣參數相對穩定。

          3、余熱鍋爐的清灰方式

          余熱鍋爐受熱面積灰受煙氣特性、溫度水平及受熱面結構等諸多因素的影響,因此僅通過鍋爐設計及運行調整往往不能完全解決余熱鍋爐受熱面的積灰問題。還應采取一定的清灰方式,才能有效地減少余熱鍋爐受熱面的積灰, 保障余熱鍋爐的安全運行。目前,常用的清灰方式有以下幾種:

          3.1蒸汽吹灰

          余熱鍋爐蒸汽吹灰的工作原理是利用高壓蒸汽作為工作介質,通過吹灰管道和吹灰器使高壓蒸汽以噴射的方式對換熱面進行吹掃,利用高壓蒸汽的沖擊動能進行除灰。

          余熱鍋爐蒸汽吹灰經濟性主要反映在其運行時耗用高壓蒸汽,使汽機負荷下降的數量上。蒸汽吹灰開始前需15min暖管時間,用汽量與吹灰時相當,一個完整的蒸汽吹灰過程需用時間約45min。每臺余熱鍋爐每天吹灰次數4 次或6次。機組滿負荷時兩臺余熱鍋爐每天進行蒸汽吹灰耗用蒸汽量相當于使汽機發電量減少約0.8%。

          余熱鍋爐蒸汽吹灰主要問題是運行部件多,且傳動裝置為鏈條傳動,在高溫、高濕的工作環境下,設備部件容易老化失效,可靠性不高,需要較多的保養和維修工作。

          3.2 采用機械振打除灰

          余熱鍋爐振打除灰是由電動機帶動一長軸作低速轉動,在軸上按等分的相位掛上許多擊錘,按順序對鍋爐受熱面進行錘擊,使其產生振動,積灰在反復作用的應力下產生微小的裂痕而從管壁上脫落。優點是工作可靠,投資較小,對疏松積灰效果優于蒸汽吹掃消耗動力小,對煙氣處理不會帶來不利影響。缺點是能量較小,效率較低,振打力較大時,易造成鍋爐構件疲勞損壞,且長軸易變形,影響設備正常運行。

          3.3 空氣炮吹灰

          空氣炮吹灰是利用氣壓平衡的原理,先將壓縮空氣貯存于鋼制容器即炮體中,當炮體內氣壓達到0.4-0.8Mpa時,透過電動或自動元件,切斷氣源,同時打開排氣口,使壓縮空氣剎時向預定方向以超音速噴出,直接沖入余熱鍋爐積灰區域,這種突然釋放的膨脹沖擊波形成巨大的沖擊力,直接作用于積灰區,使積灰得以清除??諝馀谑且环N清潔、無污染、低耗能的清灰設備,適合對松散性積灰的清除。壓縮空氣從噴爆口到達作用面的時間很短,僅為10ms-30ms,增加儲氣罐體積可增加噴爆力的持續時間。

          3.4 爆燃式激波吹灰

          它的工作原理是利用可燃氣體和空氣以一定比例混合,在點火罐內用電火花點火?;旌蠚怏w爆燃膨脹產生的沖擊力通過噴嘴產生沖擊波,作用于積灰受熱面上,在其動能、聲能及熱能的綜合作用下,有效地清除受熱面上的積灰。爆燃式激波吹灰裝置一般由乙炔氣瓶、混合罐、點火罐、分配器、爆燃罐和管道及電氣控制設備等組成。

          與蒸汽吹灰相比,其優點是不會因為使用高壓蒸汽而降低汽機負荷,運行部件比蒸汽吹灰裝置少,可靠性較高、維修量較少;但由于乙炔是易燃、易爆氣體,必須嚴格執行易燃氣體使用的有關安全規定,保證安全生產。

          余熱鍋爐清灰方式很多,除以上幾種外,還有余熱鍋爐“冷爐”除灰、余熱鍋爐停爐期間水洗鍋爐除灰、鋼珠清灰法以及清灰劑清灰等。

          4、清灰方式的比較

          從以上各種余熱鍋爐清灰方式的原理、分析可見,清灰方法各有利弊,蒸汽吹灰易造成受熱面磨損,機械振打清灰易造成受熱面焊縫強度疲勞,激波吹灰消耗燃料、“冷爐”除灰和水洗鍋爐除灰只能在鍋爐停爐狀態下使用等。每種清灰方法的優點和不足是相互交叉的,具有一定的互補性。清灰的效果表現為清潔受熱面、蒸汽溫度升高,清灰的經濟性表現為余熱回收效率提高,發電量增加,其次通過除灰措施的合理使用有利于機組運行參數穩定,延長相關部件的使用壽命。合理利用好各種清灰方法的特點,揚長避短,可使余熱鍋爐及相關發電機組確保良好的安全性,達到最佳的經濟效益。

          5、積灰的防止與清除

          余熱鍋爐的積灰不但與灰塵的特性有關,還受設計、制造、運行等的影響,所以必須高度重視清灰方式的選擇。

          6、磁力聲能清灰與其它清灰方式的比較

          磁力聲能因其獨有的多臺同時作業使得其清灰能量更足,使得結渣、粘性積灰在強大的磁力聲場中被不斷剝離隨煙氣帶離換熱器表面,完全滿足水泥行業余熱鍋爐清灰要求。

          其與蒸汽吹灰相比,聲波吹灰器作用范圍大,傳播損耗小,同時不損耗蒸汽帶來的熱能損失。

          其與激波吹灰比較,沒有易燃、易爆氣體等危險品存放的危險點,使用更加安全,減輕了企業安全生產管理的負擔。

          其與空氣炮吹灰比較,磁力聲能一種環繞型非常強的軟清堵方式,可持續作用。而空氣炮是利用前后壓差產生的沖擊波來進行清堵,點位的針對性非常強,所以清堵面積有限,必須要安裝多臺;是一種壓力容器,瞬間釋放,無持續作用力。

          其與機械振打比較,屬預防性清灰,不讓灰粒粘結在換熱器表面,而振達屬于被動清灰,且能量較小,效率較低,振打力較大時,易造成鍋爐構件疲勞損壞,且長軸易變形,影響設備正常運行。

          因此,綜合以上比較,磁力聲能清灰器無疑是水泥行業余熱鍋爐清灰最合理最優質的選擇。

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