水泥窑余热锅炉清灰方式的选择6

水泥窑余热锅炉清灰方式的选择6PAGEPAGE6水泥窑余热锅炉清灰方式选择王新建，魏永杰，（中信重工机械股份有限公司河南洛阳471039）摘要：介绍了烟气中灰尘对余热锅炉的主要危害，水泥窑窑头和窑尾积灰特性，以及选择合理的清灰方式对余热锅炉正常运行的重要性，分析比较余热锅炉的几种常用清灰方式，说明了窑头利用沉降除尘、窑尾利用机械振打锅炉管束能达到良好的清灰效果，提高余热锅炉的热效率。关键词：余热锅炉；清灰方式；沉降室；机械振打；效率1概述水泥在生产过程中，产生大量350℃左右的废气，这些废气余热是通过余热锅炉回收和利用的。但这些废气中含有大量的粉尘，且废气2烟气灰尘对余热锅炉的危害2.1硫份和水分对积灰的影响在水泥生产过程中，燃料带入的大部分S进入烟气中，由于烟气中带有大量CaO粉尘和煅烧过程中挥发出来的K2O和Na2O，烟气中的SO2绝大部分与之反应生成各种硫酸盐或亚硫酸盐，并随着烟气温度的下降，凝结并附着于粉尘的表面。废气中SO2含量常在10～100mg/m3（体积百分含量0.003%）左右，不必处理即可排放，生成的SO3更少，所以不需考虑酸腐蚀问题。由于不会发生低温硫的腐蚀问题，所以余热锅炉的排烟温度可以降到100℃为了防止水蒸气对锅炉的腐蚀和积灰造成影响，排烟温度应该高于水蒸气露点，以防止低温腐蚀，也防止松散性积灰转变为密实性积灰。如果受热面壁温比水蒸气露点温度高(5～10℃)烟气中只含有水蒸气时，水蒸气的露点取决于它在烟气中的分压，水蒸气分压下的饱和温度就是烟气的水露点。水蒸气分压可用下式计算:式中—烟气中水蒸气体积；—烟气体积；—烟气压力。根据水泥线的废气特性，可估算出SP余热锅炉的水蒸汽露点温度为38.3℃，AQC余热锅炉的水蒸汽露点温度为17.5℃，考虑到烟气中SO3的影响，烟气露点温度会有所提高。而水泥窑余热锅炉的排烟温度一般在2.2窑头冷却机(AQC)废气特点及危害窑头冷却机的单位废气量约为1.5Nm3/kg.cl，温度为150℃左右，最高温度可达350－360℃。含尘浓度为20－30g/Nm3左右。特点是：废气干燥，粉尘为磨损性较强的熟料微粒，粒径大、磨损性大、粘附性不强。窑的工况波动常使冷却机的烟气参数出现较大波动，温度波动可达100－窑头篦冷机粉尘的化学成分（%）见表1：表1SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2OK2O22.525.243.0867.110.770.550.150.59窑头粉尘颗粒组成见表2：表2µm<1515-2020-3030-4040-88>88%2.823.270.2窑头典型废气体积成分见表3：表3花点火。混合气体爆燃膨胀产生的冲击力通过喷嘴产生冲击波，作用于积灰受热面上，在其动能、声能及热能的综合作用下，有效地清除受热面上的积灰。爆燃式激波吹灰装置一般由乙炔气瓶、混合罐、点火罐、分配器、爆燃罐和管道及电气控制设备等组成。与蒸汽吹灰相比，其优点是不会因为使用高压蒸汽而降低汽机负荷，运行部件比蒸汽吹灰装置少，可靠性较高、维修量较少；但由于乙炔是易燃、易爆气体，必须严格执行易燃气体使用的有关安全规定，保证安全生产。余热锅炉清灰方式很多，除以上几种外，还有余热锅炉“冷炉”除灰、余热锅炉停炉期间水洗锅炉除灰、钢珠清灰法以及清灰剂清灰等。4清灰方式的比较。从以上各种余热锅炉清灰方式的原理、分析可见，清灰方法各有利弊，蒸汽吹灰易造成受热面磨损，机械振打清灰易造成受热面焊缝强度疲劳，激波吹灰消耗燃料、“冷炉”除灰和水洗锅炉除灰只能在锅炉停炉状态下使用等。每种清灰方法的优点和不足是相互交叉的，具有一定的互补性。清灰的效果表现为清洁受热面、蒸汽温度升高，清灰的经济性表现为余热回收效率提高，发电量增加，其次通过除灰措施的合理使用有利于机组运行参数稳定，延长相关部件的使用寿命。合理利用好各种清灰方法的特点，扬长避短，可使余热锅炉及相关发电机组确保良好的安全性，达到最佳的经济效益。5积灰的防止与清除余热锅炉的积灰不但与灰尘的特性有关，还受设计、制造、运行等的影响，所以必须高度重视清灰方式的选择。5.1AQC余热锅炉的清灰根据AQC锅炉的烟气性质和特点，为降低微粒对管束的磨损和提高AQC锅炉的使用寿命，在烟气进入余热锅炉之前采用重力除尘方式。重力除尘是利用烟气的流速降低，使烟气中的较大颗粒灰尘自然沉降下来，主要适用于灰尘颗粒大的烟气。一般重力式除尘器可除去100µm以上尘粒，旋风除尘器可除去20-30µm以上的尘粒，20µm以下的尘粒需要采用电除尘器、袋除尘器等精除尘设备才能除去。而窑头废气的粉尘颗粒70%在88µm以上，所以比较适合采用重力式除尘器，沉降室是重力式除尘器，工作时可使烟气中的灰尘沉降下来，然后通过输送机把灰尘送到指定的地点。沉降室设置在AQC余热锅炉前，内设置挡板；采用框架式护板结构，底部用柱和梁支撑，内打浇注料，外部加设保温材料，下部有灰斗及下灰装置，外形如图1。灰斗设有高、低两个料位测量装置，当灰位达到上限时，打开卸灰阀和星型输灰装置，将灰斗中的积灰排出；当灰位放灰至下限时，则关闭放灰闸阀和星型输灰装置，以减少冷风的渗入。图1含尘气体以一定的速度经连接烟道引入沉降室后，因流通截面积的扩大,速度由14m/s减慢为约7.5m/s，气体中的尘粒一方面随着气流沿水平方向运动，另一方面在重力的作用下以一定的沉降速度垂直向下运动。当含尘气体在沉降室内的通过时间大于尘粒本身的沉降速度下降所需的时间时，尘粒即被分离出来。沉降室的除尘效率>60％，引起的阻力损失<200Pa。图1实际上颗粒在沉降室内的运动还受到气流、烟气的密度及颗粒形状等多种因素的影响，为了保证沉降室的收尘效率大于50%，特别在沉降室的内部增加耐磨气流导向折流板，改变烟气流动方向，使粉尘直接碰撞后沉降，以提高沉降室的收尘效率。沉降室主要参数：项目参数备注进出风口风速14m/s截面风速2.2m/s截面面积70m入口气体含尘浓度30g/m3出口气体含尘浓度10g/m3入口气体温度350-450℃短时最高阻力损失＜200Pa收尘效率＞60%测温仪PT100料位计工作电压220V常开常闭触点通过沉降室后，烟气含尘浓度从约30g/Nm3降低到约10g/Nm3，然后进入余热锅炉，针对窑头烟气中粉尘的特点，余热锅炉烟气进口处管束采用耐磨钢15CrMoG制造，并采取金属热喷涂，增加管壁的耐磨性能；在锅炉进风口处采用调节板，保证烟气的均匀性，5.2SP余热锅炉清灰方式的选择窑尾SP余热锅炉立式布置，选用不易积灰的纯光管受热面结构。但锅炉的积灰是不可避免的，立式布置余热锅炉的管束积灰尤其严重，应该选用合适的清灰方式，同时还要考虑清灰对高温风机运行的影响，不能采用短时间使积灰大量清除的清灰方式，以免对高温风机的运行产生影响；因此窑尾SP炉清灰方式的选择是非常重要的。根据窑尾废气粉尘的性质和特点，在SP余热锅炉中采用机械振打清灰，能够较好地解决余热锅炉积灰问题。振打清灰时使用锤头连续击打锅炉受热面，清灰效果有较好的连续性，避免了瞬间清灰量过大而对窑尾高温风机产生的影响，并且气流方向与粉尘沉降方向一致，有利于积灰的清除。图2余热锅炉振打清灰装置，它主要由减速机、振打杆机构、振打锤机构以及电机传动机构组成如图2，振打杆机构为一根一端与振打面接触的振打杆，振打杆穿过保温箱体壁面并设置有密封装置，密封装置包括一根固定在保温箱体壁面上的导套，振打杆穿过该导套，在导套与振打杆之间设置有油浸石棉盘根；导套与振打杆之间的外侧还装设有一根压套，压套的外侧设置有弹性振杆装置；它具有结构简单，拆装方便，使用安全可靠，节能，有较好的清灰效果。图2振打装置布置于锅炉的两侧。振打频率为每分钟3次，冲击力约为1500牛。根据实际运行情况也可把链轮互换，频率变为每分钟1次。为了更好的调节，可以设置变频器控制电机，进而调节振打频率。振打装置是SP锅炉的重要组成部件，每组电机的自动控制有单独的停启开关，即每组振打装置都可单独控制，以便检修一组振打装置的时候不至于影响其它组振打装置的工作。6结论为了保证余热锅炉高效、安全稳定地运行，对余热锅炉进行清灰是非常必要的；在余热锅炉设计和工程设计过程中，只有正确选择余热锅炉的清灰方式才能达到良好的清灰效果。根据我公司余热发电工程经验，在窑头余热锅炉之前采用沉降室除尘、在窑尾余热锅炉采用机械振打清灰方式，能够有效地解决余热锅炉的积灰问题。另外还要加强余热锅炉的运行管理，确保清灰设施的可靠运行，如机械振打装置的锤头和传动装置等。只有这样，才能使余热锅炉受热面清洁，保证余热锅炉长期高效、稳定地运行，提高余热锅炉相对水泥窑的相对运转率。参考文献:[1]刘志江.新型干法水泥技术.北京，中国建材工业出版社，2005[2]牛涛，张清峰.远射程水吹灰器在现代大型燃煤锅炉上的应用.中国电力，1996(12)[3]声波除灰与蒸汽除灰的能量传播特性比较.声学学报，1999，(3)[4]许学培.国外几种空气炮介绍.水泥工程，2001，1王新中信重工机械股份有限公司CITICHEAVYINDUSTRIESCO.,LTD.地址：河南省洛阳市涧西区建设路206号矿研院邮编：471039E