水泥窑余热锅炉清灰方式的选择.doc

水泥窑余热锅炉清灰方式选择王新建，魏永杰，彭岩（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，且废气处于高负压状态，窑尾废气的负压甚至达到-5000-6000Pa，烟气中的粉尘对余热锅炉的影响非常严重，轻者锅炉受热面积灰，排烟温度升高，影响余热锅炉的换热效率，重者对余热锅炉受热面冲刷、磨损、甚至磨穿管子，造成锅炉停产等生产事故。另外，大量积灰的塌落可导致高温风机跳闸，影响整个水泥线的生产。所以必须采用合适的清灰方式，以减轻和防止灰尘对水泥窑余热锅炉的影响，提高水泥窑余热锅炉换热效率，延长余热锅炉的寿命，并保护水泥生产正常运行。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10100mg/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以下。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)，则不会积低温粘结灰，此时发生的积灰是松散灰，容易清除。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100左右，远高于水蒸气露点温度，所以能够成为松散性积灰，防止低温腐蚀的发生。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1.5 Nm3/kg.cl，温度为150左右，最高温度可达350360。含尘浓度为2030g/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100150；当大量熟料涌入冷却机时，冷却机的废气量就增大，废气温度升高；当细料进入冷却机时，废气中粉尘浓度就升高。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2m88%2.823.270.2窑头典型废气体积成分见表3：表3CO2O2N2H2O%/20.477.62.0由于窑头烟气中的灰尘硬度高、颗粒大，对余热锅炉的主要危害是磨损。根据通用磨损公式 磨损量；修正系数；飞灰浓度；飞灰粒径；气流速度 分析知：烟气流速愈高，磨损越严重，即磨损量大约与气流速度的三次方成正比。烟气中的飞灰粒径愈大，磨损量愈大，即磨损量与粒径的二次方成正比。烟气中飞灰浓度愈大，飞灰粒子碰撞受热面的几率增加，磨损量也增加，即磨损量与飞灰浓度成正比。影响磨损速度的因素还与受热面的表面粗糙度、硬度及布置方式有关，当表面较粗糙时，摩擦阻力大，磨损速度较快；当表面硬度较大时，磨损速度较慢。2.3窑尾预热器(SP)废气特点及危害在新型干法水泥生产过程中，窑尾烟气是由一级旋风预热器排出的，单位烟气量为1.5-1.9 Nm3/kg.cl；烟气温度一般为320-350；粉尘浓度较高，为80100g/Nm3，远大于循环流化床的30g/Nm3的排放浓度；粉尘颗粒细（粒径10m者占90-97%，60，引起的阻力损失200 Pa。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70m2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500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，使管道受热和磨损均匀。在余热锅炉中采用空气炮吹灰，安装在管束与管束之间，吹灰先后顺序为：从锅炉进口处依次到锅炉出口，吹灰频率为每天4-6次。5.2 SP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。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，20052 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王新建中信重工机械股份有限公司CITIC HEAVY INDUSTRIES CO.,LTD.地址：河南省洛阳市涧西区建设路206号矿研院 邮编：471039E-mail：W电话：1