水泥余热锅炉除灰技术应用探讨

摘要：文章通过分析水泥余热锅炉积灰特点和存在的问题，对窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的除灰、输灰技术分别进行了探讨，提出了改进措施。

关键词：烟气;积灰;颗粒;链式输送机;磨损;高温

一、引言

在水泥余热发电系统中，高温烟气进入余热锅炉进行热交换，实现热能的回收利用。高温烟气中含有的灰尘会在余热锅炉内沉淀、积存，不但影响换热的效率，还会出现烟气堵塞、荷载过载的严重问题。因此，除灰是水泥余热锅炉良好运行的关键所在。

二、水泥余热锅炉积灰特点

水泥余热锅炉的烟气分别引自水泥生产不同的车间，窑头锅炉烟气来自窑头车间篦冷机，是冷却熟料后的烟气;窑尾锅炉来自窑尾预热器，是预热生料后的分解炉烟气。

窑头锅炉的灰是水泥熟料，烟气含尘量约10～25g/Nm 3 ，具有颗粒大、硬度大的特點，易引起受热面磨损，且熟料颗粒遇水会凝固结块，堵塞烟道，造成紧急停炉事故。

窑尾锅炉的灰是水泥生料，烟气含尘量50～120g/Nm 3 ，平均粒径1～30微米，具有粒径细、含尘量大的特点，容易在锅炉受热面管束积灰。

三、水泥余热锅炉除灰措施

（一）窑头锅炉的除灰与防磨

1.采用前置沉降室窑头锅炉

前置沉降室窑头锅炉，沉降室与锅炉一体化设计，取消了传统的外置沉降室，采用下进风、上出风的形式。磨损与灰粒速度的次方成正比，见公式①，烟气从下往上走，烟气方向与灰粒子重力下降方向相反，降低了熟料颗粒接触锅炉受热面的速度，降低了颗粒磨损程度。

2.设置合理的炉内烟气流速

含尘量、烟气流速、管径对磨损的影响可用下式表示

△Gt=KW 3.52 C 0.642 d 0.92 ①

△G/t：磨损量，g/s;

K：试验系数;

W：烟气流速，m/s;

C：含尘量，g/m3;

d：管外径，mm;

由上式可知，流速对磨损的影响很大，但流速过小，会增大锅炉体积，因此应找到平衡点，选取适当的流速。

3.受热面两端集箱和弯头布置在管箱外

传统窑头锅炉集箱布置在管箱内，两端采用隔板隔离烟气以防短路，但往往两端光管弯头成为锅炉磨损泄露堵塞的重灾区，且在管箱内部很难清理和检修。为防止此种情况，把受热面两端集箱和弯头布置在管箱外，消除烟气走廊而产生的磨损，且在外检修方便。

（二）窑尾锅炉的除灰

1.采用机械振打除灰方式

余热锅炉的除灰方式一般有空气吹灰器、激波清灰、蒸汽清灰和机械振打清灰等方式。经过工程实践、不断优化，机械振打是相对理想的清灰方式。

机械振打装置由电动减速机驱动，带动一长轴低速转动，轴带动上面按圆周方向均分安装的振打锤，依次对受热面进行击打。此种除灰方式除灰周期短，适合窑尾锅炉灰尘量大、粒径小的特点。

2.优化振打锤结构、材质

早期的锤头结构和材料不合理，薄弱点容易破裂。振打锤头改为一体式锻造结构;材质采用45锻件，轴套采用无油润滑轴套。

四、水泥余热锅炉的输灰系统

水泥余热锅炉的输灰系统由下灰管、插板阀、卸料器、链式输送机组成;其中链式输送机是输灰的主要和关键设备。

链式输送机的结构形式一般为套筒滚子链，链板两侧各有一对L形钩子，链条滚子在上下轨道运行，下轨道靠物料颗粒之间以及物料与链条、钩子之间的压力、摩擦力拖动物料前进;上轨道空程返回。

五、链式输送机使用过程中存在的问题及改进措施

（一）链式输送机在使用过程中也出现一些共性问题，主要有：

（1）一些部件磨损严重，包括链条、头尾部链轮、上下导轨等。

（2）进料口法兰出现不同程度的变形。

（3）尾部机壳拉坏。

（4）输送链条跑偏，链条与机壳有摩擦受损。

（二）结合水泥余热发电的特点，分析问题出现的原因主要为：

（1）链式输送机选型不合理。

（2）输送机运行时没有及时调节链条的张紧度。水泥余热锅炉输送的灰温度比较高，在200℃左右。带料运行后输送机受热膨胀、链条伸长，如果运行人员不能及时调整链条的张紧度，链条将处于紧绷状态，增加齿轮和链条的摩擦程度，也增大轴的拉力，严重时会拉坏机壳。

（3）高温状态下拉链机各部件的耐磨性和许用应力降低，加大了磨损和受拉裂速度。

（4）当锅炉灰斗积灰时，有时大量灰会短时间进入输灰系统，超过输送机的承载量。

（5）输送机固定支架设置不当，限制了设备的受热膨胀。

（三）改进措施

针对出现的问题，对输灰系统设计和输送机本体两方面进行了改进。

（1）合理选型。

链式输送机的选型应与窑头锅炉、窑尾锅炉的烟风量、含尘量、灰特定相适应，不同的炉型，输送机型号、链速、输送量不同，见表1。

（2）灰斗下灰管增加放灰旁路（图1）。当锅炉灰斗积灰堵塞时，首先应打开放灰旁路放灰，避免过量灰进入输送机。

（3）在下灰管与输送机之间设计非金属补偿器（图1）。既可以避免下灰管的荷载作用在输送机上，又使输送机可以自由膨胀。

（4）输送机头部采用固定支架，使头部不能移动，中部和尾部的其他支架采用左右限制移动的导向滑动支架，使一端在轴向自由膨胀。

（5）输送机尾部的手动螺旋装置改成重锤式或弹簧式自动张紧装置，使输送机能自动调整链条的张紧度，避免人工操作不能随时调整张进度。

（6）输送机的链轮和链条等部件采用耐高温的合金钢。头部、尾部链轮采用ZG40Cr，主动轴、从动轴采用45#钢，窑头链板采用1Cr13，窑尾45Mn。

六、结语

文章结合工程实践，对水泥余热锅炉除灰、输灰技术进行探讨，提出优化措施，以期水泥余热发电技术在新形势下有进一步的发展，实现良好的经济、环保效益。

参考文献：

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[2]程立春.5100t/d水泥窑余热锅炉的开发设计[J].工业锅炉，2009（5）：4.

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[5]程立春.5100td水泥窑余热锅炉的开发设计[J].工业锅炉，2009（5）：34-37.

作者简介： 杨雷，南京凯盛开能环保能源有限公司。