喷嘴防堵装置在锅炉除尘系统灰仓中的应用

常永宏，陈晓玲

(天脊煤化工集团股份有限公司，山西长治 047507)

天脊煤化工集团股份有限公司现有A、B、C 3台高压蒸汽锅炉，其任务是保证全公司高压蒸汽透平压缩机的正常使用，剩余高压蒸汽供2台分别为16 MW/h和25 MW/h的汽轮机发电机组使用。锅炉除尘系统原采用三级静电除尘，随着国家对环保要求的日益严苛，要求锅炉烟囱排放执行超低排放标准，因此公司对A、B、C 3台锅炉除尘系统进行了多次改造，对三级静电除尘进行升级，每台锅炉目前均采用一级静电除尘+两级布袋除尘联合方式，灰仓沿用原三级(I、II、III)电除尘灰仓(每级均有2个灰仓，三级共计6个灰仓)。除尘系统Ⅲ灰仓内的飞灰因为比较细而且温度低，所以流动性差，经常造成下灰不畅或者无法下灰导致堵塞。通常采用手动敲打等方法解决该问题，劳动强度较大且效率很低；如果发现或者处理不及时可能导致除尘系统瘫痪，造成排放超标，严重污染环境。灰尘长期堵塞满仓，还会增加火灾危险，降低装置本质安全。经过研究分析由于Ⅲ灰仓内的飞灰流动性差导致经常堵塞，提出增加1种通过压缩空气扰动的喷嘴防堵装置，既可以降低粉尘污染、提高环保效益，又可以保障装置安全稳定连运、提高经济效益，圆满解决了此问题。

1 工艺原理

1.1 空压机压缩系统

空压机由电机通过联轴器直接驱动曲柄连杆机构，使十字头作直线运动以达到传动活塞往复运动的目的。空压机压缩系统由气缸、活塞、吸气阀、排气阀等部件组成，当活塞在气缸内作往复运动时，依靠气阀自动启闭作用，使气缸腔内压力交替变化，达到吸入和压缩气体的作用。该机组为两级压缩，因此气体的额定压力是在2个气缸中分级压缩完成的。

1.2 除尘系统

1.2.1 静电除尘器

静电除尘器是利用高压直流电在阴、阳两极间形成一个使气体电离的电场，两极之间的气体电离后，产生大量的阴、阳电离子，使通过的粉尘也获得电荷，然后吸附沉积在与其极性相反的电极上，达到除尘目的。

阴阳两极振打的作用是振落极板上的集尘落入灰仓，最终进入气力浓相输灰系统。

1.2.2 布袋除尘器

布袋除尘器是一种干式滤尘装置，滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤。当含尘气体进入袋式除尘器后，含有较细小粉尘的气体在通过滤袋时，粉尘被阻留，使气体得到净化；而密度大的粉尘由于重力作用沉降。通过压缩空气将布袋集尘吹扫落入灰仓，最终进入气力浓相输灰系统。

2 工艺流程

2.1 空压机压缩系统流程

室外空气经入口过滤器进入空压机一级缸内，空气被压缩到0.16～0.20 MPa，通过中间冷却器冷却进入二级缸内，继续被压缩至0.6～0.8 MPa，温度小于160 ℃后进入后冷器冷却，最后进入储气罐，合格的压缩空气为后系统提供服务。

压缩空气的主要作用为：(1)供公司A、B、C 3台高压蒸汽锅炉输灰；(2)作为灰仓流化气；(3)作为C热电锅炉C火焰摄像头备用冷却气；(4)作为脉动集灰料仓除尘器反吹气；(5)作为A、B、C 3台高压蒸汽锅炉脱硝、除尘系统用气等。

2.2 输灰系统流程

锅炉燃烧产生的烟气通过烟道、除尘器，经过电场振打、压缩空气吹扫，尘粒分别落入对应灰仓中。每台锅炉除尘器均有2个Ⅲ灰仓，其上方对应除尘器目前已经改为布袋除尘，通过压缩空气将布袋集尘吹扫落入灰仓，最终进入气力浓相输灰系统。

A/B锅炉的输灰系统流程为：从储气罐出来的压力为0.5～0.6 MPa的压缩空气分别到2台锅炉6组发送器(每个电场的2个发送器为1组，共12个发送器)。电除尘灰仓的灰经进料阀进入发送器，然后由压缩空气沿管道输送到厂外灰处理系统集中处理(可外售)。

C锅炉(热电锅炉)的输灰系统流程为：从除尘灰仓中出来的灰经电动锁气器进入集灰料仓，然后进入2台上引式仓泵，经压缩空气加压通过排灰管道送至厂外灰处理系统集中处理(可外售)。

以C锅炉为例，输灰系统流程见图1。

图1 热电锅炉输灰系统流程示意图

3 除尘器Ⅲ灰仓堵塞问题分析

除尘器Ⅲ灰仓内的飞灰因为比较细而且温度低，所以流动性差，经常造成下灰不畅或者无法下灰导致堵塞。造成灰仓堵塞的原因通常有以下6种因素：

(1) 误操作。在输送过程中误关了压缩空气，使物料沉降，再通气时就容易发生堵塞。

(2) 空压机至输灰管间的空气管道存在泄漏，导致压缩空气量减少，使物料沉降积累造成灰仓堵塞。

(3) 后系统(仓泵系统)存在泄漏，或除灰管内有异物，或大块物料堵塞,或仓泵装料过满，飞灰气化不良，使灰的流动性变差而影响输送。

(4) 因煤种变化、锅炉燃烧工况的变化、省煤器或静电除尘器故障造成的粉煤灰温度降低、颗粒粗大、含水量和灰量增加,以及化学成分的变化，使系统不能适应变化工况。

(5) 空压机压缩系统异常，有空气带水现象。

(6) 灰仓气化不良，造成物料流动性变差。

4 解决措施

4.1 常规方法

(1)加强管理，避免人为误操作；(2)提高检修质量、加强巡检，确保整个输送装置所有法兰接头阀门等密封良好，保证供气系统气量充分、压力平稳，发现管道、管件等破损，应及时修复；(3)加强巡检，确保后系统运行正常，避免泄漏、异物等异常问题；(4)根据进料情况把控进料时间，防止进料过多而发生堵塞；(5)严格规范操作，按规定排尽空压机压缩系统冷干机和储气罐的积水，防止空气中带入水分使灰潮湿；(6)改善灰仓气化能力，增强物料流动性。

4.2 除尘器Ⅲ灰仓堵塞优化措施

为改善灰仓气化能力，增强物料流动性，可采用人工敲打、CZ电磁仓壁振动器装置、压缩空气扰动等防止灰仓堵塞技术[1-2]。其中，人工敲打法随着社会发展，大力推广智能化应用，已经被淘汰。

4.2.1 CZ电磁仓壁振动器

CZ电磁仓壁振动器(又称振打器)通过高频振动和冲击力，有效地消除物料由于内摩擦、潮解、带电、成分变化等原因引起的堵塞、塔拱现象，使物料从料仓口顺利排出，能保证稳定地供料所需设备。已广泛应用于矿山、冶金、化工、建材、机械等各行业中，其使用灵活方便，振动强度可用控制器随意调节。

采用CZ电磁仓壁振动器需要购买设备；振动耗电，长期振动会影响灰仓使用寿命；后期维护成本会有所增加。

4.2.2 压缩空气扰动

通过采用压缩空气扰动技术，增强物料流动性，改善灰仓气化能力，保障下灰通畅。经研究，结合现场实际(公司空压机压缩系统可以保障可靠的气体供应)，压缩空气扰动技术几乎无后期维护成本，因此决定采用此优化方案，即采用一种压缩空气扰动的喷嘴防堵装置，通过实施此方案圆满解决了灰仓堵塞问题。

5 优化流程

喷嘴防堵装置优化流程示意图(从喷嘴处A向横剖)见图2。

喷嘴防堵装置优化流程示意图(从喷嘴处B向纵剖)见图3。

喷嘴剖面图见图4。

喷嘴右视图见图5。

系统工作时，0.5～0.6 MPa的压缩空气经滤水器深度滤水后，通过围绕在热电厂锅炉静电除尘器Ⅲ灰仓的1号灰斗及2号灰斗的环形管，分别通入灰斗壁的喷嘴安装位置处，压缩空气通过喷嘴上的喷嘴孔进入灰仓，对锅炉除尘器Ⅲ灰仓中粒度较细、温度较低的灰进行扰动疏通,疏通后的灰经手动插板排出系统。

1—滤水器；2—1号灰斗；3—2号灰斗；4—环形管；5—灰斗壁；6—喷嘴安装位置。

5—灰斗壁；6—喷嘴安装位置；7—手动插板。

5—灰斗壁；8—帆布罩；9—喷嘴孔。

6—喷嘴安装位置；8—帆布罩。

6 关键技术

处理电场飞灰堵塞的关键是确保空气干燥(电加热装置可以保障)，采用该喷嘴装置的目的是解决除尘灰仓下灰堵塞问题，减轻人工敲打灰斗等体力劳动，起到事半功倍的效果,其关键技术[3-4]为：

(1) 采用经滤水器滤水后的压缩空气通过专用的喷嘴装置后，压缩空气产生射流对堵塞的灰产生扰动作用，加强对积灰的扰动，避免在下灰口产生灰的堆积问题。

(2) 提供的压缩空气压力为0.5～0.6 MPa，必须经过滤水器滤水，露点达到-40 ℃。

(3) 采用普通碳钢制作，通过法兰连接固定在灰斗壁上。

(5) 必须将帆布罩罩在喷嘴装置喷嘴外面，以防止灰仓内的灰堵塞喷嘴装置的喷嘴孔。

(6) 喷嘴装置喷嘴外围尺寸为20 mm，内径为16 mm。

(7) 喷嘴装置开有4个喷嘴孔，其孔径为2～3 mm。

7 优化效果

采用该优化技术，经过生产运行验证其效果良好。根据除尘器下灰情况，定期使用该装置不仅可以保证下灰畅通，而且可以减轻人工手动疏通灰仓堵塞的劳动强度。该装置可广泛应用于粒度较小且易发生结块堵塞的场合，通过该装置彻底解决了锅炉除尘器灰仓内飞灰堵塞问题。不仅保证了除尘系统正常运行，为安全环保作出了贡献,而且摆脱了以往人工手动敲打等劳动强度较大且效率很低方法的束缚，具有广泛推广应用价值。

8 结语

通过实施优化方案，即在锅炉除尘器灰仓增加喷嘴防堵装置，以及采取加强检修、操作和巡检等措施，减少了灰仓堵塞故障率及停车检修频率,延长了锅炉除尘系统运行周期，不仅达到降低生产成本，提高经济效益的目的,还避免了因灰仓堵塞事故发生，影响锅炉除尘系统正常生产运行，提高了装置本质安全度，为环保、安全作出了贡献，产生了长远的社会效益。