水泥余熱鍋爐除灰技術應用探討

摘要：文章通過分析水泥余熱鍋爐積灰特點和存在的問題，對窯頭余熱鍋爐和窯尾余熱鍋爐的除灰、輸灰技術分別進行了探討，提出了改進措施。

關鍵詞：煙氣;積灰;顆粒;鏈式輸送機;磨損;高溫

一、引言

在水泥余熱發電系統中，高溫煙氣進入余熱鍋爐進行熱交換，實現熱能的回收利用。高溫煙氣中含有的灰塵會在余熱鍋爐內沉淀、積存，不但影響換熱的效率，還會出現煙氣堵塞、荷載過載的嚴重問題。因此，除灰是水泥余熱鍋爐良好運行的關鍵所在。

二、水泥余熱鍋爐積灰特點

水泥余熱鍋爐的煙氣分別引自水泥生產不同的車間，窯頭鍋爐煙氣來自窯頭車間篦冷機，是冷卻熟料后的煙氣;窯尾鍋爐來自窯尾預熱器，是預熱生料后的分解爐煙氣。

窯頭鍋爐的灰是水泥熟料，煙氣含塵量約10～25g/Nm 3 ，具有顆粒大、硬度大的特點，易引起受熱面磨損，且熟料顆粒遇水會凝固結塊，堵塞煙道，造成緊急停爐事故。

窯尾鍋爐的灰是水泥生料，煙氣含塵量50～120g/Nm 3 ，平均粒徑1～30微米，具有粒徑細、含塵量大的特點，容易在鍋爐受熱面管束積灰。

三、水泥余熱鍋爐除灰措施

（一）窯頭鍋爐的除灰與防磨

1.采用前置沉降室窯頭鍋爐

前置沉降室窯頭鍋爐，沉降室與鍋爐一體化設計，取消了傳統的外置沉降室，采用下進風、上出風的形式。磨損與灰粒速度的次方成正比，見公式①，煙氣從下往上走，煙氣方向與灰粒子重力下降方向相反，降低了熟料顆粒接觸鍋爐受熱面的速度，降低了顆粒磨損程度。

2.設置合理的爐內煙氣流速

含塵量、煙氣流速、管徑對磨損的影響可用下式表示

△Gt=KW 3.52 C 0.642 d 0.92 ①

△G/t：磨損量，g/s;

K：試驗系數;

W：煙氣流速，m/s;

C：含塵量，g/m3;

d：管外徑，mm;

由上式可知，流速對磨損的影響很大，但流速過小，會增大鍋爐體積，因此應找到平衡點，選取適當的流速。

3.受熱面兩端集箱和彎頭布置在管箱外

傳統窯頭鍋爐集箱布置在管箱內，兩端采用隔板隔離煙氣以防短路，但往往兩端光管彎頭成為鍋爐磨損泄露堵塞的重災區，且在管箱內部很難清理和檢修。為防止此種情況，把受熱面兩端集箱和彎頭布置在管箱外，消除煙氣走廊而產生的磨損，且在外檢修方便。

（二）窯尾鍋爐的除灰

1.采用機械振打除灰方式

余熱鍋爐的除灰方式一般有空氣吹灰器、激波清灰、蒸汽清灰和機械振打清灰等方式。經過工程實踐、不斷優化，機械振打是相對理想的清灰方式。

機械振打裝置由電動減速機驅動，帶動一長軸低速轉動，軸帶動上面按圓周方向均分安裝的振打錘，依次對受熱面進行擊打。此種除灰方式除灰周期短，適合窯尾鍋爐灰塵量大、粒徑小的特點。

2.優化振打錘結構、材質

早期的錘頭結構和材料不合理，薄弱點容易破裂。振打錘頭改為一體式鍛造結構;材質采用45鍛件，軸套采用無油潤滑軸套。

四、水泥余熱鍋爐的輸灰系統

水泥余熱鍋爐的輸灰系統由下灰管、插板閥、卸料器、鏈式輸送機組成;其中鏈式輸送機是輸灰的主要和關鍵設備。

鏈式輸送機的結構形式一般為套筒滾子鏈，鏈板兩側各有一對L形鉤子，鏈條滾子在上下軌道運行，下軌道靠物料顆粒之間以及物料與鏈條、鉤子之間的壓力、摩擦力拖動物料前進;上軌道空程返回。

五、鏈式輸送機使用過程中存在的問題及改進措施

（一）鏈式輸送機在使用過程中也出現一些共性問題，主要有：

（1）一些部件磨損嚴重，包括鏈條、頭尾部鏈輪、上下導軌等。

（2）進料口法蘭出現不同程度的變形。

（3）尾部機殼拉壞。

（4）輸送鏈條跑偏，鏈條與機殼有摩擦受損。

（二）結合水泥余熱發電的特點，分析問題出現的原因主要為：

（1）鏈式輸送機選型不合理。

（2）輸送機運行時沒有及時調節鏈條的張緊度。水泥余熱鍋爐輸送的灰溫度比較高，在200℃左右。帶料運行后輸送機受熱膨脹、鏈條伸長，如果運行人員不能及時調整鏈條的張緊度，鏈條將處于緊繃狀態，增加齒輪和鏈條的摩擦程度，也增大軸的拉力，嚴重時會拉壞機殼。

（3）高溫狀態下拉鏈機各部件的耐磨性和許用應力降低，加大了磨損和受拉裂速度。

（4）當鍋爐灰斗積灰時，有時大量灰會短時間進入輸灰系統，超過輸送機的承載量。

（5）輸送機固定支架設置不當，限制了設備的受熱膨脹。

（三）改進措施

針對出現的問題，對輸灰系統設計和輸送機本體兩方面進行了改進。

（1）合理選型。

鏈式輸送機的選型應與窯頭鍋爐、窯尾鍋爐的煙風量、含塵量、灰特定相適應，不同的爐型，輸送機型號、鏈速、輸送量不同，見表1。

（2）灰斗下灰管增加放灰旁路（圖1）。當鍋爐灰斗積灰堵塞時，首先應打開放灰旁路放灰，避免過量灰進入輸送機。

（3）在下灰管與輸送機之間設計非金屬補償器（圖1）。既可以避免下灰管的荷載作用在輸送機上，又使輸送機可以自由膨脹。

（4）輸送機頭部采用固定支架，使頭部不能移動，中部和尾部的其他支架采用左右限制移動的導向滑動支架，使一端在軸向自由膨脹。

（5）輸送機尾部的手動螺旋裝置改成重錘式或彈簧式自動張緊裝置，使輸送機能自動調整鏈條的張緊度，避免人工操作不能隨時調整張進度。

（6）輸送機的鏈輪和鏈條等部件采用耐高溫的合金鋼。頭部、尾部鏈輪采用ZG40Cr，主動軸、從動軸采用45#鋼，窯頭鏈板采用1Cr13，窯尾45Mn。

六、結語

文章結合工程實踐，對水泥余熱鍋爐除灰、輸灰技術進行探討，提出優化措施，以期水泥余熱發電技術在新形勢下有進一步的發展，實現良好的經濟、環保效益。

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作者簡介： 楊雷，南京凱盛開能環保能源有限公司。