噴嘴防堵裝置在鍋爐除塵系統(tǒng)灰倉(cāng)中的應(yīng)用

常永宏，陳曉玲

(天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司，山西長(zhǎng)治 047507)

天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司現(xiàn)有A、B、C 3臺(tái)高壓蒸汽鍋爐，其任務(wù)是保證全公司高壓蒸汽透平壓縮機(jī)的正常使用，剩余高壓蒸汽供2臺(tái)分別為16 MW/h和25 MW/h的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組使用。鍋爐除塵系統(tǒng)原采用三級(jí)靜電除塵，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日益嚴(yán)苛，要求鍋爐煙囪排放執(zhí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)，因此公司對(duì)A、B、C 3臺(tái)鍋爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行了多次改造，對(duì)三級(jí)靜電除塵進(jìn)行升級(jí)，每臺(tái)鍋爐目前均采用一級(jí)靜電除塵+兩級(jí)布袋除塵聯(lián)合方式，灰倉(cāng)沿用原三級(jí)(I、II、III)電除塵灰倉(cāng)(每級(jí)均有2個(gè)灰倉(cāng)，三級(jí)共計(jì)6個(gè)灰倉(cāng))。除塵系統(tǒng)Ⅲ灰倉(cāng)內(nèi)的飛灰因?yàn)楸容^細(xì)而且溫度低，所以流動(dòng)性差，經(jīng)常造成下灰不暢或者無(wú)法下灰導(dǎo)致堵塞。通常采用手動(dòng)敲打等方法解決該問(wèn)題，勞動(dòng)強(qiáng)度較大且效率很低；如果發(fā)現(xiàn)或者處理不及時(shí)可能導(dǎo)致除塵系統(tǒng)癱瘓，造成排放超標(biāo)，嚴(yán)重污染環(huán)境?；覊m長(zhǎng)期堵塞滿倉(cāng)，還會(huì)增加火災(zāi)危險(xiǎn)，降低裝置本質(zhì)安全。經(jīng)過(guò)研究分析由于Ⅲ灰倉(cāng)內(nèi)的飛灰流動(dòng)性差導(dǎo)致經(jīng)常堵塞，提出增加1種通過(guò)壓縮空氣擾動(dòng)的噴嘴防堵裝置，既可以降低粉塵污染、提高環(huán)保效益，又可以保障裝置安全穩(wěn)定連運(yùn)、提高經(jīng)濟(jì)效益，圓滿解決了此問(wèn)題。

1 工藝原理

1.1 空壓機(jī)壓縮系統(tǒng)

空壓機(jī)由電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，使十字頭作直線運(yùn)動(dòng)以達(dá)到傳動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的目的?？諌簷C(jī)壓縮系統(tǒng)由氣缸、活塞、吸氣閥、排氣閥等部件組成，當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，依靠氣閥自動(dòng)啟閉作用，使氣缸腔內(nèi)壓力交替變化，達(dá)到吸入和壓縮氣體的作用。該機(jī)組為兩級(jí)壓縮，因此氣體的額定壓力是在2個(gè)氣缸中分級(jí)壓縮完成的。

1.2 除塵系統(tǒng)

1.2.1 靜電除塵器

靜電除塵器是利用高壓直流電在陰、陽(yáng)兩極間形成一個(gè)使氣體電離的電場(chǎng)，兩極之間的氣體電離后，產(chǎn)生大量的陰、陽(yáng)電離子，使通過(guò)的粉塵也獲得電荷，然后吸附沉積在與其極性相反的電極上，達(dá)到除塵目的。

陰陽(yáng)兩極振打的作用是振落極板上的集塵落入灰倉(cāng)，最終進(jìn)入氣力濃相輸灰系統(tǒng)。

1.2.2 布袋除塵器

布袋除塵器是一種干式濾塵裝置，濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾。當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器后，含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過(guò)濾袋時(shí)，粉塵被阻留，使氣體得到凈化；而密度大的粉塵由于重力作用沉降。通過(guò)壓縮空氣將布袋集塵吹掃落入灰倉(cāng)，最終進(jìn)入氣力濃相輸灰系統(tǒng)。

2 工藝流程

2.1 空壓機(jī)壓縮系統(tǒng)流程

室外空氣經(jīng)入口過(guò)濾器進(jìn)入空壓機(jī)一級(jí)缸內(nèi)，空氣被壓縮到0.16～0.20 MPa，通過(guò)中間冷卻器冷卻進(jìn)入二級(jí)缸內(nèi)，繼續(xù)被壓縮至0.6～0.8 MPa，溫度小于160 ℃后進(jìn)入后冷器冷卻，最后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，合格的壓縮空氣為后系統(tǒng)提供服務(wù)。

壓縮空氣的主要作用為：(1)供公司A、B、C 3臺(tái)高壓蒸汽鍋爐輸灰；(2)作為灰倉(cāng)流化氣；(3)作為C熱電鍋爐C火焰攝像頭備用冷卻氣；(4)作為脈動(dòng)集灰料倉(cāng)除塵器反吹氣；(5)作為A、B、C 3臺(tái)高壓蒸汽鍋爐脫硝、除塵系統(tǒng)用氣等。

2.2 輸灰系統(tǒng)流程

鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣通過(guò)煙道、除塵器，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)振打、壓縮空氣吹掃，塵粒分別落入對(duì)應(yīng)灰倉(cāng)中。每臺(tái)鍋爐除塵器均有2個(gè)Ⅲ灰倉(cāng)，其上方對(duì)應(yīng)除塵器目前已經(jīng)改為布袋除塵，通過(guò)壓縮空氣將布袋集塵吹掃落入灰倉(cāng)，最終進(jìn)入氣力濃相輸灰系統(tǒng)。

A/B鍋爐的輸灰系統(tǒng)流程為：從儲(chǔ)氣罐出來(lái)的壓力為0.5～0.6 MPa的壓縮空氣分別到2臺(tái)鍋爐6組發(fā)送器(每個(gè)電場(chǎng)的2個(gè)發(fā)送器為1組，共12個(gè)發(fā)送器)。電除塵灰倉(cāng)的灰經(jīng)進(jìn)料閥進(jìn)入發(fā)送器，然后由壓縮空氣沿管道輸送到廠外灰處理系統(tǒng)集中處理(可外售)。

C鍋爐(熱電鍋爐)的輸灰系統(tǒng)流程為：從除塵灰倉(cāng)中出來(lái)的灰經(jīng)電動(dòng)鎖氣器進(jìn)入集灰料倉(cāng)，然后進(jìn)入2臺(tái)上引式倉(cāng)泵，經(jīng)壓縮空氣加壓通過(guò)排灰管道送至廠外灰處理系統(tǒng)集中處理(可外售)。

以C鍋爐為例，輸灰系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。

圖1 熱電鍋爐輸灰系統(tǒng)流程示意圖

3 除塵器Ⅲ灰倉(cāng)堵塞問(wèn)題分析

除塵器Ⅲ灰倉(cāng)內(nèi)的飛灰因?yàn)楸容^細(xì)而且溫度低，所以流動(dòng)性差，經(jīng)常造成下灰不暢或者無(wú)法下灰導(dǎo)致堵塞。造成灰倉(cāng)堵塞的原因通常有以下6種因素：

(1) 誤操作。在輸送過(guò)程中誤關(guān)了壓縮空氣，使物料沉降，再通氣時(shí)就容易發(fā)生堵塞。

(2) 空壓機(jī)至輸灰管間的空氣管道存在泄漏，導(dǎo)致壓縮空氣量減少，使物料沉降積累造成灰倉(cāng)堵塞。

(3) 后系統(tǒng)(倉(cāng)泵系統(tǒng))存在泄漏，或除灰管內(nèi)有異物，或大塊物料堵塞,或倉(cāng)泵裝料過(guò)滿，飛灰氣化不良，使灰的流動(dòng)性變差而影響輸送。

(4) 因煤種變化、鍋爐燃燒工況的變化、省煤器或靜電除塵器故障造成的粉煤灰溫度降低、顆粒粗大、含水量和灰量增加,以及化學(xué)成分的變化，使系統(tǒng)不能適應(yīng)變化工況。

(5) 空壓機(jī)壓縮系統(tǒng)異常，有空氣帶水現(xiàn)象。

(6) 灰倉(cāng)氣化不良，造成物料流動(dòng)性變差。

4 解決措施

4.1 常規(guī)方法

(1)加強(qiáng)管理，避免人為誤操作；(2)提高檢修質(zhì)量、加強(qiáng)巡檢，確保整個(gè)輸送裝置所有法蘭接頭閥門等密封良好，保證供氣系統(tǒng)氣量充分、壓力平穩(wěn)，發(fā)現(xiàn)管道、管件等破損，應(yīng)及時(shí)修復(fù)；(3)加強(qiáng)巡檢，確保后系統(tǒng)運(yùn)行正常，避免泄漏、異物等異常問(wèn)題；(4)根據(jù)進(jìn)料情況把控進(jìn)料時(shí)間，防止進(jìn)料過(guò)多而發(fā)生堵塞；(5)嚴(yán)格規(guī)范操作，按規(guī)定排盡空壓機(jī)壓縮系統(tǒng)冷干機(jī)和儲(chǔ)氣罐的積水，防止空氣中帶入水分使灰潮濕；(6)改善灰倉(cāng)氣化能力，增強(qiáng)物料流動(dòng)性。

4.2 除塵器Ⅲ灰倉(cāng)堵塞優(yōu)化措施

為改善灰倉(cāng)氣化能力，增強(qiáng)物料流動(dòng)性，可采用人工敲打、CZ電磁倉(cāng)壁振動(dòng)器裝置、壓縮空氣擾動(dòng)等防止灰倉(cāng)堵塞技術(shù)[1-2]。其中，人工敲打法隨著社會(huì)發(fā)展，大力推廣智能化應(yīng)用，已經(jīng)被淘汰。

4.2.1 CZ電磁倉(cāng)壁振動(dòng)器

CZ電磁倉(cāng)壁振動(dòng)器(又稱振打器)通過(guò)高頻振動(dòng)和沖擊力，有效地消除物料由于內(nèi)摩擦、潮解、帶電、成分變化等原因引起的堵塞、塔拱現(xiàn)象，使物料從料倉(cāng)口順利排出，能保證穩(wěn)定地供料所需設(shè)備。已廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、化工、建材、機(jī)械等各行業(yè)中，其使用靈活方便，振動(dòng)強(qiáng)度可用控制器隨意調(diào)節(jié)。

采用CZ電磁倉(cāng)壁振動(dòng)器需要購(gòu)買設(shè)備；振動(dòng)耗電，長(zhǎng)期振動(dòng)會(huì)影響灰倉(cāng)使用壽命；后期維護(hù)成本會(huì)有所增加。

4.2.2 壓縮空氣擾動(dòng)

通過(guò)采用壓縮空氣擾動(dòng)技術(shù)，增強(qiáng)物料流動(dòng)性，改善灰倉(cāng)氣化能力，保障下灰通暢。經(jīng)研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際(公司空壓機(jī)壓縮系統(tǒng)可以保障可靠的氣體供應(yīng))，壓縮空氣擾動(dòng)技術(shù)幾乎無(wú)后期維護(hù)成本，因此決定采用此優(yōu)化方案，即采用一種壓縮空氣擾動(dòng)的噴嘴防堵裝置，通過(guò)實(shí)施此方案圓滿解決了灰倉(cāng)堵塞問(wèn)題。

5 優(yōu)化流程

噴嘴防堵裝置優(yōu)化流程示意圖(從噴嘴處A向橫剖)見(jiàn)圖2。

噴嘴防堵裝置優(yōu)化流程示意圖(從噴嘴處B向縱剖)見(jiàn)圖3。

噴嘴剖面圖見(jiàn)圖4。

噴嘴右視圖見(jiàn)圖5。

系統(tǒng)工作時(shí)，0.5～0.6 MPa的壓縮空氣經(jīng)濾水器深度濾水后，通過(guò)圍繞在熱電廠鍋爐靜電除塵器Ⅲ灰倉(cāng)的1號(hào)灰斗及2號(hào)灰斗的環(huán)形管，分別通入灰斗壁的噴嘴安裝位置處，壓縮空氣通過(guò)噴嘴上的噴嘴孔進(jìn)入灰倉(cāng)，對(duì)鍋爐除塵器Ⅲ灰倉(cāng)中粒度較細(xì)、溫度較低的灰進(jìn)行擾動(dòng)疏通,疏通后的灰經(jīng)手動(dòng)插板排出系統(tǒng)。

1—濾水器；2—1號(hào)灰斗；3—2號(hào)灰斗；4—環(huán)形管；5—灰斗壁；6—噴嘴安裝位置。

5—灰斗壁；6—噴嘴安裝位置；7—手動(dòng)插板。

5—灰斗壁；8—帆布罩；9—噴嘴孔。

6—噴嘴安裝位置；8—帆布罩。

6 關(guān)鍵技術(shù)

處理電場(chǎng)飛灰堵塞的關(guān)鍵是確?？諝飧稍?電加熱裝置可以保障)，采用該噴嘴裝置的目的是解決除塵灰倉(cāng)下灰堵塞問(wèn)題，減輕人工敲打灰斗等體力勞動(dòng)，起到事半功倍的效果,其關(guān)鍵技術(shù)[3-4]為：

(1) 采用經(jīng)濾水器濾水后的壓縮空氣通過(guò)專用的噴嘴裝置后，壓縮空氣產(chǎn)生射流對(duì)堵塞的灰產(chǎn)生擾動(dòng)作用，加強(qiáng)對(duì)積灰的擾動(dòng)，避免在下灰口產(chǎn)生灰的堆積問(wèn)題。

(2) 提供的壓縮空氣壓力為0.5～0.6 MPa，必須經(jīng)過(guò)濾水器濾水，露點(diǎn)達(dá)到-40 ℃。

(3) 采用普通碳鋼制作，通過(guò)法蘭連接固定在灰斗壁上。

(5) 必須將帆布罩罩在噴嘴裝置噴嘴外面，以防止灰倉(cāng)內(nèi)的灰堵塞噴嘴裝置的噴嘴孔。

(6) 噴嘴裝置噴嘴外圍尺寸為20 mm，內(nèi)徑為16 mm。

(7) 噴嘴裝置開(kāi)有4個(gè)噴嘴孔，其孔徑為2～3 mm。

7 優(yōu)化效果

采用該優(yōu)化技術(shù)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行驗(yàn)證其效果良好。根據(jù)除塵器下灰情況，定期使用該裝置不僅可以保證下灰暢通，而且可以減輕人工手動(dòng)疏通灰倉(cāng)堵塞的勞動(dòng)強(qiáng)度。該裝置可廣泛應(yīng)用于粒度較小且易發(fā)生結(jié)塊堵塞的場(chǎng)合，通過(guò)該裝置徹底解決了鍋爐除塵器灰倉(cāng)內(nèi)飛灰堵塞問(wèn)題。不僅保證了除塵系統(tǒng)正常運(yùn)行，為安全環(huán)保作出了貢獻(xiàn),而且擺脫了以往人工手動(dòng)敲打等勞動(dòng)強(qiáng)度較大且效率很低方法的束縛，具有廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施優(yōu)化方案，即在鍋爐除塵器灰倉(cāng)增加噴嘴防堵裝置，以及采取加強(qiáng)檢修、操作和巡檢等措施，減少了灰倉(cāng)堵塞故障率及停車檢修頻率,延長(zhǎng)了鍋爐除塵系統(tǒng)運(yùn)行周期，不僅達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的,還避免了因灰倉(cāng)堵塞事故發(fā)生，影響鍋爐除塵系統(tǒng)正常生產(chǎn)運(yùn)行，提高了裝置本質(zhì)安全度，為環(huán)保、安全作出了貢獻(xiàn)，產(chǎn)生了長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益。