1、1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
2、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
3、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/m 3（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2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
4、气分压 可用下式计算:OHP2 OHP2Vy22式中 烟气中水蒸气体积； 烟气体积； 烟气压力。OH2 yV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/Nm 3 左右。特点是：废气干燥，粉
5、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 1SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O22.52 5.24 3.08 67.11 0.77 0.55 0.15 0.59窑头粉尘颗粒组成见表 2：表 2m 88% 0.6 0.6 2.6 2.8 23.2 70.2窑头典型废气体积成分见表 3：表 33CO2 O2 N2 H2O% /
6、20.4 77.6 2.0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 32vdk磨损量； 修正系数； 飞灰浓度； 飞灰粒径； 气流速度 dv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，d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
7、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/Nm 3，远大于循环流化床的 30g/Nm3 的排放浓度；粉尘颗粒细（粒径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
8、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，然后进入余图 18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
9、 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。余热锅炉
10、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
11、 SP 锅炉的重要图 29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
12、、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10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：13949272582 0379-64087865作者简介：王新建 男 生于 197205，1995 年毕业于吉林工业大学热能工程专业，获学士学位，目前在中信重工机械股份有限公司矿研院进行余热发电的开发与设计工作，方向为低温余热的回收利用，开发的“纯低温余热双压利用成套工艺技术及装备” ，获得中国机械工业联合会特等奖，证书编号：0904060-07。工程师职称。
