SP余熱鍋爐幾種清灰裝置

　　0  前言
　　SP余熱鍋爐熱煙氣中含有大量的粉塵，且粉塵細(xì)，容易在鍋爐受熱面上積灰，影響鍋爐受熱面的傳熱效果，致使鍋爐出力降低，發(fā)電量降低，因此解決好鍋爐受熱面積灰問題是SP余熱鍋爐最基本也是必須解決的問題。為了防止積灰，提高鍋爐熱效率，實(shí)現(xiàn)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的目的，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，及其具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一般需采用清灰裝置。目前SP余熱鍋爐常用的清灰裝置主要有：吹灰器、聲波清灰、可燃?xì)怏w爆燃吹灰和機(jī)械振打裝置。

　　1  幾種清灰方式
　　1.1  吹灰器
　　吹灰是余熱鍋爐常用的一種機(jī)械清灰方式，往往一臺(tái)鍋爐裝設(shè)幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)吹灰器。吹灰介質(zhì)有過熱蒸汽、壓縮空氣或氮?dú)獾?，它的?yōu)點(diǎn)是吹灰介質(zhì)壓力高，噴射速度大，能清除黏附性較強(qiáng)的積灰；安裝位置可自由選擇；還可以按設(shè)計(jì)程序自動(dòng)吹灰；吹灰介質(zhì)也容易獲得。它的缺點(diǎn)是一次性投資較大；吹掃有死角，清灰不完全；運(yùn)行費(fèi)用高。如果采用壓縮空氣或蒸汽作吹灰介質(zhì)，還會(huì)增加煙氣中含氧量或水分并增加鍋爐的排煙量，從而對(duì)生產(chǎn)工藝帶來一定的不良影響。

　　1.2  聲波清灰
　　聲波吹灰的原理是近壁面的氣流邊界層在聲振動(dòng)作用下斷續(xù)存在形成聲波，且伴有煙氣逆向流動(dòng)，這種不穩(wěn)定的流動(dòng)使灰粒難以在管壁表面沉積，進(jìn)而被逆向流動(dòng)的煙氣攜帶出鍋爐，從而達(dá)到清灰目的。聲波除灰裝置具有以下特點(diǎn)：①在聲波有效范圍內(nèi)徹底除灰。由于聲波具有反射、衍射、繞射的特性，無論受熱面管排如何布置，只要在聲波有效作用范圍內(nèi)，聲波總可以清除管排間及管排背后的積灰，除灰徹底，不留死角；②短間隔斷續(xù)運(yùn)行，連續(xù)保持受熱面清潔。一般聲波吹灰裝置1次工作時(shí)間為15-30s，停運(yùn)20～120min，如此循環(huán)往復(fù)，可連續(xù)保持受熱面清潔，有效提高鍋爐換熱效率，降低排煙溫度；③無受熱面機(jī)械損傷。聲波依托高溫?zé)煔鉃榻橘|(zhì)來傳播，使煙氣中的灰粒在聲波能量作用下發(fā)生質(zhì)點(diǎn)位移，從而使灰粒難于附著在管壁上，達(dá)到除灰的目的。但聲波吹灰器震動(dòng)膜片制造難度大，造價(jià)高，需不斷更換，維護(hù)工作量大，成本高，且持續(xù)的140分貝以上的噪音對(duì)人體有害。

　　1.3  可燃?xì)怏w爆燃吹灰
　　可燃?xì)怏w爆燃吹灰原理利用可燃?xì)怏w（煤氣、乙炔、天燃?xì)?、石油液化氣等）與空氣按一定比例混合產(chǎn)生特性氣體，通過燃燒混合氣體產(chǎn)生沖擊波和高速熱氣流，以低頻脈沖沖擊波作用于積灰面，對(duì)積灰產(chǎn)生一種先壓后拉的作用，使積灰面上的灰垢因沖擊而破碎，達(dá)到徹底清灰的效果。其傳播全方位、有效范圍大、不留死角。但吹灰系統(tǒng)復(fù)雜，安全性差，設(shè)備造價(jià)高，投資大。

　　1.4  機(jī)械振打
　　機(jī)械振打裝置是利用小容量電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，通過變速器帶動(dòng)一長軸做低速轉(zhuǎn)動(dòng)，在軸上按等分的相位掛上許多振打錘，按順序?qū)﹀仩t受熱面進(jìn)行錘擊，在錘擊的一瞬間使受熱面產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，使黏附的積灰受到反復(fù)作用的應(yīng)力而產(chǎn)生微小的裂痕，直到積灰的附著力遭到破壞而脫落。機(jī)械振打的優(yōu)點(diǎn)是消耗動(dòng)力少，而且不會(huì)對(duì)煙氣增加額外的介質(zhì)。但缺點(diǎn)是對(duì)鍋爐管子和焊口焊縫的使用壽命和強(qiáng)度有一定程度的不良影響，但只要設(shè)計(jì)中加以防范，是可以延長使用壽命的。

　　以上幾種主要的煙氣清灰方式都在實(shí)踐中使用，而且都有一定的效果，但具體針對(duì)SP鍋爐而言，機(jī)械振打的清灰效果最為理想，這已經(jīng)在實(shí)踐中被證明。其主要原因是SP鍋爐的煙氣特性，由于煙氣中含灰量很高，管子表面積灰速度很快，就需要將清灰周期縮短。不管那種清灰方式，它們都是周期性的，間隔周期越長，受熱面上的平均積灰厚度越大，而機(jī)械振打的清灰周期最短，因而它的清灰效果是最好的。當(dāng)然，其它的清灰方式也可以縮短周期，但其花費(fèi)的成本是我們難以接受的。所以清灰方式都是為了建立一種平衡，哪一種更為經(jīng)濟(jì)、更為方便是我們首先要考慮的。經(jīng)過十多年來的技術(shù)應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)械振打裝置應(yīng)用于SP余熱鍋爐的清灰是目前為止最為成功的。因此，本文予以詳細(xì)介紹。

　　2 機(jī)械振打裝置
　　2.1 機(jī)械振打原理
　　（如圖一）當(dāng)轉(zhuǎn)軸按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)振打錘工作，敲擊傳動(dòng)桿，由傳動(dòng)桿將振打力傳給內(nèi)部振打桿，內(nèi)部振打桿振動(dòng)帶動(dòng)過熱器，蒸發(fā)器，省煤器等內(nèi)部受熱面的振動(dòng)，從而達(dá)到清灰效果。

圖一

　　2.2 機(jī)械振打關(guān)鍵
　　2.2.1 振打錘重量的選擇。
　　振打錘的重量與振打力有關(guān)。所需要的振打力越大，振打錘就越重。而振打力的大小還與軸的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越快，振打力越大。以QC169/340-12-2.4余熱鍋爐機(jī)械振打裝置為例，所需要的振打力大約10kgf（如圖二）。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，振打錘敲打內(nèi)部振打桿。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到圖示虛線位置時(shí),振打錘運(yùn)動(dòng)到圖示位置B，振打錘從圖示位置B運(yùn)動(dòng)到圖示位置C,擊打內(nèi)部振打桿，此時(shí)振打錘的運(yùn)動(dòng)軌跡近似簡化為自由落體。根據(jù)動(dòng)能守恒原理：

　　mgh＝1/2mv²，得v≈3.13m/s

　　振打錘打擊時(shí),根據(jù)動(dòng)量定理，有

　　mv₁-mv₂?。紽t，得m≈7.2 kg

　　考慮連接件間的摩察阻力，振打錘的重量應(yīng)答于此計(jì)算值，可選振打錘的重量為8kg。

圖二

　　2.2.2 減速機(jī)的選擇
　　機(jī)械振打裝置通過減速機(jī)帶動(dòng)鏈傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)窯尾余熱鍋爐積灰特性，一般選取每分鐘打擊受熱面1-6次，即轉(zhuǎn)軸每分鐘轉(zhuǎn)1-6次。振打次數(shù)過頻，會(huì)影響受熱面的使用壽命；振打次數(shù)過少，受熱面的積灰振打不下來，影響受熱面?zhèn)鳠嵝ЧＲ虼苏翊虼螖?shù)的選擇決定振打效果的好差。我們一般選變頻電機(jī)，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)節(jié)振打頻率，積灰多，振打次數(shù)可稍多些，選每分鐘振打約3～4次；積灰少振打次數(shù)可稍少些，選每分鐘振打約2次左右。選擇鏈傳動(dòng)，柔性較好，能減輕沖擊和振動(dòng)。我們一般通過1：2的鏈傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣減速機(jī)傳動(dòng)比選473，就能保證振打次數(shù)在1-6次內(nèi)任意調(diào)整，減速機(jī)型號(hào)選定為BWEP32-473-0.55。

圖三

　　2.2.3 密封裝置
　　SP余熱鍋爐為負(fù)壓運(yùn)行，而且負(fù)壓高至6000Pa左右，所以鍋爐的密封特別重要。SP余熱鍋爐的振打密封裝置如圖三。軸套3與密封罩2滿焊，它們之間是密封的。傳動(dòng)桿9需要左右不停運(yùn)動(dòng)是不能跟軸套3相焊的，所以傳動(dòng)桿9與軸套3之間是有間隙的，怎樣實(shí)現(xiàn)它們之間的密封呢？我們考慮在軸套3和套筒7之間加一個(gè)柔性密封圈5，柔性密封圈5的材料為硅橡膠，柔性密封圈既很好地實(shí)現(xiàn)與軸的密封，又有很好的減振作用。目前，該結(jié)構(gòu)已申請(qǐng)為本公司實(shí)用新型專利。

　　所有這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好后，通過調(diào)節(jié)變頻電機(jī)改變減速機(jī)轉(zhuǎn)速，再由鏈傳動(dòng)改變軸的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)振打頻率。振打頻率可通過電控箱來控制，實(shí)現(xiàn)了操作過程自動(dòng)化。

　　3 結(jié)束語
　　余熱鍋爐的積灰會(huì)大大惡化傳熱效果，因此有效解決積灰問題是關(guān)系到余熱鍋爐作用能否成功的關(guān)鍵所在。本廠的機(jī)械振打裝置，經(jīng)多年實(shí)踐，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)耐用，清灰效果好，且有效解決了鍋爐漏風(fēng)問題，受到用戶的好評(píng)?？傊?，有效的解決窯尾余熱鍋爐的積灰和清灰問題，使水泥窯余熱鍋爐更好地服務(wù)于水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)，會(huì)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，必將具有極好的應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn)：
　　1.《水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)大全》中國水泥網(wǎng)編