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    SP余熱鍋爐幾種清灰裝置

    【河北水泥網】  【時間:2011-03-24】  【關閉本頁】  【打印本頁[字體:字體顏色]

      0 前言

      SP余熱鍋爐熱煙氣中含有大量的粉塵,且粉塵細,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,實現鍋爐安全、穩定運行的目的,結合實際運行情況,及其具體結構特點,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、可燃氣體爆燃吹灰和機械振打裝置。

      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械清灰方式,往往一臺鍋爐裝設幾十臺甚至上百臺吹灰器。吹灰介質有過熱蒸汽、壓縮空氣或氮氣等,它的優點是吹灰介質壓力高,噴射速度大,能清除黏附性較強的積灰;安裝位置可自由選擇;還可以按設計程序自動吹灰;吹灰介質也容易獲得。它的缺點是一次性投資較大;吹掃有死角,清灰不完全;運行費用高。如果采用壓縮空氣或蒸汽作吹灰介質,還會增加煙氣中含氧量或水分并增加鍋爐的排煙量,從而對生產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作用下斷續存在形成聲波,且伴有煙氣逆向流動,這種不穩定的流動使灰粒難以在管壁表面沉積,進而被逆向流動的煙氣攜帶出鍋爐,從而達到清灰目的。聲波除灰裝置具有以下特點:①在聲波有效范圍內徹底除灰。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,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短間隔斷續運行,連續保持受熱面清潔。一般聲波吹灰裝置1次工作時間為15-30s,停運20~120min,如此循環往復,可連續保持受熱面清潔,有效提高鍋爐換熱效率,降低排煙溫度;③無受熱面機械損傷。聲波依托高溫煙氣為介質來傳播,使煙氣中的灰粒在聲波能量作用下發生質點位移,從而使灰粒難于附著在管壁上,達到除灰的目的。但聲波吹灰器震動膜片制造難度大,造價高,需不斷更換,維護工作量大,成本高,且持續的140分貝以上的噪音對人體有害。

      1.3 可燃氣體爆燃吹灰

      可燃氣體爆燃吹灰原理利用可燃氣體(煤氣、乙炔、天燃氣、石油液化氣等)與空氣按一定比例混合產生特性氣體,通過燃燒混合氣體產生沖擊波和高速熱氣流,以低頻脈沖沖擊波作用于積灰面,對積灰產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。但吹灰系統復雜,安全性差,設備造價高,投資大。

      1.4 機械振打

      機械振打裝置是利用小容量電動機作為動力,通過變速器帶動一長軸做低速轉動,在軸上按等分的相位掛上許多振打錘,按順序對鍋爐受熱面進行錘擊,在錘擊的一瞬間使受熱面產生強烈的振動,使黏附的積灰受到反復作用的應力而產生微小的裂痕,直到積灰的附著力遭到破壞而脫落。機械振打的優點是消耗動力少,而且不會對煙氣增加額外的介質。但缺點是對鍋爐管子和焊口焊縫的使用壽命和強度有一定程度的不良影響,但只要設計中加以防范,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踐中使用,而且都有一定的效果,但具體針對SP鍋爐而言,機械振打的清灰效果最為理想,這已經在實踐中被證明。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,而機械振打的清灰周期最短,因而它的清灰效果是最好的。當然,其它的清灰方式也可以縮短周期,但其花費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,哪一種更為經濟、更為方便是我們首先要考慮的。經過十多年來的技術應用,我們發現機械振打裝置應用于SP余熱鍋爐的清灰是目前為止最為成功的。因此,本文予以詳細介紹。

      2 機械振打裝置

      2.1 機械振打原理

      (如圖一)當轉軸按逆時針方向轉動時,帶動振打錘工作,敲擊傳動桿,由傳動桿將振打力傳給內部振打桿,內部振打桿振動帶動過熱器,蒸發器,省煤器等內部受熱面的振動,從而達到清灰效果。

      圖一

      2.2 機械振打關鍵

      2.2.1 振打錘重量的選擇。

      振打錘的重量與振打力有關。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速有關,轉速越快,振打力越大。以QC169/340-12-2.4余熱鍋爐機械振打裝置為例,所需要的振打力大約10kgf(如圖二)。當轉軸轉動時,振打錘敲打內部振打桿。當轉軸轉到圖示虛線位置時,振打錘運動到圖示位置B,振打錘從圖示位置B運動到圖示位置C,擊打內部振打桿,此時振打錘的運動軌跡近似簡化為自由落體。根據動能守恒原理:

      mgh=1/2mv2,得v≈3.13m/s

      振打錘打擊時,根據動量定理,有

      mv1-mv2 =Ft,得m≈7.2 kg

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

      圖二

      2.2.2 減速機的選擇

      機械振打裝置通過減速機帶動鏈傳動,鏈傳動帶動轉軸的轉動。根據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,即轉軸每分鐘轉1-6次。振打次數過頻,會影響受熱面的使用壽命;振打次數過少,受熱面的積灰振打不下來,影響受熱面傳熱效果。因此振打次數的選擇決定振打效果的好差。我們一般選變頻電機,用戶可根據現場實際情況調節振打頻率,積灰多,振打次數可稍多些,選每分鐘振打約3~4次;積灰少振打次數可稍少些,選每分鐘振打約2次左右。選擇鏈傳動,柔性較好,能減輕沖擊和振動。我們一般通過1:2的鏈傳動帶動轉軸的轉動。這樣減速機傳動比選473,就能保證振打次數在1-6次內任意調整,減速機型號選定為BWEP32-473-0.55。

      圖三

      2.2.3 密封裝置

      SP余熱鍋爐為負壓運行,而且負壓高至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。傳動桿9需要左右不停運動是不能跟軸套3相焊的,所以傳動桿9與軸套3之間是有間隙的,怎樣實現它們之間的密封呢?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現與軸的密封,又有很好的減振作用。目前,該結構已申請為本公司實用新型專利。

      所有這些結構設計好后,通過調節變頻電機改變減速機轉速,再由鏈傳動改變軸的轉速,從而調節振打頻率。振打頻率可通過電控箱來控制,實現了操作過程自動化。

      3 結束語

      余熱鍋爐的積灰會大大惡化傳熱效果,因此有效解決積灰問題是關系到余熱鍋爐作用能否成功的關鍵所在。本廠的機械振打裝置,經多年實踐,結構簡單,經濟耐用,清灰效果好,且有效解決了鍋爐漏風問題,受到用戶的好評?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于水泥窯余熱發電系統,會取得良好的經濟效益和社會效益,必將具有極好的應用前景。

      參考文獻:

      1.《水泥窯純低溫余熱發電技術大全》中國水泥網編

    (河北水泥網 轉載請注明出處)
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    ·上篇新聞:水泥窯與余熱發電系統的協調控制
    ·下篇新聞:試論水泥窯余熱回收發電技術現狀、問題及其發展
    【來源:陸海梅,陳新,陳俊】
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