干冰清洗在余热发电锅炉中的应用

摘要：余热发电AQC锅炉高压过热器每升高15~20℃，锅炉的整体热效率降低1％，有效地降低过热器温度、增加锅炉管道通换热效率是提高发电量的根本节能方法。

作者简介：何厚存，自2000年以来一直致力于干冰清洗研究，做了大量干冰清洗服务，研发一系列的干冰设备专利产品。承接山水集团各个运营区水泥厂的余热发电锅炉（散热器[翅片]、过热器、蒸发器）的干冰清洗服务，理论和实践相结合，有丰富的工程经验。

干冰清洗时近几年来开发的水泥行业余热发电AQC管束清灰的新技术。这种新技术的应用显示比传统除灰方法优越。目前国内水泥厂窑头窑尾余热发电锅炉在4-8年的使用中多数没有彻底做过清灰处理(与平时的清灰器,振动筛等有区别)。在生产过程中发现窑头锅炉通风量低，负压小，风阻变大，锅炉的热交换率降低，过热器温度变高，热量得不到有效的利用，停机检查发现窑头锅炉管道结垢严重，需要立即清洗。考虑到传统清洗方式费时且拆装过程扬尘比较大，我们采用具有高效、无损、环保优点的干冰清洁技术对窑头锅炉管道进行清洗，仅用一周完成了清洗工作。

随着装置运行的延长,炉内表面会逐渐沉积灰垢,主要是不完全燃烧的积灰,由硫酸盐,钙,镁,硅,镍,钒等元素的氧化物构成,其沉积厚度和运行装置的运行时间长短有关。一般厚度2 ～15 mm。其灰垢随燃烧 ,温度和受热面的不同 而产生不同形式的积灰有的较为疏松 ,有的则十分 牢固致密 ,吸附在炉管上甚至有的氧化物在一定条 件下 ,会造成炉管腐蚀 。由于灰垢导热系数在104. 6～314 J / (m ·h·℃),热阻是钢材的 400 倍 ,因而导 致加热炉热效率降低 ,炉膛温度上升 ,一旦超出了工艺要求指标 ,严重影响装置正常生产,给企业造成直接经济损失。

1、干冰清洁技术的原理及特点

以压缩空气为动力，通过设备的切削粉磨系统将干冰以微粒形态高速撞击到被清洗的污垢表面，污垢表面遇到温度极低的干冰，迅速降温脆化，同时干冰颗粒进入出现裂缝的污染物内部并迅速升华为气体，体积膨胀800倍，产生微爆现象，从而将这些碎裂的污染物从物体的表面剥离移走，达到快速清洗的目的。

2、干冰清洗过程中存在的问题及对策

（1）锅炉管道错落排放，排列紧密，清洗进度慢开启窑头排风机，使锅炉内保证微负压状态，先清洗管缝，再清洗管道翅片，使堆积的物料能快速清理掉。

（2）压缩空气压力不稳定，含水量大增加外置储气罐，使压缩空气均匀释放，储气罐有放水阀门，把压缩空气中的水分排掉。

（3）干冰的质量问题刚开始清洗过程中发现干冰的质量差，含水量大，经过干冰机粉磨雾化后，在喷枪管道内结冰堵塞，影响工作效率。后更换干冰供应商，增加干燥机，使干冰含水量降低，保证清洗正常。

干冰清洗完成后，窑头锅炉管道干净，管缝通畅，无任何漏水现象，在相同的负压条件下，增加了通风面积和进风量，过热器前后负压差变小，过热器温度降低，发电量提高。

3、干冰清洁技术的优点：

1 )干式除垢法,利用停工机会直接现场除垢,不影响生产。

2 )清洗介质无毒,对人体无危害,对环境不产生污染,清洗后无清洗介质残留,不产生二次废料污染 。

3 )清洗介质不导电,操作简易安全,可避免员工处于危险工作环境中。

4 )干冰颗粒硬度低,对金属表面磨损小,不会产生损伤。清洗洁净的表面无需进行防锈处理,简化了清洗工序 。

5 )不同角度的喷嘴可更换,除污垢种类:灰尘,油污,表面涂层,积炭,表面残留物,油墨,橡胶等污物。

指导企业加装蒸汽“余热回收装置”,对有机热载体炉的尾部高温烟气进行回收二次利用,使锅炉烟气温度降低至150～200℃。推广干冰清洗技术。以前企业一直采用水和压缩空气等机械方法清洗锅炉的油垢,煤垢,清洗效果差,且易损坏锅炉炉墙。干冰清洗技术,有效破解了清除锅炉结焦的难题,通过高压空气将颗粒状的干冰粒喷射到锅炉受热面的表面,利用温差的物理反应使不同的物质在不同的收缩速度下产生脱离,当-78℃的干冰粒接触到油垢,灰垢表面后产生脆化爆炸现象,使油垢,灰垢收缩及松脱,随之干冰粒会瞬间汽化且膨胀数百倍,产生强大的剥离力,使油垢,灰垢快速彻底地从金属表面脱落。

清洗结果表明 ,采用干冰清洗加热炉炉管灰垢是一种很好的办法 ,可提高热效率。除垢率达到 95 %以上 ,炉膛温度及 炉管进出口温度完全达到工艺指标要求 ,满足装置生 产加工量 ,给厂方带来巨大经济效益。

干冰清洁前后过热器前、后负压差变化情况

过热器干冰清洗前后前、后对比照

干冰清洗前

干冰清洗后

干冰清洗技术与其他清洗方法的对比

干冰清洗技术的独特性使其成为一种高效、经济、环保的工业清洁解决方案

干冰：干冰是固态的二氧化碳，在常温和压强为6079.8千帕压力下，把二氧化碳冷凝成无色的液体，再在低压下迅速蒸发，便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质，其温度是零下78.5℃，这就是干冰。二氧化碳自然存在于空气中，虽然二氧化碳在空气中的含量相对而言很小（体积比大约占0.03%）但它却是人们所认识到的最重要的气体之一。干冰极易挥发，升华为无毒、无味的，比固体体积大600-800倍的气体二氧化碳，所以干冰不能储存于密封性能好、体积较小的容器中，很容易爆炸。要让干冰放在空气流通好的地方，让干冰挥发产生的气体释放出去，这样才安全。

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