SP余热锅炉几种清灰装置

　　0  前言
　　SP余热锅炉热烟气中含有大量的粉尘，且粉尘细，容易在锅炉受热面上积灰，影响锅炉受热面的传热效果，致使锅炉出力降低，发电量降低，因此解决好锅炉受热面积灰问题是SP余热锅炉最基本也是必须解决的问题。为了防止积灰，提高锅炉热效率，实现锅炉安全、稳定运行的目的，结合实际运行情况，及其具体结构特点，一般需采用清灰装置。目前SP余热锅炉常用的清灰装置主要有：吹灰器、声波清灰、可燃气体爆燃吹灰和机械振打装置。

　　1  几种清灰方式
　　1.1  吹灰器
　　吹灰是余热锅炉常用的一种机械清灰方式，往往一台锅炉装设几十台甚至上百台吹灰器。吹灰介质有过热蒸汽、压缩空气或氮气等，它的优点是吹灰介质压力高，喷射速度大，能清除黏附性较强的积灰；安装位置可自由选择；还可以按设计程序自动吹灰；吹灰介质也容易获得。它的缺点是一次性投资较大；吹扫有死角，清灰不完全；运行费用高。如果采用压缩空气或蒸汽作吹灰介质，还会增加烟气中含氧量或水分并增加锅炉的排烟量，从而对生产工艺带来一定的不良影响。

　　1.2  声波清灰
　　声波吹灰的原理是近壁面的气流边界层在声振动作用下断续存在形成声波，且伴有烟气逆向流动，这种不稳定的流动使灰粒难以在管壁表面沉积，进而被逆向流动的烟气携带出锅炉，从而达到清灰目的。声波除灰装置具有以下特点：①在声波有效范围内彻底除灰。由于声波具有反射、衍射、绕射的特性，无论受热面管排如何布置，只要在声波有效作用范围内，声波总可以清除管排间及管排背后的积灰，除灰彻底，不留死角；②短间隔断续运行，连续保持受热面清洁。一般声波吹灰装置1次工作时间为15-30s，停运20～120min，如此循环往复，可连续保持受热面清洁，有效提高锅炉换热效率，降低排烟温度；③无受热面机械损伤。声波依托高温烟气为介质来传播，使烟气中的灰粒在声波能量作用下发生质点位移，从而使灰粒难于附着在管壁上，达到除灰的目的。但声波吹灰器震动膜片制造难度大，造价高，需不断更换，维护工作量大，成本高，且持续的140分贝以上的噪音对人体有害。

　　1.3  可燃气体爆燃吹灰
　　可燃气体爆燃吹灰原理利用可燃气体（煤气、乙炔、天燃气、石油液化气等）与空气按一定比例混合产生特性气体，通过燃烧混合气体产生冲击波和高速热气流，以低频脉冲冲击波作用于积灰面，对积灰产生一种先压后拉的作用，使积灰面上的灰垢因冲击而破碎，达到彻底清灰的效果。其传播全方位、有效范围大、不留死角。但吹灰系统复杂，安全性差，设备造价高，投资大。

　　1.4  机械振打
　　机械振打装置是利用小容量电动机作为动力，通过变速器带动一长轴做低速转动，在轴上按等分的相位挂上许多振打锤，按顺序对锅炉受热面进行锤击，在锤击的一瞬间使受热面产生强烈的振动，使黏附的积灰受到反复作用的应力而产生微小的裂痕，直到积灰的附着力遭到破坏而脱落。机械振打的优点是消耗动力少，而且不会对烟气增加额外的介质。但缺点是对锅炉管子和焊口焊缝的使用寿命和强度有一定程度的不良影响，但只要设计中加以防范，是可以延长使用寿命的。

　　以上几种主要的烟气清灰方式都在实践中使用，而且都有一定的效果，但具体针对SP锅炉而言，机械振打的清灰效果最为理想，这已经在实践中被证明。其主要原因是SP锅炉的烟气特性，由于烟气中含灰量很高，管子表面积灰速度很快，就需要将清灰周期缩短。不管那种清灰方式，它们都是周期性的，间隔周期越长，受热面上的平均积灰厚度越大，而机械振打的清灰周期最短，因而它的清灰效果是最好的。当然，其它的清灰方式也可以缩短周期，但其花费的成本是我们难以接受的。所以清灰方式都是为了建立一种平衡，哪一种更为经济、更为方便是我们首先要考虑的。经过十多年来的技术应用，我们发现机械振打装置应用于SP余热锅炉的清灰是目前为止最为成功的。因此，本文予以详细介绍。

　　2 机械振打装置
　　2.1 机械振打原理
　　（如图一）当转轴按逆时针方向转动时，带动振打锤工作，敲击传动杆，由传动杆将振打力传给内部振打杆，内部振打杆振动带动过热器，蒸发器，省煤器等内部受热面的振动，从而达到清灰效果。

图一

　　2.2 机械振打关键
　　2.2.1 振打锤重量的选择。
　　振打锤的重量与振打力有关。所需要的振打力越大，振打锤就越重。而振打力的大小还与轴的转速有关，转速越快，振打力越大。以QC169/340-12-2.4余热锅炉机械振打装置为例，所需要的振打力大约10kgf（如图二）。当转轴转动时，振打锤敲打内部振打杆。当转轴转到图示虚线位置时,振打锤运动到图示位置B，振打锤从图示位置B运动到图示位置C,击打内部振打杆，此时振打锤的运动轨迹近似简化为自由落体。根据动能守恒原理：

　　mgh＝1/2mv²，得v≈3.13m/s

　　振打锤打击时,根据动量定理，有

　　mv₁-mv₂　＝Ft，得m≈7.2 kg

　　考虑连接件间的摩察阻力，振打锤的重量应答于此计算值，可选振打锤的重量为8kg。

图二

　　2.2.2 减速机的选择
　　机械振打装置通过减速机带动链传动，链传动带动转轴的转动。根据窑尾余热锅炉积灰特性，一般选取每分钟打击受热面1-6次，即转轴每分钟转1-6次。振打次数过频，会影响受热面的使用寿命；振打次数过少，受热面的积灰振打不下来，影响受热面传热效果。因此振打次数的选择决定振打效果的好差。我们一般选变频电机，用户可根据现场实际情况调节振打频率，积灰多，振打次数可稍多些，选每分钟振打约3～4次；积灰少振打次数可稍少些，选每分钟振打约2次左右。选择链传动，柔性较好，能减轻冲击和振动。我们一般通过1：2的链传动带动转轴的转动。这样减速机传动比选473，就能保证振打次数在1-6次内任意调整，减速机型号选定为BWEP32-473-0.55。

图三

　　2.2.3 密封装置
　　SP余热锅炉为负压运行，而且负压高至6000Pa左右，所以锅炉的密封特别重要。SP余热锅炉的振打密封装置如图三。轴套3与密封罩2满焊，它们之间是密封的。传动杆9需要左右不停运动是不能跟轴套3相焊的，所以传动杆9与轴套3之间是有间隙的，怎样实现它们之间的密封呢？我们考虑在轴套3和套筒7之间加一个柔性密封圈5，柔性密封圈5的材料为硅橡胶，柔性密封圈既很好地实现与轴的密封，又有很好的减振作用。目前，该结构已申请为本公司实用新型专利。

　　所有这些结构设计好后，通过调节变频电机改变减速机转速，再由链传动改变轴的转速，从而调节振打频率。振打频率可通过电控箱来控制，实现了操作过程自动化。

　　3 结束语
　　余热锅炉的积灰会大大恶化传热效果，因此有效解决积灰问题是关系到余热锅炉作用能否成功的关键所在。本厂的机械振打装置，经多年实践，结构简单，经济耐用，清灰效果好，且有效解决了锅炉漏风问题，受到用户的好评。总之，有效的解决窑尾余热锅炉的积灰和清灰问题，使水泥窑余热锅炉更好地服务于水泥窑余热发电系统，会取得良好的经济效益和社会效益，必将具有极好的应用前景。

　　参考文献：
　　1.《水泥窑纯低温余热发电技术大全》中国水泥网编