側(cè)吹爐余熱鍋爐尾部堵灰現(xiàn)象及分析

未曉強(qiáng)

（四川東方鍋爐工業(yè)鍋爐集團(tuán)有限公司，四川 自貢 643000）

側(cè)吹爐余熱鍋爐尾部堵灰現(xiàn)象及分析

未曉強(qiáng)

（四川東方鍋爐工業(yè)鍋爐集團(tuán)有限公司，四川 自貢 643000）

文章根據(jù)一例鉛系統(tǒng)側(cè)吹還原爐強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐積灰堵灰事故，對其進(jìn)行原因分析及改造。

側(cè)吹爐；余熱鍋爐；強(qiáng)制循環(huán)；堵灰；積灰

某一單位使用一臺(tái)QCF15/1200-12-4.0煉鉛系統(tǒng)側(cè)吹爐余熱鍋爐。但在使用過程中，余熱鍋爐尾部受熱面省煤器部分積灰、堵灰嚴(yán)重，經(jīng)常堵塞煙道，造成煙氣系統(tǒng)正壓運(yùn)行。為了維持正常生產(chǎn)需要，用戶每天需進(jìn)行清灰作業(yè)。

我公司已有三十多年余熱鍋爐設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)。特別是鉛、鋅、銅冶金余熱利用方面，針對此類余熱煙氣所含粉塵具有粘結(jié)性強(qiáng)，酸腐蝕嚴(yán)重等特點(diǎn)，在幾十年的設(shè)計(jì)生產(chǎn)及用戶服務(wù)過程中，為成功解決此類余熱鍋爐積灰、粘結(jié)、腐蝕等難題積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。但本次余熱鍋爐尾部省煤器積灰如此嚴(yán)重的現(xiàn)象還首次發(fā)生。

為了解決該臺(tái)余熱鍋爐省煤器堵灰問題，我們查閱了大量冶金余熱利用相關(guān)資料，了解側(cè)吹還原爐運(yùn)行特性及煙塵物理特性，結(jié)合本臺(tái)QCF15/1200-12-4.0余熱鍋爐結(jié)構(gòu)及配置情況，進(jìn)行綜合分析，剖析積灰原因，提出解決問題的措施。

1 冶煉爐情況

該臺(tái)煉鉛系統(tǒng)側(cè)吹爐是以氧化底吹爐產(chǎn)出的熔融高鉛渣為原料，進(jìn)行周期性還原作業(yè)的側(cè)吹爐。此種還原爐采用瓦紐科夫技術(shù)，瓦紐科夫技術(shù)是前蘇聯(lián)研發(fā)并推廣應(yīng)用的一種熔池熔煉技術(shù)，最初被用在處理銅鎳精礦。2001年由河南新鄉(xiāng)中聯(lián)總公司率先引進(jìn)建造了1.5m2試驗(yàn)爐處理鉛精礦，通過多次優(yōu)化摸索，試驗(yàn)改進(jìn)，逐漸掌握了瓦紐科夫爐及其工藝過程，并形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氧氣側(cè)吹爐—“中聯(lián)爐”，于2003年7月獲得國家專利。該爐既可作為氧化熔煉爐又可用作還原熔煉爐；既可以加熔融高鉛渣又可以加固體高鉛渣；既可以進(jìn)行連續(xù)還原作業(yè)又可以進(jìn)行間斷、周期性還原作業(yè)；進(jìn)行還原熔煉時(shí)既可以單用煤作還原劑和燃料，又可使用煤和燃?xì)猓簹饣蛱烊粴猓┗旌献鬟€原劑和燃料。河南濟(jì)源萬洋公司在 2011年首次應(yīng)用此技術(shù)用于液態(tài)高鉛渣的直接還原。大大改善了原“鼓風(fēng)爐”還原的工藝缺陷，取得了理想的效果。

2 余熱鍋爐設(shè)計(jì)依據(jù)及結(jié)構(gòu)

2.1 余熱鍋爐入口煙氣條件及余熱鍋爐蒸汽參數(shù)

煙氣條件如表1所示，余熱鍋爐蒸汽參數(shù)如表2所示。

表1 余熱鍋爐入口煙氣條件

表2 余熱鍋爐蒸汽參數(shù)

2.2 余熱鍋爐結(jié)構(gòu)

（1）側(cè)吹還原爐余熱鍋爐露天布置，用于側(cè)吹還原爐高溫?zé)煔獾睦鋮s和余熱回收，產(chǎn)生飽和蒸汽供生產(chǎn)、生活使用或送汽輪機(jī)發(fā)電；側(cè)吹還原爐余熱鍋爐為煙道式鍋爐形式，采用強(qiáng)制循環(huán)，微負(fù)壓運(yùn)行。余熱鍋爐由上升煙道、下降煙道、輻射冷卻室、對流區(qū)省煤器五部分組成。上升煙道與還原爐水套出口相接，鍋爐出口通過出口煙道與表冷器入口相接。高溫?zé)煔獬鲞€原爐后，進(jìn)入余熱鍋爐，依次經(jīng)過上升煙道、下降煙道、輻射冷卻室、凝渣管束、對流管束等受熱面，換熱冷卻后的煙氣由鍋爐尾部排出，去收塵系統(tǒng)。

（2）省煤器呈三煙道結(jié)構(gòu)形式，受熱面支撐在下部通風(fēng)梁上，下部通風(fēng)梁及外墻形成一體，通過頂部吊耳懸吊在鋼架上，整體向下膨脹。省煤器受熱面為蛇形管形式，蛇形管規(guī)格為φ32×4光管，單繞，順列布置，逆流換熱，S1=110mm，S2=90mm，煙氣橫向沖刷蛇形管束，煙氣流速2.95m/s。省煤器入口煙氣溫度320℃，省煤器出口溫度為250℃。

（3）余熱鍋爐高溫?zé)煔庵泻写罅康臒焿m，系統(tǒng)煙塵易粘結(jié)、吸附在受熱面上。省煤器采用高能脈沖清灰裝置進(jìn)行清灰，每個(gè)煙道兩側(cè)分別布置一臺(tái)，頂部布置兩臺(tái)，省煤器區(qū)域共布置8臺(tái)高能脈沖清灰裝置。側(cè)吹還原爐余熱鍋爐的補(bǔ)水為除氧水，除氧水直接送入鍋筒，在鍋筒中與爐水混合后形成飽和水，通過下降管進(jìn)入熱水循環(huán)泵。循環(huán)水經(jīng)熱水循環(huán)泵加壓后送往余熱鍋爐的各組受熱面。循環(huán)水在余熱鍋爐的各組受熱面中吸熱后返回鍋筒，在鍋筒中進(jìn)行汽水分離，分離出來的水繼續(xù)循環(huán)，蒸汽引出鍋筒，如圖1所示。

3 堵灰現(xiàn)象及原因分析

余熱鍋爐在側(cè)吹還原爐投產(chǎn)僅三天后，發(fā)生省煤器煙道完全堵塞，余熱鍋爐入口正壓嚴(yán)重，漏煙嚴(yán)重。省煤器蛇形管表面結(jié)煙塵硬塊，硬塊上均勻堆積細(xì)小煙塵顆粒煙道側(cè)墻及通風(fēng)梁處堵灰特別嚴(yán)重，煙道中部積灰情況較輕。省煤器前方凝渣管束、對流管束區(qū)域運(yùn)行半年后，積灰量少。

3.1 余熱鍋爐特殊性

（1）煙塵特殊性。普通燃煤鏈條爐，燃燒后煙氣含塵量在10g/Nm3左右。此臺(tái)余熱鍋爐入口煙塵含量高達(dá)324.05g/Nm3，是普通燃煤鏈條爐的30倍，也比同類型側(cè)

吹爐還原爐煙氣含塵量高（一般在130～250g/Nm3）。且余熱鍋爐的煙塵含量復(fù)雜，含有鉛、銅、鋅、金、銀、銻、砷、鐵、氧化鋁等成分，煙氣一般在700℃以上呈熔融狀態(tài)且粘結(jié)性非常強(qiáng)。

圖1 余熱鍋爐結(jié)構(gòu)

（2）省煤器結(jié)構(gòu)特殊性。我公司此前設(shè)計(jì)此類余熱鍋爐的省煤器，無如此明顯的堵灰情況。省煤器受熱面也采用通風(fēng)梁支撐形式，蛇形管規(guī)格也為φ32×4，橫向節(jié)距S1=100～120mm，S2=90mm；煙氣溫度、省煤器介質(zhì)溫度及煙氣流速也與此臺(tái)鍋爐相近。僅原此類余熱鍋爐省煤器呈單煙道布置，此臺(tái)余熱鍋爐省煤器由于前期原因，設(shè)計(jì)為三煙道，且第一煙道下部為空煙道，煙氣不沖刷第一煙道下部。

（3）余熱鍋爐運(yùn)行特殊性。用戶為減少余熱鍋爐凝渣管束及對流管束的積灰情況，造成余熱鍋爐輻射冷卻室后的凝渣管束及對流管束清灰裝置動(dòng)作頻繁，省煤器區(qū)域布置的脈沖清灰裝置不可靠，時(shí)常不動(dòng)作。

3.2 原因分析

（1）煙氣含塵量偏大，且前部對流管束清灰頻繁，使省煤器前的對流管束的凝渣作用未充分發(fā)揮，使煙氣進(jìn)入省煤器時(shí)煙塵含量大大高于同類余墊鍋爐，使省煤器積灰堵灰現(xiàn)象凸現(xiàn)。煙塵易粘結(jié)，粘結(jié)燒結(jié)后易形成硬塊，呈三煙道布置的省煤器在煙氣離心力作用下，省煤器部分區(qū)域煙氣流速較低，易造成積灰首發(fā)點(diǎn)，灰越積越多，最終造成堵塞煙道。

（2）由于省煤器結(jié)構(gòu)特殊，省煤器蛇形管橫向節(jié)距及縱向節(jié)距相對偏小，積灰粘結(jié)成塊后，易造成“搭橋”，最終堵塞煙道。省煤器受熱面采用通風(fēng)梁支撐方式固定，一方面通風(fēng)梁易造成積灰；一方面蛇形管通管夾焊接在通風(fēng)梁上，剛性較好，清灰裝置產(chǎn)生的沖擊波對蛇形管振動(dòng)幅度較小，清灰效果較差。

（3）省煤器前部對流管束采用高能脈沖清灰裝置與彈性振打機(jī)相結(jié)合的形式進(jìn)行清灰，清灰效果良好。省煤器清灰僅為高能脈沖清灰裝置，清灰方式單一，加上此臺(tái)余熱鍋爐上高能脈沖清灰裝置不可靠，時(shí)常不動(dòng)作。更加劇了省煤器積灰堵灰現(xiàn)象的發(fā)生。

4 優(yōu)化措施

針對堵灰現(xiàn)象可采取如下措施：①運(yùn)行時(shí)，減少省煤器前部凝渣管束及對流管束清灰裝置作業(yè)次數(shù)，使凝渣管束、對流管束充分發(fā)揮凝渣作用，使進(jìn)入省煤器的煙氣含塵量減少；②將省煤器蛇形管支撐在通風(fēng)梁上橫向沖刷形式改為懸吊于省煤器頂部，煙氣縱向沖刷蛇形管。這樣優(yōu)化既取消了通風(fēng)梁，減小積灰點(diǎn)，又能減少蛇形管的剛性；③適當(dāng)調(diào)大蛇形管橫向節(jié)距，減小煙塵“搭橋”幾率；④在省煤器煙道下方兩側(cè)面增加彈性振打裝置，清灰方式變得多樣，能更好得清除煙道積灰。通過改造對省煤器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，在用戶的配合下大大減輕了煙道積灰情況，后沒有再發(fā)生煙道堵塞現(xiàn)象。

X933.7

A

2096-2789（2016）11-0095-02

未曉強(qiáng)（1982-），男，四川自貢人，工程師，研究方向：冶金爐余熱鍋爐。