鍋爐脈沖式?jīng)_灰水封槽的應(yīng)用技術(shù)

魏 濤

(中成進(jìn)出口股份有限公司，北京100011)

0 引言

當(dāng)前甘蔗糖廠鍋爐落灰斗下部的沖灰水封槽形式主要有：固定式水封槽、直接脈沖式水封斗、機(jī)械鏈耙式水封槽等，而國(guó)內(nèi)甘蔗糖廠較常見的是固定式水封槽。

固定式水封槽的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，灰斗落灰管直接插入固定式水封槽內(nèi)，起到液封作用，并連續(xù)水流沖灰。但灰斗落灰管的灰渣容易浮積在落灰管內(nèi)的水面上，造成堵塞，需要人工不定期清理，同時(shí)水封槽內(nèi)的泥沙容易沉積，很難被沖刷出去。直接脈沖式水封斗的結(jié)構(gòu)形式最為簡(jiǎn)單，灰斗落灰管直接插入脈沖水封斗內(nèi)。但當(dāng)水封斗傾斜泄水時(shí)，水封斗失去液封，導(dǎo)致落灰管存在間斷性漏封。而且泥沙沉積在脈沖斗底部時(shí)，會(huì)影響脈沖斗的靈活性，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)脈沖斗復(fù)位失靈的現(xiàn)象。機(jī)械鏈耙式水封槽一般應(yīng)用于鍋爐爐前灰斗的水封出灰，頭部上升段作為脫水段，但由于停留時(shí)間較短，所以灰渣帶走的水分較多。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的是歐州、東南亞和印度等糖廠，投資與維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高[1-2]。

目前，甘蔗糖廠的鍋爐配置都在向大型化方向發(fā)展，鍋爐灰斗的落灰管數(shù)量一般多達(dá)10～18個(gè)，如何既簡(jiǎn)化又有效地設(shè)計(jì)沖灰系統(tǒng)，防止灰斗落灰管的灰渣浮積和泥沙沉積現(xiàn)象發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖灰操作，就成為一個(gè)亟待解決的問題[3-4]。本文在參考了固定式水封槽和脈沖式水封斗的各自特點(diǎn)和機(jī)理的基礎(chǔ)上，經(jīng)過改造的除灰系統(tǒng)采用了“脈沖式?jīng)_灰水封槽”，擬有效地解決鍋爐灰斗落灰管灰渣浮積和泥沙沉積的問題。

1 脈沖式?jīng)_灰水封槽的構(gòu)造及工作原理

鍋爐的除灰系統(tǒng)由爐前和爐中爐后 2部分組成，因此脈沖式?jīng)_灰水封槽也分為前和中后2個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，構(gòu)造稍有不同。

1.1 爐前落灰斗脈沖式?jīng)_灰水封槽

爐前落灰斗的脈沖式?jīng)_灰水封槽主要由7個(gè)部分組成，如圖1所示，其中的7和4為一體化結(jié)構(gòu)。其工作原理是：爐前的排灰經(jīng)過爐前落灰斗 7，落入半圓沖灰管 4；來自脈沖器 2的沖灰水以周期時(shí)間5～10 min、單個(gè)水量約160 kg/次，通過沖灰水液封管 3進(jìn)入沖灰管 4，將爐前落灰沖入排渣液封管5和液封斗6，最終排往沖灰溝。

圖1 爐前落灰斗脈沖式?jīng)_灰水封槽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 爐中爐后落灰斗脈沖式?jīng)_灰水封槽

爐中爐后落灰斗的脈沖式?jīng)_灰水封槽集成了爐底落灰、對(duì)流管束、柱管式分離器、空氣預(yù)熱器等落灰，主要由6個(gè)部分組成，如圖2所示。其工作原理是：從爐底落灰斗、對(duì)流管束落灰斗、柱管式分離器灰斗、空預(yù)器落灰斗等各處排出的灰，落入圓形沖灰管 4；來自脈沖器 2的沖灰水，以周期時(shí)間10～15 min，水量約100 kg/次，通過沖灰水液封管 3進(jìn)入沖灰管 4，將各處灰斗落灰沖入排渣液封管5和液封斗6，最終排往沖灰溝。

圖2 爐中、爐后落灰斗脈沖式?jīng)_灰水封槽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 脈沖式?jīng)_灰水封槽的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

⑴水封槽接納落灰斗數(shù)量

在鍋爐沖灰系統(tǒng)中，按爐前、爐中及爐后順序，分別使用帶有一定傾角的臥式脈沖式?jīng)_灰水封槽接納同一排各落灰斗的灰渣，一般每個(gè)自動(dòng)沖灰水封槽以接納1～4個(gè)落灰斗的灰渣為宜。

⑵脈沖式?jīng)_灰水封槽形式

鍋爐爐前的排灰安裝使用的是底部半圓管脈沖式?jīng)_灰水封槽，以便接納較為粗大的灰渣，沖灰水及脈沖周期時(shí)間設(shè)得相對(duì)較短，或脈沖頻率相對(duì)較大。爐中及爐后的灰斗排灰安裝使用的是圓管脈沖式?jīng)_灰水封槽，以簡(jiǎn)化沖灰設(shè)備的構(gòu)造。不管是半圓管或圓管，尺寸可以做成：直徑×長(zhǎng)度=(700～800)mm×(3000～8000) mm。沖灰管必須傾斜安裝，保證水力沖擊的排灰渣效果。

⑶下灰管或下灰槽始終保持清空狀態(tài)

沖灰管無論是采用圓管或半圓管，相對(duì)于鍋爐落灰斗的下灰管或下灰槽都要稍大一些，有利于落灰盡量落在脈沖式?jīng)_灰水封槽的底部。同時(shí)，鍋爐落灰斗的下灰管或下灰槽始終都保持在清空狀態(tài)。

⑷脈沖器

脈沖器由脈沖桶和接水箱組成，安裝于高處，脈沖器注水量設(shè)計(jì)在 100～160 kg/次，周期時(shí)間為5～10 min。脈沖器與水封槽前上端之間采用U型液封管作為通道，液封高度始終保持約150～200 mm以上，主要是保證脈沖式?jīng)_灰水封槽前上端入水口處的液封，防止漏風(fēng)。脈沖的時(shí)間可以通過進(jìn)水速率來進(jìn)行控制，而每次的脈沖水量可以通過設(shè)計(jì)脈沖器的容積和形狀來進(jìn)行控制。

⑸吊掛式液封斗

臥式脈沖式?jīng)_灰水封槽后下端排渣口處安裝吊掛式液封斗，液封高度始終保持約150～200 mm。吊掛式液封斗正常時(shí)保持水平狀態(tài)，需要時(shí)可以人工手動(dòng)傾倒吊掛式液封斗內(nèi)的沖灰水及灰渣。

3 脈沖式?jīng)_灰水封槽的優(yōu)點(diǎn)

鍋爐落灰斗脈沖式?jīng)_灰水封槽的主要優(yōu)點(diǎn)歸納如下：

⑴設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、制造、檢修容易；

⑵沖灰系統(tǒng)密封性好，沒有漏風(fēng)現(xiàn)象；

⑶脈沖式?jīng)_灰性能較好，使鍋爐灰斗落入管式水封槽的灰渣再無浮積和沉積，避免了堵塞現(xiàn)象的發(fā)生；

⑷對(duì)鍋爐灰渣的形態(tài)適應(yīng)能力強(qiáng)；

⑸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)沖灰，提高生產(chǎn)安全率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較清潔；

⑹節(jié)水量比較顯著明顯，整體耗用水量比固定式水封槽的減少63.66%；

⑺投資適中，性能優(yōu)良，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠確保生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

4 脈沖式?jīng)_灰水封槽的實(shí)際使用效果

由中成進(jìn)出口股份有限公司總承包、中國(guó)輕工業(yè)廣州設(shè)計(jì)股份有限公司設(shè)計(jì)的埃塞俄比亞OMO-KURAZ3糖廠，日處理甘蔗12000 t，采用2臺(tái)175 t/h次高壓鍋爐，共16個(gè)脈沖式水封槽。在2018/19年榨季的使用過程中，平均脈沖周期時(shí)間10 min，各脈沖器脈沖水量160 kg/次，16個(gè)脈沖器耗水量約為(16×160×60)/10=15360 kg/h，即2臺(tái) 175 t/h鍋爐出灰的脈沖式水封槽耗水量約為15.36 t/h。

現(xiàn)場(chǎng)改造過程中考慮到爐底至沉灰池水面的高度差較小，沖灰溝坡度平緩，距離較長(zhǎng)，故在爐底每條沖灰水溝始端均增設(shè)了一條DN40補(bǔ)充水管，用于加大沖灰水溝的水流沖擊力，防止灰渣在溝內(nèi)沉積，這 16條 DN40排水溝沖灰水管耗水量約為130 t/h，使沖灰水的總耗水量增加了很多。這樣，16個(gè)脈沖器耗水及排水溝沖灰水之和總量達(dá)到145.36 t/h，但相比采用普通水封槽出灰耗水量為400 t/h的2臺(tái)175 t/h鍋爐，還是減少了63.66%。

使用脈沖式?jīng)_灰水封槽排灰，脈沖器本身耗水量極少，系統(tǒng)整體耗水量的大小主要取決于爐底至沉灰池水面的高度差，沖灰溝坡度越大，沖灰溝的補(bǔ)水量就越小，也就是整體耗水量越小?？傊捎妹}沖式?jīng)_灰水封槽的節(jié)水效果十分顯著。圖3為現(xiàn)場(chǎng)改造后實(shí)際使用的鍋爐落灰斗脈沖式?jīng)_灰水封槽的安裝圖。

5 結(jié)語和建議

鍋爐除灰系統(tǒng)經(jīng)過技術(shù)改造，全部采用脈沖式?jīng)_灰水封槽進(jìn)行水封及排灰，灰水經(jīng)沖灰溝排往沉灰池或灰渣脫水裝置，有效地解決了鍋爐灰斗落灰管灰渣浮積和泥沙沉積的問題，是一種既節(jié)水、節(jié)省人工，又實(shí)現(xiàn)清潔和安全生產(chǎn)的有效除灰方法。經(jīng)過 2018/19年榨季在糖廠的應(yīng)用效果表明，使用脈沖式?jīng)_灰水封槽排灰，系統(tǒng)整體耗水量也大大減少，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)沖灰并同時(shí)產(chǎn)生節(jié)水的雙重效果。

建議在前述脈沖式?jīng)_灰水封槽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的液封斗的上方安裝現(xiàn)場(chǎng)攝像監(jiān)控系統(tǒng)，可減少或免除人工定期檢查。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)安裝脈沖式?jīng)_灰水封槽圖