燃氣脈沖除塵裝置在余熱鍋爐的應用

陳永福

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠1#閃速爐余熱鍋爐（下稱1#FFB）是由日本川崎重工設計制造的BLW-77型強制循環(huán)余熱鍋爐，自1985年投產至今，已經使用了三十多年［1-4］。1#FFB最初設計的除灰裝置包括吹灰器和連桿振打裝置，隨著產能的提升，鍋爐系統(tǒng)經過了多次改造，除塵方式也由最開始的吹灰器加連桿振打除塵改為彈簧錘振打加燃氣脈沖除塵，除塵效率大大提升，同時也提高了鍋爐的運行效率，降低了勞動強度。

1#FFB設在閃速爐和電除塵器之間，主要作高溫煙氣余熱回收和煙氣除塵之用，為后續(xù)電除塵和煙氣制酸提供條件，起著承上啟下的作用。煙塵粘結、堆積一直是1#FFB所面臨的問題，清理難度大［5］。同時還會影響電收塵系統(tǒng)的運行，2015年，鍋爐出口溫度長期在360℃以上，超出了設計值。為了能有效的降低鍋爐出口煙氣溫度，利用2015年年修期間引進爆燃除塵系統(tǒng)，極大地改善了對流部的除塵效率，管束粘結現象也有好轉。

2 燃氣脈沖除塵裝置簡介

燃氣脈沖除塵裝置的特點：

燃氣脈沖除塵裝置是應用于發(fā)電、水泥、有色冶煉余熱鍋爐的一種非常合適的良好機型，具有能量轉換效率高，使用范圍廣，結構簡單，維護管理和操作運行簡單等特點，越來越受到各大冶煉廠的推廣使用。

1#FFB對流部所應用的是智能單元式燃氣脈沖沖擊波吹灰器，其作用機理是將乙炔和空氣經流量控制單元控制氣體在混配點火單元內以適當的比例混合，點火爆燃后生產一定強度的沖擊波，沖擊波能量可通過控制程序設定，并可在一定范圍內調節(jié)。沖擊波進入發(fā)射器后，其強度會進一步增強，增強后的沖擊波速度在1500～3000m/s，約為聲速的2.5～3.5倍，最后沖擊波從發(fā)射口沖出，反復作用于積灰表面上，從而將積灰或灰垢擊落，將受熱面上的積灰清除。

燃氣脈沖沖擊波吹灰裝置由五個部分組成，分別是燃氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、沖擊波發(fā)生系統(tǒng)、沖擊波工作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

2.1 燃氣供給系統(tǒng)

燃氣供給系統(tǒng)由乙炔氣瓶、匯流排、乙炔減壓器、流量調節(jié)單元、電磁保護閥、機械阻火器和壓力表組成，負責燃氣的供給工作，該系統(tǒng)擁有兩級機械阻火保護裝置以確保該系統(tǒng)的安全運行。具體配置如下：

圖1 燃氣供給系統(tǒng)圖

2.2 空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)由空氣供給閥組（閘閥、減壓閥、調節(jié)閥、壓力表）組成，負責整個系統(tǒng)的空氣供給。

2.3 流量控制系統(tǒng)

流量控制系統(tǒng)用于顯示空氣及乙炔的實時流量，更直觀地監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀況及調試各項參數。

2.4 沖擊波發(fā)生系統(tǒng)

沖擊波發(fā)生系統(tǒng)由機械阻火器、逆止閥、電磁閥、手動球閥、過濾器、混合器和點火器組成。機械阻火器和逆止閥實現對燃氣和空氣系統(tǒng)的回火保護；電磁閥實現對每個工作點的有序控制并可實現氣源的快速開關；手動球閥可實現對氣源流量的微調，使燃氣和空氣的配比達到理想比例；過濾器能過濾掉氣源內的雜質，防止氣源內的雜質進入電磁閥，避免電磁閥因卡住后關不嚴而產生漏氣；混合器是燃氣和空氣混合的地方；點火器是空氣和燃氣混合后點燃的設備。

圖2 流量控制系統(tǒng)圖

圖3 沖擊波發(fā)生系統(tǒng)圖

2.5 沖擊波工作系統(tǒng)

它是由發(fā)射器和發(fā)射口組成的。發(fā)射器用于沖擊波強度的進一步增強，沖擊波最后從發(fā)射口沖出，發(fā)射口的形狀可根據受熱面及積灰的情況進行設計，以滿足不同要求。

圖4 脈沖噴嘴圖

2.6 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是由PLC控制柜和上位機組成。沖擊波吹灰裝置所有控制裝置全部安裝在控制柜中，通過對PLC的編程實現整個系統(tǒng)的所有工作參數的智能化運行（工作次序、次數、時間間隔、能量調控和分配以及系統(tǒng)保護），控制柜可以布置在現場，也可以布置在集控室。上位機通過標準的串行口與控制柜進行通訊。通過上位機可以實現對整個系統(tǒng)的控制，在計算機屏幕上顯示吹灰工作的過程。

3 應用情況及對比

3.1 爆燃除塵應用前后對流部管束積灰情況對比

圖5為2015年年修時拍攝對流部管束照片，可以看到管束外部被厚厚的一層煙灰包裹，整個管束的傳熱能力下降，煙氣通過面積減小，導致鍋爐的排煙溫度上升，排煙系統(tǒng)壓差增大，影響電收塵系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

圖6為2019年1月7日拍攝的對流管束的照片，可以看到管束上只有一層薄薄的松散煙灰。

一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐對流管束的積灰一般為松散性積灰和粘附性積灰［6］，而燃氣脈沖除塵裝置則能有效地除去對流管束的積灰，保證了鍋爐及排煙系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

圖5 燃氣脈沖裝置應用前管束照片

圖6 燃氣脈沖裝置應用前管束照片

3.2 對流部溫度可控

2015年，1#FFB對流部出口溫度居高不下，長期在360℃以上。引入脈沖除塵裝置后，1#FFB出口溫度可以控制在340℃上下，既保證了鍋爐系統(tǒng)的安全運行，又能保證電收塵系統(tǒng)運行在最佳溫度區(qū)間。

3.3 消除了對流部密封板漏煙，減少對流部的低溫腐蝕

2015年以前，由于鍋爐對流部出口溫度居高不下，彈簧錘振打運行頻率極高，振打桿與管束密封板連接處開裂漏煙，漏煙處形成低溫腐蝕，爐管減薄，強度下降，導致爆管漏水，影響生產。引入脈沖除塵裝置后，對流部密封性好，有效地解決了這一問題。見表1。

表1 近幾年低溫腐蝕造成鍋爐對流部爐管漏水次數統(tǒng)計

3.4 三氧化硫發(fā)生率明顯下降

由表2可以看出，經過2015年年底的改造后，三氧化硫發(fā)生率有明顯的下降。

表2 近幾年各季度三氧化硫發(fā)生率

4 結語

對于貴冶余熱鍋爐系統(tǒng)來說，脈沖除塵是一種新型的除塵裝置，從使用后的效果來看，這種除塵裝置的確適合有色冶煉余熱鍋爐的工況，不僅改善了整個排煙系統(tǒng)的工藝現狀，該系統(tǒng)低故障率和低維護成本也為工廠的降本增效助力。