噴嘴防堵裝置在鍋爐除塵系統灰倉中的應用

常永宏，陳曉玲

(天脊煤化工集團股份有限公司，山西長治 047507)

天脊煤化工集團股份有限公司現有A、B、C 3臺高壓蒸汽鍋爐，其任務是保證全公司高壓蒸汽透平壓縮機的正常使用，剩余高壓蒸汽供2臺分別為16 MW/h和25 MW/h的汽輪機發電機組使用。鍋爐除塵系統原采用三級靜電除塵，隨著國家對環保要求的日益嚴苛，要求鍋爐煙囪排放執行超低排放標準，因此公司對A、B、C 3臺鍋爐除塵系統進行了多次改造，對三級靜電除塵進行升級，每臺鍋爐目前均采用一級靜電除塵+兩級布袋除塵聯合方式，灰倉沿用原三級(I、II、III)電除塵灰倉(每級均有2個灰倉，三級共計6個灰倉)。除塵系統Ⅲ灰倉內的飛灰因為比較細而且溫度低，所以流動性差，經常造成下灰不暢或者無法下灰導致堵塞。通常采用手動敲打等方法解決該問題，勞動強度較大且效率很低；如果發現或者處理不及時可能導致除塵系統癱瘓，造成排放超標，嚴重污染環境。灰塵長期堵塞滿倉，還會增加火災危險，降低裝置本質安全。經過研究分析由于Ⅲ灰倉內的飛灰流動性差導致經常堵塞，提出增加1種通過壓縮空氣擾動的噴嘴防堵裝置，既可以降低粉塵污染、提高環保效益，又可以保障裝置安全穩定連運、提高經濟效益，圓滿解決了此問題。

1 工藝原理

1.1 空壓機壓縮系統

空壓機由電機通過聯軸器直接驅動曲柄連桿機構，使十字頭作直線運動以達到傳動活塞往復運動的目的。空壓機壓縮系統由氣缸、活塞、吸氣閥、排氣閥等部件組成，當活塞在氣缸內作往復運動時，依靠氣閥自動啟閉作用，使氣缸腔內壓力交替變化，達到吸入和壓縮氣體的作用。該機組為兩級壓縮，因此氣體的額定壓力是在2個氣缸中分級壓縮完成的。

1.2 除塵系統

1.2.1 靜電除塵器

靜電除塵器是利用高壓直流電在陰、陽兩極間形成一個使氣體電離的電場，兩極之間的氣體電離后，產生大量的陰、陽電離子，使通過的粉塵也獲得電荷，然后吸附沉積在與其極性相反的電極上，達到除塵目的。

陰陽兩極振打的作用是振落極板上的集塵落入灰倉，最終進入氣力濃相輸灰系統。

1.2.2 布袋除塵器

布袋除塵器是一種干式濾塵裝置，濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過濾作用對含塵氣體進行過濾。當含塵氣體進入袋式除塵器后，含有較細小粉塵的氣體在通過濾袋時，粉塵被阻留，使氣體得到凈化；而密度大的粉塵由于重力作用沉降。通過壓縮空氣將布袋集塵吹掃落入灰倉，最終進入氣力濃相輸灰系統。

2 工藝流程

2.1 空壓機壓縮系統流程

室外空氣經入口過濾器進入空壓機一級缸內，空氣被壓縮到0.16～0.20 MPa，通過中間冷卻器冷卻進入二級缸內，繼續被壓縮至0.6～0.8 MPa，溫度小于160 ℃后進入后冷器冷卻，最后進入儲氣罐，合格的壓縮空氣為后系統提供服務。

壓縮空氣的主要作用為：(1)供公司A、B、C 3臺高壓蒸汽鍋爐輸灰；(2)作為灰倉流化氣；(3)作為C熱電鍋爐C火焰攝像頭備用冷卻氣；(4)作為脈動集灰料倉除塵器反吹氣；(5)作為A、B、C 3臺高壓蒸汽鍋爐脫硝、除塵系統用氣等。

2.2 輸灰系統流程

鍋爐燃燒產生的煙氣通過煙道、除塵器，經過電場振打、壓縮空氣吹掃，塵粒分別落入對應灰倉中。每臺鍋爐除塵器均有2個Ⅲ灰倉，其上方對應除塵器目前已經改為布袋除塵，通過壓縮空氣將布袋集塵吹掃落入灰倉，最終進入氣力濃相輸灰系統。

A/B鍋爐的輸灰系統流程為：從儲氣罐出來的壓力為0.5～0.6 MPa的壓縮空氣分別到2臺鍋爐6組發送器(每個電場的2個發送器為1組，共12個發送器)。電除塵灰倉的灰經進料閥進入發送器，然后由壓縮空氣沿管道輸送到廠外灰處理系統集中處理(可外售)。

C鍋爐(熱電鍋爐)的輸灰系統流程為：從除塵灰倉中出來的灰經電動鎖氣器進入集灰料倉，然后進入2臺上引式倉泵，經壓縮空氣加壓通過排灰管道送至廠外灰處理系統集中處理(可外售)。

以C鍋爐為例，輸灰系統流程見圖1。

圖1 熱電鍋爐輸灰系統流程示意圖

3 除塵器Ⅲ灰倉堵塞問題分析

除塵器Ⅲ灰倉內的飛灰因為比較細而且溫度低，所以流動性差，經常造成下灰不暢或者無法下灰導致堵塞。造成灰倉堵塞的原因通常有以下6種因素：

(1) 誤操作。在輸送過程中誤關了壓縮空氣，使物料沉降，再通氣時就容易發生堵塞。

(2) 空壓機至輸灰管間的空氣管道存在泄漏，導致壓縮空氣量減少，使物料沉降積累造成灰倉堵塞。

(3) 后系統(倉泵系統)存在泄漏，或除灰管內有異物，或大塊物料堵塞,或倉泵裝料過滿，飛灰氣化不良，使灰的流動性變差而影響輸送。

(4) 因煤種變化、鍋爐燃燒工況的變化、省煤器或靜電除塵器故障造成的粉煤灰溫度降低、顆粒粗大、含水量和灰量增加,以及化學成分的變化，使系統不能適應變化工況。

(5) 空壓機壓縮系統異常，有空氣帶水現象。

(6) 灰倉氣化不良，造成物料流動性變差。

4 解決措施

4.1 常規方法

(1)加強管理，避免人為誤操作；(2)提高檢修質量、加強巡檢，確保整個輸送裝置所有法蘭接頭閥門等密封良好，保證供氣系統氣量充分、壓力平穩，發現管道、管件等破損，應及時修復；(3)加強巡檢，確保后系統運行正常，避免泄漏、異物等異常問題；(4)根據進料情況把控進料時間，防止進料過多而發生堵塞；(5)嚴格規范操作，按規定排盡空壓機壓縮系統冷干機和儲氣罐的積水，防止空氣中帶入水分使灰潮濕；(6)改善灰倉氣化能力，增強物料流動性。

4.2 除塵器Ⅲ灰倉堵塞優化措施

為改善灰倉氣化能力，增強物料流動性，可采用人工敲打、CZ電磁倉壁振動器裝置、壓縮空氣擾動等防止灰倉堵塞技術[1-2]。其中，人工敲打法隨著社會發展，大力推廣智能化應用，已經被淘汰。

4.2.1 CZ電磁倉壁振動器

CZ電磁倉壁振動器(又稱振打器)通過高頻振動和沖擊力，有效地消除物料由于內摩擦、潮解、帶電、成分變化等原因引起的堵塞、塔拱現象，使物料從料倉口順利排出，能保證穩定地供料所需設備。已廣泛應用于礦山、冶金、化工、建材、機械等各行業中，其使用靈活方便，振動強度可用控制器隨意調節。

采用CZ電磁倉壁振動器需要購買設備；振動耗電，長期振動會影響灰倉使用壽命；后期維護成本會有所增加。

4.2.2 壓縮空氣擾動

通過采用壓縮空氣擾動技術，增強物料流動性，改善灰倉氣化能力，保障下灰通暢。經研究，結合現場實際(公司空壓機壓縮系統可以保障可靠的氣體供應)，壓縮空氣擾動技術幾乎無后期維護成本，因此決定采用此優化方案，即采用一種壓縮空氣擾動的噴嘴防堵裝置，通過實施此方案圓滿解決了灰倉堵塞問題。

5 優化流程

噴嘴防堵裝置優化流程示意圖(從噴嘴處A向橫剖)見圖2。

噴嘴防堵裝置優化流程示意圖(從噴嘴處B向縱剖)見圖3。

噴嘴剖面圖見圖4。

噴嘴右視圖見圖5。

系統工作時，0.5～0.6 MPa的壓縮空氣經濾水器深度濾水后，通過圍繞在熱電廠鍋爐靜電除塵器Ⅲ灰倉的1號灰斗及2號灰斗的環形管，分別通入灰斗壁的噴嘴安裝位置處，壓縮空氣通過噴嘴上的噴嘴孔進入灰倉，對鍋爐除塵器Ⅲ灰倉中粒度較細、溫度較低的灰進行擾動疏通,疏通后的灰經手動插板排出系統。

1—濾水器；2—1號灰斗；3—2號灰斗；4—環形管；5—灰斗壁；6—噴嘴安裝位置。

5—灰斗壁；6—噴嘴安裝位置；7—手動插板。

5—灰斗壁；8—帆布罩；9—噴嘴孔。

6—噴嘴安裝位置；8—帆布罩。

6 關鍵技術

處理電場飛灰堵塞的關鍵是確保空氣干燥(電加熱裝置可以保障)，采用該噴嘴裝置的目的是解決除塵灰倉下灰堵塞問題，減輕人工敲打灰斗等體力勞動，起到事半功倍的效果,其關鍵技術[3-4]為：

(1) 采用經濾水器濾水后的壓縮空氣通過專用的噴嘴裝置后，壓縮空氣產生射流對堵塞的灰產生擾動作用，加強對積灰的擾動，避免在下灰口產生灰的堆積問題。

(2) 提供的壓縮空氣壓力為0.5～0.6 MPa，必須經過濾水器濾水，露點達到-40 ℃。

(3) 采用普通碳鋼制作，通過法蘭連接固定在灰斗壁上。

(5) 必須將帆布罩罩在噴嘴裝置噴嘴外面，以防止灰倉內的灰堵塞噴嘴裝置的噴嘴孔。

(6) 噴嘴裝置噴嘴外圍尺寸為20 mm，內徑為16 mm。

(7) 噴嘴裝置開有4個噴嘴孔，其孔徑為2～3 mm。

7 優化效果

采用該優化技術，經過生產運行驗證其效果良好。根據除塵器下灰情況，定期使用該裝置不僅可以保證下灰暢通，而且可以減輕人工手動疏通灰倉堵塞的勞動強度。該裝置可廣泛應用于粒度較小且易發生結塊堵塞的場合，通過該裝置徹底解決了鍋爐除塵器灰倉內飛灰堵塞問題。不僅保證了除塵系統正常運行，為安全環保作出了貢獻,而且擺脫了以往人工手動敲打等勞動強度較大且效率很低方法的束縛，具有廣泛推廣應用價值。

8 結語

通過實施優化方案，即在鍋爐除塵器灰倉增加噴嘴防堵裝置，以及采取加強檢修、操作和巡檢等措施，減少了灰倉堵塞故障率及停車檢修頻率,延長了鍋爐除塵系統運行周期，不僅達到降低生產成本，提高經濟效益的目的,還避免了因灰倉堵塞事故發生，影響鍋爐除塵系統正常生產運行，提高了裝置本質安全度，為環保、安全作出了貢獻，產生了長遠的社會效益。