水泥窑余热发电窑头锅炉积灰分析及对策研究

水泥窑余热发电窑头锅炉积灰分析及对策研究

李光春

华润水泥(封开)有限公司 526500

摘要：在选择余热发电设备时，水泥窑余热发电锅炉属于非常重要的一种类型，会对发电机组运行效率产生直接性影响。余热发电锅炉设备使用期间，经常会受到周边环境因素影响，容易出现故障问题。尤其是翅片积灰之后，会对设备运行效果产生不良影响。如果窑头锅炉环向绕翅片存在严重积垢问题，随着设备运行负荷不断增加，会对锅炉设备换热效率产生不良影响，还会导致受热面管排出现腐蚀性问题。在对相关故障问题处理时，操作难度比较大。本文就水泥窑余热发电窑头锅炉积灰分析及对策进行相关研究。

关键词：水泥窑余热发电；窑头锅炉；积灰分析；对策研究

在建设水泥窑余热发电系统时，需要对窑头锅炉设备运行情况重点关注，要根据余热发电系统功能需求，对锅炉设备运行能耗全面控制，还要对设备运行期间可能出现的故障问题预测和分析，并制定针对性解决措施，降低故障问题发生几率。实际上窑头锅炉设备运行期间，主要是受到积灰问题影响，在对积灰问题发生原因分析和控制时，可以借助高压水冲洗以及干冰冲洗等措施，对容易发生积灰问题的区域及时清理。要保证窑头锅炉设备在运行期间，能够始终保持稳定运行状态，还要从根源上对积灰问题有效控制，例如可以通过对设备性能全面优化，提高设备运行水平[1]。

一、水泥窑余热发电窑头锅炉积灰分析

（一）下进风设计存在缺陷

在对锅炉设备下进风设计时，烟气流向与粉尘颗粒重力呈现相反状态，如果烟气流速不足，就无法抵消灰尘重力，灰尘颗粒沉积在管壁区域，会引发严重积灰现象。因为设备运行时，进入的废气含灰颗粒比较大，会对翅片管壁产生严重冲刷。灰尘在翅片管管壁背风区域沉积，蒸发器和过热器区域会出现高温灰尘，黏附在管道表面会形成黏结性积灰。锅炉设备内部两侧风速分布存在一定的差异，低风速颗粒物在惯性作用影响下，会形成积灰故障。背风面气体涡流在个别区域会形成负压，区域内会出现沉淀积灰现象，会对设备正常使用产生不良影响。窑头进风温度偏高时，废气携带的熟料颗粒呈现半融状态，这种颗粒物粘附在管壁上很难清理，随设备运行时间不断延长，积灰问题变得更加严重，会引发腐蚀性故障问题，还会加剧其他部位磨损现象[2]。

（二）上进风影响因素

水泥窑余热发电设计形式下，为了提高换热效率，增强换热管道耐磨性质，一般选用耐磨性比较好的环向绕翅片换热管束进行设备建设。这种管道可以增加换热管外表面积，提高换热效率。但由于设备运行期间，烟等废气中携带的熟料粉尘比较多，在经过收尘处理之后，依然存在一些粉尘，会进入到锅炉设备内部。使用环向绕翅片管，可以提高锅炉结构紧凑性，还可以确保换热效率能够满足设备运行需求。但因为环向绕翅片管设计结构过于紧凑，容易引发积灰和结垢问题。锅炉设备进风方式比较多，上进风锅炉设备存在独立沉降室，在引进干扰式除尘和沉降式除尘技术之后，可以增加系统阻力，但存在比较严重热量损失。与下进风设计方式相比较，上进风系统在运行期间，不容易出现黏结性积灰现象。在对设备运行状态管理时，如果工作人员没有严格按照操作要求对自身行为全面约束，也没有定期开展设备清理工作，也会增加设备积灰结垢几率[3]。

二、水泥窑余热发电窑头锅炉积灰问题解决措施

（一）预防措施

窑头锅炉设备运行期间如果出现严重积灰问题，锅炉设备运行温度会不断上升，进口废气温度超过450℃之后，会引发爆炸等事故问题。在对这一问题预防时，要采取有效措施，对设备降温处理。例如可以对冷段风机频率有效调控，并开启冷风阀，避免半融状态下熟料粘结在翅片管区域，还要对锅炉设备运行压力严格控制。尤其要做好负压管控，避免长时间低风量运行，引发安全性事故问题。在对设备运行参数提取之后，需要对给水品质参数指标重点管控，避免因为给水品质过差，导致换热管内壁出现结垢问题，引发爆管现象。企业还要选择更加专业技术人员，严格按照锅炉设备运行操作规程标准作业，要根据参数要求开展升温升压和上水操作，还要避免压力数值和温度参数剧烈波动。在对余热发电随窑检修时，需要对受热面重点检查，还要做好本体密闭封堵处理。在对管束焊缝两端以及集箱连接光管位置管理时，需要做好易磨损区域检查，如果发现存在严重磨损问题，需要对各项问题及时处理。开机调试之前需要开展水压试验，并根据实验结果，制定安全性防控措施，避免设备运行期间出现泄漏和爆管问题。如果调试期间发现换热管束存在泄漏现象，要立即对其维修或更换[4]。

（二）处理措施

（1）压缩空气吹扫、高压空气吹扫＋干冰清理措施

窑头锅炉设备运行期间如果出现积灰问题，需要开展检查工作，要对设备内部是否存在松散积灰全面检查。如果存在这一问题，可以利用压缩空气对其吹扫处理，也可以在设备内部装设防积灰喷扫装置，从源头上对积灰问题有效防控。在对换热管大面积松散和坚硬性结垢问题处理时，可以将高压空气吹扫与干冰清洗技术有效融合，采用综合清理方式，不需要拆除换热管束，主要是利用干冰超低温性质，确保鳞片管道表面附着物，能够在较短时间内冷冻、脆化、爆裂。附着物微型爆炸之后，干冰颗粒会进入到附着物缝隙中，发生气化反应，实现清洗目标。这种技术在使用时，可以对一般性积灰堵塞问题有效解决

[5]。

（2）高压水、管束拆除清理措施

在应用高压水清洗技术时，需要选择合适水枪设备，在清洗之前还要对聚集性积灰全面清理。工作人员要做好防水处理，并提高防水密闭性，防止清洗过程中，水流散引发烟道积灰区域受潮现象。水流还会对积灰位置产生浸泡，导致积灰结构形成硬块，因此需要提高防水严密性特征。清洗工作完成之后，要做好烘干处理，才能将设备投入运行，否则会因为返潮问题引发新的积灰故障。在对换热管束拆除清理时，如果发现堵塞问题比较严重，清理周期比较长，需要投入更多人力物力资源，才能对这一问题有效解决。在将堵塞严重的管束分片拆除之后，需要对其分别清洗，清洗完成之后需要开展水压试验，试验合格才能装设到设备中。回装之后还要开展水压试验和焊缝探伤以及吹管等调试工作。这项技术主要作用于积灰问题比较严重的设备中[6]。

结语：综上所述，窑头锅炉设备与墙体周边缝隙区域容易出现磨损问题，因为这一区域废气阻力比较小、风速过快，容易引发磨损泄漏等问题，可以根据缝隙大小，采用宽扁铁封堵形式。在日常检查期间，如果发现设备已经出现磨损问题，需要采用局部加固方式，减少磨损问题发生几率。窑头锅炉运行期间，如果鳞片管出现积灰结垢问题，需要采取有效措施对问题全面清除，避免积灰问题加剧之后引发磨损现象。在应用高压水冲洗和干冰冲洗等方法时，需要对清洗环节全面管控，才能对积灰问题有效解决。

参考文献：

[1]赵锋.水泥窑余热发电窑头锅炉积灰原因及处理措施[J].水泥,2019(10):45-46.

[2]王培华,褚建党,白旭霞.水泥窑余热发电系统改造[J].中国水泥,2015(05):91-92.

[3]刘宾,丁长青,徐朝林.水泥窑余热发电沉降室回灰系统的改造[J].新世纪水泥导报,2011,17(03):65-66.

[4]刘宾,丁长青,徐朝林.水泥窑余热发电沉降室回灰系统改造[J].水泥,2011(01):59.

[5]刘宾,丁长青,徐朝林.水泥窑余热发电系统运行中应注意的几个问题[J].新世纪水泥导报,2010,16(06):45-46.

[6]彭岩,郝景周,陈秀林,陈金环.余热发电系统阀门选型及安装[J].水泥,2010(01):27-29.