CN102692023A - 高效节能的锅炉清灰方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效节能的锅炉清灰方法，利用锅炉内的烟气加热换热装置内的吸热介质，提高所述吸热介质的能量使之成为具有一定喷射力的清灰介质，再将所述清灰介质喷射到锅炉的受热面管束上以清除所述受热面管束表面的积灰，所述清灰介质可以通过换热装置的喷射口直接喷射到锅炉的受热面管束上；也可以根据清灰能量的要求，先将所述换热装置内的清灰介质收集、储存于炉墙外的耐压储能装置中，再通过所述耐压储能装置伸进炉内的喷射口喷射到锅炉的受热面管束上。本发明只需消耗少量的吸热介质和较低成本的清灰设备，而完成对锅炉受热面管束表面积灰的清除，提高了锅炉的换热效率，节约了清灰能耗和费用，在锅炉节能增效方面效果显著。

Description

高效节能的锅炉清灰方法

技术领域

本发明涉及一种用于锅炉的高效节能清灰方法，尤其适合于清除供热锅炉内受热面管束上的积灰。

背景技术

清灰是各类供热锅炉、余热锅炉和电站锅炉不可缺少的重要工序，清灰对提高锅炉受热面的换热效率起着至关重要的作用，可显著降低能量消耗、提高锅炉出力。目前的锅炉清灰方法有多种，如蒸汽清灰、声波清灰、空气炮清灰和燃气脉冲清灰等；不同种类清灰装置，各有其特点和适用范围；但是，现有的锅炉清灰方法存在着一些问题和不足，主要表现在清灰系统的设备及其控制都比较复杂，能量消耗也较高，另外如燃气脉冲清灰还存在一定的安全隐患，必须采取监控和防止燃气泄漏的有效措施，这就造成清灰系统设备的成本较高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高效节能的锅炉清灰方法，能够将锅炉正常使用中的烟气热能经过特定的能量转换后用于所述锅炉的清灰，通过清灰提高锅炉换热效率的同时还高效地利用了锅炉的烟气热能，简单结构即可实现，且操作方便、易于实现自动化控制。

本发明的技术方案是：

一种高效节能的锅炉清灰方法，利用锅炉内的烟气加热换热装置内的吸热介质，提高所述吸热介质的能量使之成为具有一定喷射力的清灰介质，再将所述清灰介质喷射到锅炉的受热面管束上以清除所述受热面管束表面的积灰。

所述换热装置可以为一个或多个，并根据需要或要求安装在锅炉的不同位置以对所述吸热介质进行预热和/或加热，使得吸热介质达到相应的能量要求。优选为所述换热装置设于所述锅炉的低温段和/或高温段的炉墙内，所述吸热介质可以先用低温烟气进行预（加）热，然后再进入高温烟气进行加热。

所述吸热介质优选为水和/或气，所述清灰介质优选为压力蒸汽和/或压缩气体。

所述清灰介质的压力范围为0.2-1.6MPa，优选为0.4-0.9MPa。

所述吸热介质的输入流量和/或压力以及所述清灰介质的喷射流量和/或压力优选为采用控制装置进行调控。

所述换热装置内的清灰介质可以通过其喷射口直接喷射到锅炉的受热面管束上，也可以先将所述换热装置内的清灰介质收集、储存在安装于炉墙外的耐压储能装置中，再经过所述耐压储能装置伸进炉墙内的喷射口喷射到锅炉的受热面管束上；所述耐压储能装置可以为一个或多个，并根据需要或要求安装在炉墙外的不同位置。

用于喷射所述清灰介质的喷射口可以为一个或多个，所述喷射口距所述受热面管束表面的距离最好为可调的，所述喷射口的喷射角度优选为可调的，所述喷射口的喷口嘴可以根据需要设为特定的形状，优选为角形、梯形、缩口形、鸭嘴形或马蹄形。

上述任意技术方案中的所述吸热介质中可以含有功能性药剂，所述功能性药剂可以为除垢剂、防锈剂、防护剂和磨料中的一种或多种。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用锅炉自身的烟气热能对吸热介质进行预热和/或加热，并将其转化为可以对受热面管束表面进行喷射清灰的清灰介质，显著降低了能源消耗，且本发明的方法可以在锅炉运行时进行清灰，不影响锅炉的运行；

2、由于介质预热和/或加热、介质转换及喷射清灰可以在锅炉内完成，节约了空间成本和外部能耗，使得清灰系统的设备结构简单、生产成本低；

3、通过自动化调控吸热介质的输入流量和/或压力以及清灰介质的喷射流量和/或压力，可以根据锅炉的实际运行状况随时调整清灰介质的输出能量，以达到清灰的及时、有效，并且能实现清灰操作的自动化运行，提高了运行效率；

4、由于喷射距离和喷射角度均可调，可以实现以最低的能源消耗达到最佳的清灰效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例的运行流程示意图；

图2为本发明第二实施例的运行流程示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便更好的理解本发明，下面结合附图通过具体实施方式对本发明作更进一步地描述。

参见图1和图2，本发明涉及一种高效节能的锅炉清灰方法，用于清除锅炉受热面管束上的积灰，尤其适用于供热锅炉的清灰，主要是利用锅炉内的烟气加热换热装置内的吸热介质，提高所述吸热介质的能量使之成为具有一定喷射力的清灰介质，再将所述清灰介质喷射到锅炉的受热面管束上以清除所述受热面管束表面的积灰。

所述换热装置可以为一个或多个，所述一个或多个换热装置可以根据实际需要或要求安装在锅炉的不同位置以对所述吸热介质进行预热和/或加热，使得吸热介质达到相应的能量要求。当所述换热装置为多个时，所述换热装置可以采用多级预热和/或多级加热的方式，优选为所述换热装置设于所述锅炉排烟处的低温段和高温段的炉墙内靠近内壁处，既能获得所需的相应烟气热能，又使得安装较为方便；所述吸热介质可以先用低温烟气进行预热，然后再进入高温烟气进行加热；由于锅炉排烟处的低温烟气基本不参与锅炉的热交换，这样可以充分利用锅炉不同部位的烟气能量对所述吸热介质进行相应的能量利用，以达到高效节能清灰的目的。

所述吸热介质和清灰介质为液体或气体或液气混合体。所述吸热介质优选为可在锅炉本身烟气温度下被迅速加热升温和/或能够发生介质状态转换的介质，可以为水或普通自来水，优选为低硬度水，当吸热介质为水时则清灰介质相应的为蒸汽，优选为压力蒸汽，压力通常为0.2MPa-1.6MPa，优选为0.4-0.9MPa，如0.5、0.6、0.7、0.8MPa，具体压力可根据实际情况进行选择，如清灰难度不大时可以选择0.2-0.4MPa，清灰难度很大时可以选择1.0MPa以上，通常优选为0.6-0.7MPa，蒸汽温度150-500℃作为清灰介质，优选为200-400℃，以保证清灰效果及对锅炉烟气热量的充分利用，在不对锅炉造成不利影响的同时又不需过高的设备要求，达到经济性、实用性及高效率的完美统一。

所述吸热介质可以取自锅炉外的介质源（水/汽/气等），也可以来自锅炉内受热面管束内的介质（水/汽等）。所述介质源装置可以是泵、压缩机，如水泵、气体压缩机或空气压缩机。

以水作为吸热介质为例（参见图2），换热装置内的常温水在锅炉排烟处被低温烟气加热至60-120℃，优选为80-100℃，然后通过保温管路输送至安装在高温段的换热装置内，高温段的换热装置内的水/汽在锅炉内高温烟气的作用下进一步受热后汽化为蒸汽，随着高温烟气的不断加热，吸热介质温度继续提高并将转化为清灰介质，汽化出的蒸汽量不断增加，蒸汽的压力逐渐提高，对于所需清灰能量不大时如欲清灰受热面尺寸较小和/或积灰多为浮灰的情况，采用定压直接喷射即当达到设定的压力后，压力蒸汽喷出，作用于待清灰表面完成清灰动作。当吸热介质为水时，清灰介质也可以是带压的水/汽。

由于采用蒸汽/水作为清灰介质的主要物质，且清灰介质的喷射瞬间完成，不容易剩余残渣，也不容易对清灰表面造成腐蚀，并且成本低，可以长期使用而不会带来不利的影响。

可以根据实际需要在吸热介质中加入各种功能性药剂，如添加除垢剂，既可以防止水垢生成提高换热效率，也有利于清除受热面换热管束表面的积灰提高清灰效果，优选为锅炉管道用工业除垢剂；如添加防锈剂，既可以防止锈蚀还能在换热装置内表面生成防护膜，优选为水基防锈剂；可以在吸热介质中添加防护剂，以便在清灰时和/或清灰结束时，在锅炉受热面换热管束表面形成防护层，以减少积灰的再次沉积，即在不影响锅炉换热效率的前提下，延长两次清灰之间的时间间隔，并可避免多次喷射清灰对锅炉受热面换热管束表面造成的磨损；还可以添加磨料，以进一步地提高清灰效果，尤其是对于粘结牢度较高的积碳、积灰烧结等，优选为纳米级磨料；或者可以根据实际需要添加上述功能性药剂中的一种或多种，以使清灰介质同时具有多种附加性能。

所述吸热介质也可以为蒸汽，蒸汽在锅炉高温烟气作用下吸热后其温度、压力进一步提高，可以形成过热蒸汽、高压蒸汽，并利用其喷射力实现清灰的目的。

所述吸热介质还可以为空气、惰性气体等，可根据实际需要选择，其在锅炉烟气中吸热后温度、压力提高，用于某些锅炉工况的清灰。

当所述吸热介质为气体时，其中可以夹带吸热后可分解出水和/或气体的固体颗粒物，优选为微细颗粒，可以包括碳酸盐、碳酸氢盐、硝酸盐和碱中的一种或几种，如碳酸钙、硝酸铜、氢氧化铝等，分解后的固体残留物可以作为磨料等使清灰效果进一步得到提高。

所述吸热介质可以为上述吸热介质中的一种或多种，可以根据实际需要进行组合，也可以选用间断式输入不同吸热介质的方式，以提高清灰的效率，消耗最低的能量和成本、最短的时间，以获得最佳的清灰效果。如采用蒸汽、水、压缩气体分别作为清灰介质对锅炉受热面换热管束表面进行间歇式喷射的方式，可以避免单种介质对于结合牢度不同的积灰清除效率不一致的缺陷，提高对不同积灰的清除效率，通常来说比单种介质方式的喷射效率提高20-40%。

还可以采用多种吸热介质同时输入的方式，如多种介质通过各自独立的通道传输，并各自由锅炉内的高温烟气加热后再混合，或者多种介质通过各自独立的通道传输，并经递进式加热后再混合，如同时输入A、B两种介质，介质A由高温烟气加热，介质B由介质A加热。

所述吸热介质的输入流量和/或压力以及所述清灰介质的喷射流量和/或压力采用控制装置进行调控，所述控制装置可以包括调节水泵、压力阀门及电气控制元件等。仍以水作为吸热介质为例，通过控制吸热介质的给水压力和给水量，可以保证水被充分汽化并使得清灰介质达到所需的喷射流量和/或压力。

所述清灰介质的喷射力可以通过控制所述吸热介质的流量和/或压力来进行控制，即可以通过选择吸热介质不同的输入流量和/或输入压力来获得清灰介质不同的喷射流量和/或压力，以在不同需求下均可获得较好的清灰效果。

所述吸热介质和清灰介质的流量/压力可以分别通过各自对应的流量/压力控制装置进行调节，所述流量和/或压力控制装置可以采用手动控制和/或自动控制，以方便对清灰系统整体的控制，可以实现全自动控制。

还可以结合对喷射时间的控制，例如根据对清灰效果的要求和积灰情况的检测和判断，定期或非定期起动喷射，使锅炉各受热面管束能够在适宜的时候获得足够的喷射能力和作用时间，以达到各种不同的清灰效果。

所述换热装置内的清灰介质可以通过其喷射口直接喷射到锅炉的受热面管束上，也可以先将所述换热装置内的清灰介质收集、储存在安装于炉墙外的耐压储能装置中，再经过所述耐压储能装置伸进炉内的喷射口喷射到锅炉的受热面管束上（如图1）；所述耐压储能装置可以为一个或多个，并根据需要或要求安装在炉墙外的不同位置。

当需要清灰时经所述耐压储能装置的出口（伸进炉内的喷射口）进行喷射，以满足清灰介质喷射总能量的要求，并保证清灰的随时进行；或者采用上述两种方式结合使用的方式，并根据实际情况选择适宜的选用方式。当所述耐压储能装置为多个时，可以与所述换热装置一对一、一对多或多对一的对应设置，优选为每个耐压储能装置对应一个换热装置。所述耐压储能装置的容量大小，可根据实际需要或要求而不同，并可以形成系列化装置。

用于喷射所述清灰介质的喷射口可以为一个或多个，可以是一个换热装置或耐压储能装置对应一个或多个喷射口，也可以是多个换热装置或耐压储能装置对应多个喷射口。所述喷射口距所述受热面管束的距离优选为可调节的，所述清灰介质作用于所述受热面管束的喷射角度，即所述喷射口的喷射角度也可以设置为可调节的。当所述喷射口为多个时，可以均匀分布或不均匀分布，优选为按照受热面管束表面的不同积灰情况对应设置，如容易结灰处可相对其他位置的喷射口布置更加密集，多个喷射口还可以采取单独和/或分组控制其喷射的方式进行设置，以便于根据不同的积灰情况控制相应的喷射口执行喷射动作进行清灰操作。

通常来说，锅炉的正常负荷和使用状态变化较小，因此可以采用固定安装的方式以简化结构且降低制造成本，如所述喷射口可以根据不同的锅炉设置成固定的距离，如喷射口距离受热面管束200-700mm，300-600mm，400-500mm等；所述喷射口可以安装于正对受热面管束中部位置和/或其它位置，并可上下左右各30°-45°旋转安装，以非常简化的结构，实现对整个受热面管束各个位置的清灰。

当所述受热面管束积灰情况较复杂或变化较大时，或锅炉使用功率（负荷）变化较大时，所述喷射角度也可以进行更加复杂的变化。所述喷射角度为20°-60°，优选为30°-45°；当喷射角度太大时，尤其是垂直喷射时，喷射力很容易成为对清灰表面的锤击，清灰效果较差，喷射角度太小时，尤其是接近0°时，喷射力浪费较多，且积灰清除效果不佳；当喷射角度为35-40°时，清除积灰的效果较好，尤其是36.5-38.5°时对较难清除的顽固积灰，在保证清灰能量的前提下，清除效率也很高，在相同的喷射时间和流量下，其清灰效果与压力增大30%后垂直喷射的清灰效果相当。

所述喷射口还可以设有特定的喷口嘴即专用喷口，如角形、梯形、缩口形、鸭嘴形、马蹄形等，以获得最佳的喷射效果。

所述吸热介质的吸热及介质转换均在换热装置中完成，吸热介质自所述换热装置的入口进入，清灰介质的喷射口或耐压储能装置的入口连接所述换热装置的出口，所述换热装置设于锅炉内烟气通道中，优选为靠近炉内墙壁附近，并将锅炉内烟气的热量传递给吸热介质，以对吸热介质进行预热和/或加热，从而完成吸热介质向清灰介质的介质转换。

与现有技术的锅炉清灰方法相比，本发明的锅炉清灰方法所需的能耗、设备成本和运行费用等均减少30%-50%。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于利用锅炉内的烟气加热换热装置内的吸热介质，提高所述吸热介质的能量使之成为具有一定喷射力的清灰介质，再将所述清灰介质喷射到锅炉的受热面管束上以清除所述受热面管束表面的积灰。

2.如权利要求1所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述换热装置为一个或多个，并根据需要或要求安装在锅炉的不同位置以对所述吸热介质进行预热和/或加热，使得吸热介质达到相应的能量要求。

3.如权利要求1所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述吸热介质为水和/或气，所述清灰介质为压力蒸汽和/或压缩气体。

4.如权利要求1所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述清灰介质的压力范围为0.2-1.6MPa。

5.如权利要求1所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述清灰介质的压力范围为0.4-0.9MPa。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述吸热介质的输入流量和/或压力以及所述清灰介质的喷射流量和/或压力采用控制装置进行调控。

7.如权利要求6所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述换热装置内的清灰介质通过其喷射口直接喷射到锅炉的受热面管束上；或者先将所述换热装置内的清灰介质收集、储存在安装于炉墙外的耐压储能装置中，再通过所述耐压储能装置伸进炉墙内的喷射口喷射到锅炉的受热面管束上，所述耐压储能装置为一个或多个，并根据需要或要求安装在炉墙外的不同位置。

8.如权利要求7所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于用于喷射所述清灰介质的喷射口为一个或多个，所述喷射口距所述受热面管束表面的距离可调，所述喷射口的喷射角度可调，所述喷射口的喷口嘴根据需要设为角形、梯形、缩口形、鸭嘴形或马蹄形。

9.如权利要求6所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述吸热介质中含有功能性药剂。

10.如权利要求9所述高效节能的锅炉清灰方法，其特征在于所述功能性药剂为除垢剂、防锈剂、防护剂和磨料中的一种或多种。

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