CN103062782B - 一种适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，包括提升机、分丸装置、布丸器、密闭翻板阀、分离装置、储丸仓、水平输丸装置。布丸器采用条缝型布丸器，条缝型布丸器落丸分布效果更好，可确保在首层换热管就达到全覆盖，在结构设计上有效缓冲钢丸下落速度，减小钢丸对换热管或防磨条的冲击；采用2～4mm细粒径钢丸，与传统的落丸清灰系统相比，更适合翅片/鳍片/环形肋片管等采用复杂受热面强化换热的余热锅炉清灰，且分散度和落丸在管表面分布的致密性更容易保证，清灰效果更好；细粒径钢丸对换热管表面冲击更小，延长了设备使用寿命。本发明可及时有效清除受热面表面灰尘，具有运行平稳、投资和维护费用低以及维持复杂受热面锅炉高效换热的优点。

Description

一种适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统

技术领域

本发明涉及余热回收及发电领域余热锅炉清灰方式或系统，尤其是一种利用翅片、鳍片、环形肋片等复杂受热面来强化换热的余热锅炉进行烟气余热回收及发电的锅炉清灰系统，以保证受热面的传热效率。

背景技术

采用翅片、鳍片或环形肋片等扩展面强化换热手段增强换热管外侧气流换热是目前高效换热管常采用的一种强化换热形式，可以使整个传热过程得到大大强化，节省换热管金属耗量，节省占地面积，提高余热回收设备的经济性，在工业节能及烟气余热回收上具有很好的应用前景；但在工业炉窑烟气中，往往具有烟尘含量大、烟尘粒度细、烟尘粘附性强等特点，致使采用翅片等复杂受热面强化换热管受热面上的积尘清除难度大大增加，而积尘的存在大大削弱这些复杂受热面的换热能力，甚至影响到锅炉的正常安全运行，严重制约了该高效换热管在余热回收上的应用推广；已有的余热锅炉换热管清灰技术包括振打清灰、脉冲清灰、声波清灰、蒸汽吹灰等清灰技术各有优点，但在一些烟尘浓度大而烟尘细、烟尘粘附力强的应用场合，均难以达到理想效果；此外，以往的清灰技术均采用有限时间进行清灰的间断性运行模式，翅片、鳍片或环形肋片等强化换热面间的积尘不能得到及时清除，大大降低了强化换热管的传热效率，这要么致使锅炉出力降低，烟气余热不能充分回收，要么为了保证锅炉蒸发量而不得不增加换热面积，从而使得这种高效换热的余热回收设备经济性大打折扣。目前公布的锅炉中采用钢丸吹灰或落丸清灰技术的相关专利有用于燃油锅炉尾部烟气通道的美国专利US-2665118和US-3291197，采用压缩空气或蒸汽通过喷射器输丸，对尾部烟道换热管进行吹灰作用；针对该种清灰装置储丸斗内钢珠容易锈结成块堵塞喷射器问题，国内专利《锅炉钢珠吹灰装置》（专利号CN1213758A）对其进行了改进，增加接珠斗收集不定期下落的钢珠并与吹灰动作时的收集器隔离，防止喷射器堵塞，以实现系统的安全自动运行。国内公开专利（专利公开号CN102183035A）则针对水泥窑余热锅炉设计了一种发射枪发射钢珠对锅炉受热面进行振打清灰的装置，该装置采用了大粒径钢丸，清灰还依赖一定的钢丸喷射速度来冲击受热面。类似地，国内公开专利（专利公开号CN102183035A）提出了一种正压钢珠吹灰系统，同样采用大粒径钢丸，用喷射器将钢丸喷入锅炉尾部烟道进行清灰。这两种专利技术均依赖一定的钢丸喷射速度来冲击受热面，对受热面形成振打作用来清灰，仅适合于光管或膜式壁受热面,并不适合于翅片管余热锅炉。日本公开专利JP-58-217112则针对一种水泥厂废热锅炉提出了采用颗粒状物料替代钢珠对锅炉受热面进行吹灰操作，且这些颗粒状物料随下落的灰垢一起作为制作水泥的原料进行回收利用，这种清灰理念将可用做水泥原料的颗粒物用于锅炉清灰，不存在颗粒物的损耗问题，且不必考虑清灰颗粒物的回收问题，但并不适合于其他领域翅片管余热锅炉清灰。中国公布的一种清除锅炉粘结性积灰的方法及其装置（专利公开号CN100404956C）则提出了一种采用0.5～10mm的河沙、石英砂和氧化铝颗粒作为锅炉尾部烟道和管式余热锅炉换热面清灰颗粒，随烟气作用于换热面来清除积灰的装置，这种清灰技术一是当灰粘结性较强时容易与颗粒状物料结成团块不易分离，这时颗粒状物料就不宜回收，尤其对于需要回收灰尘的系统更不适用；另一方面，相对于细粒径钢丸，该颗粒状物料更易在翅片/鳍片/环形肋片间积聚，影响换热效果。公开的发明专利（专利授权号CN202066040U）提出了一种采用水平和垂直螺旋输送器输丸、设有落丸计量仓和振动筛的落丸清灰系统，该系统主要针对目前落丸清灰系统的密闭性较差的特点，提出了相对密闭或封闭的落丸清灰系统，对传统的落丸清灰系统作用原理并无新的阐述或创新。综上所述，目前并无公开的可用于翅片管余热锅炉的落丸清灰系统和装置的发明或实用新型专利，传统的落丸清灰系统均依赖大粒径钢丸对受热面的冲击和振打清灰，并不适应于翅片/鳍片/环形肋片等依赖扩展受热面来强化换热的复杂受热面余热锅炉清灰，而国外提出的采用颗粒状物料进行清灰的技术也难以用于采用翅片/鳍片/环形肋片等复杂受热面的余热锅炉，特别是需要对灰尘进行回收的余热锅炉系统。因此，开发更有效的清灰技术，特别是利用物理接触式原理的落丸清灰技术，对翅片等复杂受热面强化换热管在烟气余热回收领域的应用推广，具有很强的现实意义。

发明内容

我国余热回收和发电应用领域使用翅片、鳍片、环形肋片等复杂受热面来强化换热的余热锅炉越来越普遍，但这些采用复杂受热面的换热管上的积尘得不到及时有效清除严重影响到翅片管等复杂受热面余热锅炉的运行效率，其高效换热的特点未能得到充分发挥，在一些烟尘浓度大而烟尘细的应用场合，复杂受热面强化换热管锅炉甚至因积尘严重造成灰堵现象，使得锅炉乃至整个余热电站不能保持持续正常安全运行。因此，开发更有效的清灰技术来提高我国复杂受热面强化换热管锅炉应用水平和工业余热回收利用水平意义重大。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：采用一种适合于复杂受热面余热锅炉清灰方式或系统，包括用于提升钢丸的提升机，所述提升机设在余热锅炉的旁侧，在提升机顶端连接有密闭的分丸装置，提升机下端设有储丸及供丸计量装置，分丸装置底端分别连接多个布丸器，布丸器悬于余热锅炉的上方，余热锅炉的下端连接带密闭翻板阀的收丸斗，收丸斗底端连接翻板阀。此复杂受热面余热锅炉清灰方式或系统还包括筛分装置（可根据需要设立），水平输运装置，以及系统各设备之间连接管路等；其中，在提升机和布丸器之间的管路上设置有带多个出料口且每个出料口均装有密闭流量调节阀的分丸装置，该分丸装置的进丸端通过管道与提升机的出丸端相连通，分丸装置根据布丸需要设有多个出丸口，每个出丸口通过下丸管与安装在锅炉内的布丸器进丸端相连通，每个出丸口对应一个密闭插板阀，可以根据需要调节不同分丸口的钢丸流量，密封插板阀还起到隔绝外界空气与锅炉内烟气的作用，避免过量的冷风渗入炉内。

所述钢丸为粒径2～4mm细粒径钢丸。与传统的落丸清灰系统相比，钢丸粒径小了一倍以上，这一方面使得钢丸通过翅片/鳍片/环形肋片管更容易，不容易被卡死；另一方面，细粒径钢丸在等重落丸量的情况下分散效果更好，钢丸的比表面积更大，翅片/鳍片/环形肋片管表面落丸点分布更致密，使得翅片/鳍片/环形肋片管整体清灰效果更好；同时，由于系统采用的是细粒径钢丸，单个钢丸重量不到传统落丸清灰系统的八分之一，主要靠钢丸与翅片/鳍片/环形肋片管间的磨擦和钢丸对气流的扰动清灰，钢丸对换热管拓展面的表面及管基表面冲击更小，延长了设备使用寿命。

还包括有用于接收收丸斗中钢丸并输送到储丸仓的水平输运装置，该水平输运装置一端与收丸斗下部的翻板阀连接，另一端与储丸仓连接。

还包括有用于将钢丸从灰尘中筛分出来的筛分装置，筛分装置一端与翻板阀连接，另一端与水平输运装置连接。当烟气中的灰尘为极细烟尘时（如10μm粒径烟尘95%以上），且锅炉采用负压运行，钢丸清除的烟尘可能绝大多数随着烟气进入炉后收尘系统，从收丸斗出来的钢丸携灰量极少，这时也可以考虑取消筛分装置，收丸系统回收的钢丸直接通过水平输运装置回到储丸仓。

所述筛分装置为三层筛网的直线振动筛，其中最上面一层为锰钢丝网，筛网网孔小于清灰用钢丸直径；中间层为起到上下两层网间的隔离和缓冲作用的尼龙网，尼龙网网孔可选用10～20mm规格；下面一层为粗锰钢丝网，网孔可采用8～20mm。所述筛分装置采用直线振动筛，也可以采用能将灰尘从清灰后的钢丸中有效分离的其他分离装置（如离心式），筛分的作用是确保回收的钢丸在重新进入落丸清灰系统时尽量保持表面清洁或少灰尘。直线振动筛进丸端与收丸斗出丸端采用软连接；直线振动筛筛分的灰尘自前端下部出丸与输灰设备入口相连接，连接采用软连接方式；筛分出灰尘后的钢丸自电动筛前端出丸口进入水平输丸设备（螺旋输送机或皮带输运机）上丸口，之间采用软连接方式。

所述布丸器采用条缝型布丸器，其包括进料口、倒锥形承料仓、置于承料仓内的用于将钢丸分散开的内部落丸分散装置、以及固定在布丸器本体结构外面用于将落丸多次分散的外部落丸分散装置，储丸仓下部为条缝型下料口。本发明采用了条缝型布丸器，也可采用圆形或其他可分散钢丸的布丸器；与圆形布丸器相比，条缝型布丸器落丸分布更好，可确保在首层翅片/鳍片/环形肋片管就达到全覆盖，不留死区，从而达到更好的布丸和清灰效果；布丸器结构设计上采用了内部和外部多层分散装置，内部分散装置将钢丸在布丸器内部呈线性分散开；条缝口布丸器设有倒锥形承料仓，可有效缓冲钢丸下落速度，减小钢丸对翅片/鳍片/环形肋片管或防磨条的冲击，同时也是与内部分散装置一起作用使得钢丸在内部呈线性分散开；外部分散装置可将落丸呈面式多次分散开，经过几次分散后，可确保落丸分散均匀，同时降低钢丸向下的下落速度，减少对换热管或防磨条的冲击。本发明翅片管落丸清灰系统可及时有效清除/鳍片/环形肋片等复杂换热面强化换热管的管表面灰尘，相对于其他传统清灰装置，锅炉换热效率可提高10～30％，而投资费用相差不大，运行维护费用甚至更低。

所述提升装置为封闭式链式提升机或其他垂直提升设备，将钢丸自计量供丸装置输运到锅炉顶部，为分丸装置供丸。

所述水平输运装置为耐高温封闭式皮带输送机或水平螺旋输送机。水平输送机的目的是将锅炉底部各分散的收丸装置下丸口钢丸回收至储丸仓；当落丸清灰系统设有电动筛时，则是将电动筛筛分出灰尘后的钢丸输运回储丸仓。

所述分丸装置可增设程控电动供丸阀或手动调节供丸阀，程控电动供丸阀可根据运行需要对各下丸口及其对应布丸器轮番或同时供丸。电动供丸阀与分丸装置的相对位置见图5，其中1是分丸装置，10是供丸调节电动执行机构。

所述储丸仓为一个带计量的供丸系统，供丸口与提升机进丸口连接，供丸口可对提升机进丸量进行调节和计量；储丸仓在清灰系统运行时作为调节系统供丸量的装置，在清灰系统停运时则作为系统钢丸的储存装置。

所述落丸清灰系统既可以实行连续性运行，也可以实行间歇性运行，系统调节灵活，具体采用何种运行方式取决于锅炉受热面的积灰程度和清灰需要。

附图说明

图1为本发明实施系统流程图一；

图2为本发明实施系统流程图二；

图3为布丸器结构示意图一；

图4为布丸器结构示意图二；

图5为带电动执行机构的分丸装置。

附图标记说明：1—分丸装置，2—布丸器，3—余热锅炉，4—收丸斗，5—翻板阀,6—筛分装置，7—水平输运装置，8—储丸仓，9—提升机，10—供丸调节电动执行机构，21-进料口，22-内落丸分散装置，23-条缝型下料口，24-倒锥形承料仓，25-外落丸分散装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

如图1至图5所示，本发明涉及一种适合于复杂受热面余热锅炉清灰方式或系统，目的是开发一种能适应24小时运转的采用翅片/鳍片/环形肋片管等复杂受热面余热锅炉内部清灰系统，通过合理高效的布丸装置、收丸系统、筛分系统、以及输运提升系统，获得运行更平稳可靠、投资更低和清灰效果更好的受热面清灰系统或装置，拟在一些烟气余热回收场合取代常规清灰装置。

本发明为一种适合于复杂受热面余热锅炉清灰方式系统，包括分丸装置1、布丸器2、余热锅炉3、收丸斗4、翻板阀5、筛分装置6（可视实际需要保留或取消）、水平输运装置7（可视实际需要保留或取消）、带供丸计量的储丸仓8和提升机9，储丸仓8按系统需要的落丸强度要求给垂直提升机9供应一定流量的钢丸，垂直提升机9将钢丸输送到锅炉顶部的分丸装置1，分丸装置1通过供丸插板调节阀将钢丸按系统要求依次或同时给分丸装置1各下丸口以及对应的布丸器2供丸（依次给料方式需采用电控电动调节插板阀或类似可实现远控的物料流量调节阀），钢丸由分散在锅炉内首层换热管顶端的布丸器洒落在复杂受热面换热管上，并依靠重力作用依次通过各层换热管束，利用钢丸对管束的冲刷和直接物理接触，将翅片/鳍片/环形肋片管上积聚的灰尘清除，清除的灰尘主要随烟气进入炉后收尘系统。执行清灰作用后的钢丸通过收丸系统（收丸系统包括收丸斗及锅炉内部设置的其他挡丸收丸装置和双层独立式翻板阀等）收聚后进入筛分装置6，筛分装置将钢丸携带的少量的灰尘进行筛分后，将钢丸送至水平输运装置7，再由水平输运装置7将钢丸回收到储丸仓8，而筛分出来的灰尘通过输灰机进入炉后收尘系统（见图1）。对于一些工业炉窑或矿热炉，排出的烟气中含尘粒径极细，依靠钢丸清灰时的扬尘作用和烟气流的卷吸作用，几乎能将烟尘全部随烟气进入炉后收尘系统，这时可以取消筛分装置6，收丸系统收聚的钢丸可直接由水平输运装置7送至储丸仓8中（见图2）。由于电动筛是依靠直线振动筛分钢丸中携带的灰尘，其进丸口和出丸口必须采用软连接与收丸系统和水平输运装置对接。

如图5所示，分丸装置1根据布丸器设置和分布情况分出多个下丸口，每个下丸口下丸通过控制供丸调节电动执行机构10开度或供丸阀开启时间来调节各下丸口的供丸分配，确保钢丸按系统要求的供丸强度分配到各布丸器。供丸插板阀的另一个功能是起到密闭阀的作用，减少炉外冷空气渗入炉内的机会。

储丸仓8的作用除了在清灰系统停运时收聚系统的钢丸和系统运行时控制调节系统供丸量外，还起到作为监控系统钢丸量给/收是否平衡的作用。

清灰系统可根据锅炉运行和积灰程度采用间歇或连续的清灰运行方式，且落丸强度可调。清灰系统设置了互锁和自我保护装置，确保系统运行可靠。

为了减缓落丸对余热锅炉各组换热管束首排换热管的冲击，应对每组换热管的首排换热管（包括错排管束的首排）增加防磨条；为了减少钢丸在锅炉内的积聚，应对一些容易积丸的地方（如锅炉通风梁顶部等）采取防积丸的措施；对于上进下出烟气的余热锅炉，当采用落丸清灰系统进行锅炉清灰时，为了防止钢丸进入炉后烟道系统，应在结构设计上采取合理措施使得钢丸顺利回到收丸斗和收丸系统。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，包括用于提升钢丸的提升机(9)，所述提升机(9)设在余热锅炉(3)的旁侧，在提升机(9)顶端连接有密闭的分丸装置(1)，提升机(9)下端设有储丸仓(8)，分丸装置(1)底端分别连接多个布丸器(2)，布丸器(2)悬于余热锅炉(3)的上方，余热锅炉(3)的下端连接带密闭翻板阀的收丸斗(4)，收丸斗(4)底端连接翻板阀(5)，所述布丸器(2)采用条缝型布丸器，其包括进料口(21)，进料口(21)与一倒三角状梯形截面的承料仓(24)连通，承料仓(24)内设有用于将钢丸分散开的内落丸分散装置(22)，承料仓(24)下设条缝型下料口(23)，布丸器(2)下方还通过固定支架连接有用于将条缝型下料口(23)落下的钢丸呈面式均匀散开的外落丸分散装置(25)。

2.如权利要求1所述的适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，其特征在于：所述钢丸为粒径2～4mm的细粒径钢丸。

3.如权利要求1所述的适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，其特征在于：还包括有用于接收收丸斗(4)中的钢丸并输送给储丸仓(8)的水平输运装置(7)，该水平输运装置(7)一端与翻板阀(5)连接，另一端与储丸仓(8)连接。

4.如权利要求1所述的适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，其特征在于：还包括有用于将钢丸从灰尘中筛分出来的筛分装置(6)，筛分装置(6)一端与翻板阀(5)连接，另一端与水平输运装置(7)连接。

5.如权利要求4所述的适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，其特征在于：所述筛分装置(6)为三层筛网结构的直线振动筛，其中最上面一层为锰钢丝网，筛网网孔小于清灰用钢丸直径；中间层为起到上下两层网间的隔离和缓冲作用的尼龙网，尼龙网网孔为10～20mm规格；下面一层为粗锰钢丝网，网孔为8～20mm；直线振动筛与收丸斗(4)出丸端采用软连接。

6.如权利要求1所述的适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，其特征在于：所述提升机(9)为封闭式链式提升机。

7.如权利要求3所述的适合于复杂受热面余热锅炉清灰系统，其特征在于：所述水平输运装置(7)为耐高温封闭式皮带输送机或水平螺旋输送机。