余熱鍋爐作為一種節能設備,在降低企業綜合能耗、提高能源利用率、減少環境污染、增加能源供需調整的相互置換性等方面起到了重要作用。在煉油工藝中.將催化裂化裝置中催化劑再生煙氣的余熱合理有效地加以利用在節能中的作用是十分顯著的。催化裂化余熱鍋爐在運行過程中出現的主要問題是受熱面積灰。積灰使傳熱熱阻增大.傳熱效率下降。排煙溫度升高致使余熱鍋爐受熱面得不到有效利用,從而影響裝置的能耗。
一、 余熱鍋爐概況:
浙江衢州元立集團公司煉焦生產線配套的4臺杭州鍋爐集團生產的35噸余熱鍋爐,設計每小時產蒸汽35/H;該鍋爐采用模塊式設計,鍋爐本題分為過熱器、對流段和省煤器三大塊組成,爐墻均有防火磚和耐火水泥制作,結構緊湊。過熱器和對流段有受熱管順排布置,省煤器全部為翅片管,余熱鍋爐本身未設置燃燒系統,只用于回收高溫煙氣的顯熱產生蒸汽。
二、 煙氣的特性;
煉焦工藝后產生的煙氣經過管道輸送到鍋爐,由于煉焦的時候是煤炭不能完全燃燒,催化出物質復雜而且含有水分的煙氣,煙氣攜帶的催化后粉塵粒度較細,其中90%以上的粉塵粒度lO微米,催化后粉塵在鍋爐內極易附著在受熱面上使受熱面產生積灰,并遍及整個鍋爐受熱面。再生煙氣中的水份含量高(14%左右),在鍋爐的受熱面積灰的粘性高。一旦積灰發展特別迅速。
三、 運行狀況;
煉焦裝置原有的余熱鍋爐未配置任何吹設施,各部分受熱面均有不同程度的積灰,低溫段更是堵灰嚴重。每次停爐檢修時都要用大量的水沖洗受熱面上的積灰,特別是級省煤器近1/3的流通面積被積灰堵塞,積灰堵管造成煙氣流通阻力增大并產生偏流,使尾部煙道外護板局部磨損減薄、穿孔:原鍋爐上的冷、熱灰斗處于盲區,不僅造成煉焦催化后粉塵沉積.而且由于煙氣中的水份凝結使煉焦催化后粉塵“水泥化”結成堅硬的板塊鍋爐檢修清灰后運行僅一個月排煙溫度上升約270℃.蒸發量降低約4t/h。因此在2007年改造4臺余熱鍋爐上安裝了WSB-10型免維護聲波吹灰器28臺.應用表明吹灰效果明顯。
四、 聲波吹灰器原理;
聲波吹灰是利用聲場能量的作用,清除鍋爐受熱面上的積灰。它利用了聲學、振動學和疲勞學等原理,把一定強度的聲波送人運行中的爐體內的積灰區域,通過聲能量的作用使這些區域中的空氣分子與灰粒子產生振蕩,灰粒子間相互碰撞。使浮著在受熱面表面的積灰脫離受熱面表面懸浮起來,并始終處于懸浮流化狀態,以便煙氣流將其帶走,達到清灰的目的。由于聲波在爐內的傳播受到爐壁和管子的反射作用。它能達到一定范圍空間的任何部位。聲波清灰作用的范圍無方向性,對爐本體受熱面各管排(無論是前排還是末排)、拐角、邊角都有良好的清灰作用,一般不會存在死角,對于管子的正反面都是一樣。從清灰機理上來看。聲波吹灰技術不像傳統的清灰技術那樣依靠工作介質的沖擊力來一點一點的沖刷掉積灰,因而消除了傳統吹灰方式工作中對換熱管的磨損和腐蝕,延長聲波傳輸喇叭的使用壽命。
WSB-10型聲波吹灰系統主要由四部分組成:聲波發聲器、聲波傳輸喇叭、電磁閥和控制系統組成;控制系統為電控柜。聲波吹灰器吹灰系統原理為工作時由0、4—1、0MPa的壓縮空氣驅動,電控柜控制打開電磁閥,壓縮空氣進入聲波發生器,聲波發生器將壓縮空氣的機械能轉化為聲能,聲波導管將聲波放大傳導到爐內,達到清灰效果。WSB型聲波吹灰的聲源采用了頻率100—300Hz可調的寬頻范圍聲波。其波長,振幅大,能量衰減慢,繞射與反射能力強,振動位移幅度大,有效清灰區域大。
五、 吹灰器安裝使用后效果;
該余熱鍋爐各受熱面煙氣出口均設置有溫度測量點,各測量點溫度變化可直接反映出換熱效率,也直接反映了聲波吹灰器的吹灰效果。鍋爐自2007年正式投用后受熱面煙氣出口溫度穩定,排煙溫度保持在250%左右,期間停爐檢修時檢查受熱面積灰較少。自2007年8月,余熱鍋爐已經連續運行7個月,排煙溫度沒有明顯的升高,鍋爐的蒸發
量穩定在34t/h左右。值得一提的是,該鍋爐的省煤器采用翅片管取代傳統的光管,本是增加了積灰的趨向,但安裝使用后表面沒有明顯積灰,為鍋爐產汽創造了有利的條件,保證有效的清灰。
六、 建議;
要解決鍋爐受熱面積灰問題,除了結構布置合理和選擇適當的煙氣速度外,配備合適的除灰裝置是最為直接的方式。使用聲波吹灰器吹灰效果明顯,能有效提高余熱鍋爐的熱效率,預先編程自動控制的吹灰減輕了操作人員的工作強度,滿足余熱鍋爐的安全經濟運行要求,同時擺脫了每次檢修時清掃積灰這一項費時費力的任務。