一种用于清洁锅炉受热面的可控冲蚀系统及方法与流程

本发明涉及清洁锅炉受热面技术领域，具体涉及一种利用流动气体将沙粒送入炉膛，可控地冲蚀受热面，清洁锅炉受热面的系统及方法。

背景技术：

我国火力发电以煤炭为主，在燃煤锅炉运行中，当温度高于灰熔点的烟气冲刷受热面时，烟气中熔融的灰渣将会粘附到受热面上形成结渣；当烟气温度低于灰熔点时，飞灰沉积到锅炉受热面容易形成积灰。因此，锅炉受热面结渣积灰是燃煤锅炉运行中普遍存在的问题，尤其是在使用碱金属含量较高的燃煤(如准东煤)时更为严重。锅炉受热面结渣积灰会影响传热系数、降低锅炉热效率、引起高温腐蚀和增加气态污染物排放，更严重时会导致机组降负荷运行或停炉，甚至引起锅炉爆管爆炸等危险事故。

锅炉受热面的清洁方式主要有机械振打、蒸汽吹灰、声波吹灰、燃气脉冲吹灰、水枪冲渣、钢珠清灰等，但都存在一定的缺点。机械振打的方式由于振打的方向和区域有限，存在清灰死角；蒸汽吹灰是利用连续的高压蒸汽吹扫受热面管壁，不仅存在严重的机械件磨损还有大量的能量消耗；声波吹灰的能量强度不足，对积灰的清洁能力有限；燃气脉冲吹灰利用可燃气体爆燃产生冲击波清洁受热面，只能用于低温段，应用范围有限；水枪冲渣技术还需考虑冲渣水的回收和排放。同时电站锅炉的吹灰系统通常是先设定吹灰周期，按照预期时间周期性进行清灰，但是由于煤种变化、燃烧情况的变化，实际所需清灰周期往往与预期不服，常导致清灰不足或吹灰过频，影响锅炉受热面的传热效率。

技术实现要素：

为了克服现有清灰技术存在的不足，本发明要解决的技术问题就是提供一种用于清洁锅炉受热面的可控冲蚀系统及方法，利用流动气体将沙粒携带入锅炉炉膛，使烟气中均匀分布硬质的沙粒，通过沙粒的冲蚀和磨损作用，有效地清除锅炉受热面的结渣和积灰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于清洁锅炉受热面的可控冲蚀系统，包括安装在锅炉炉壁的若干组喷沙口4，与喷沙口4相连穿过锅炉炉膛壁面的若干组吹灰介质输送管道3，以及与吹灰介质输送管道3连接的颗粒供应系统1和气-颗粒混合装置2。

所述喷沙口4沿锅炉炉壁竖直方向等距或非等距排布，或者在锅炉炉顶沿横向和纵向等距或非等距排布。喷沙口安装在主燃烧区之后，易发生结渣沾污的受热面之前，喷沙口安装位置的炉内烟气温度范围为：500～1200℃。该安装位置避开了烟气温度较高区域，能有效防止高温下沙粒的软化或熔融，同时能全部覆盖处于易发生灰渣沾污现象温度区间的受热面，使得具有足够硬度的固体颗粒不断冲刷会形成沾污底层的受热面表面，从而防止沾污层的不断生长变厚。

所述喷沙口4与锅炉壁面间的角度可调，其轴线与锅炉壁面间的夹角范围为10°～90°，指向炉内方向，并可在炉内的三维空间内根据需要指向任何方向。

上述所述用于清洁锅炉受热面的可控冲蚀系统的可控冲蚀方法，颗粒供应系统1向气-颗粒混合装置2供应沙粒，流动气体进入气-颗粒混合装置2携带沙粒作为吹灰介质，吹灰介质经由吹灰介质输送管道3通过安装在不同位置的喷沙口送入锅炉炉膛对锅炉受热面进行清洁，随烟气流动的沙粒撞击冲蚀锅炉受热面的结渣和积灰，使受热面上的结渣和积灰层磨损、破碎、脱离，防止沾污层的不断生长变厚，并结合流动气体的吹扫作用，达到清洁锅炉受热面的作用。

所述流动气体采用锅炉的二次风或专门设置的压缩空气，沙粒为常见小颗粒粒径的固体颗粒，吹灰介质的流速能够通过流动气体的流速调节，吹灰介质中沙粒的含量可调。所述沙粒为天然沙粒，主要是我国北部地区的沙漠、戈壁滩等出产的沙粒，该区域正好是高沾污性煤种的出产地，在输出高沾污煤种的时候，也能就近输出天然沙粒。南方地区也可使用天然河沙和海沙，人工粉碎石料形成的人工沙粒也可使用。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、多组喷沙口布置在主燃烧区之后，易发生结渣沾污的受热面之前，喷沙口安装位置的炉内烟气温度范围为：500～1200℃，能够防止沙粒的软化或熔融，并保证足够硬度的沙粒随烟气有效地冲蚀清洁易结渣沾污的受热面。

2、本发明直接采用锅炉的二次风或专门设置的压缩空气作为吹灰介质的携带气体，不采用锅炉蒸汽或烟气，能量消耗小，管道改造简单。本发明对锅炉受热面的清洁方法，可以在锅炉运行时进行，不影响锅炉的正常运行。

3、采用沙粒作为吹灰介质中的固体颗粒，经济方便，对携带气体流速要求小。沙粒颗粒粒径小，对受热面的机械磨损和冲击小；流动性好，能够容易地均匀地充满炉膛，不存在清灰死角；随烟气流经各个受热面，可以及时冲蚀清洁受热面上的结渣和积灰。

4、不同高度的喷沙口内吹灰介质的流速和沙粒含量可调、吹灰角度可调，可以实现对不同区域的受热面、不同的结渣积灰情况更有效的清洁。

附图说明

图1是本发明具体实施例的系统流程图。

图2是本发明某具体实施例的喷沙口位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步描述本发明。应理解，图中所示各部件均为示意性并非按具体尺寸所绘制，具体实施例用来说明本发明并非本发明的限用范围。

如图1所示，本发明所述一种用于清洁锅炉受热面的可控冲蚀系统，包括安装在锅炉炉壁的若干组喷沙口4，与喷沙口4相连穿过锅炉炉膛壁面的若干组吹灰介质输送管道3，以及与吹灰介质输送管道3连接的颗粒供应系统1和气-颗粒混合装置2。

颗粒供应系统1向气-颗粒混合装置2供应沙粒，流动气体进入气-颗粒混合装置2携带沙粒作为吹灰介质，吹灰介质经由吹灰介质输送管道3通过安装在不同位置的喷沙口送入锅炉炉膛对锅炉受热面进行清洁，随烟气流动的沙粒撞击冲蚀锅炉受热面的结渣和积灰，使受热面上的结渣和积灰层磨损、破碎、脱离，并结合流动气体的吹扫作用，达到清洁锅炉受热面的作用。

吹灰介质中有一定量的沙粒，当吹灰介质喷入炉膛内，沙粒颗粒在炉膛内流动，以一定的速度和角度冲蚀锅炉受热面的结渣和积灰层，通过沙粒对结渣和积灰层的不断摩擦和冲蚀，使受热面上的结渣和积灰磨损、破碎及脱离，防止沾污层的不断生长变厚。同时，沙粒具有较小的颗粒粒径，因而具有良好的流动性，容易充满整个炉膛，对各个受热面都具有冲蚀作用，不易存在清灰死角，也能够随烟气流经各个受热面，从而及时清除粘结在锅炉受热面上的结渣和积灰。

进一步，所述吹灰介质的流速和沙粒的含量可调，吹灰介质的流速可通过调整流动气体的流速来调节，沙粒含量可以通过调整沙粒单位时间的供应量来调节。本实例中采用锅炉二次风作为流动气体，二次风流速的可调范围为10米/秒～100米/秒，喷沙气流中沙粒的含量为0.1kg/m³～1000kg/m³。采用二次风作为流动气体具有管路改造小、布置简单的优点，但其具有流速不易调节、影响燃烧配风条件的缺点；若采用压缩空气作为流动气体的优点是管路不用采取保温措施，成本低，维修费用低，其缺点是耗电量高、压缩机寿命短。当锅炉受热面的结渣和积灰程度及成分不同时，可采用不同的吹灰介质流速和沙粒的含量，以达到可控有效地冲蚀清洁锅炉受热面的目的。对于硬度较大、粘结性强、程度严重的结渣和积灰，可以采用较大的吹灰介质流速和沙粒含量；当结渣和积灰硬度小、较为疏松时，可将吹灰介质流速和沙粒含量调节到较小值。

所述固体颗粒为沙粒，采用沙粒作为冲蚀锅炉受热面的颗粒成本较低、经济方便。同时，考虑到沙粒粒径较小不仅对携带气体流速要求较低，而且流动性好，可以随烟气在整个炉膛内流动。因此沙粒不仅可以有效地冲蚀炉膛内水冷壁受热面，还可以随烟气进入水平烟道和竖直烟道，依次有效冲蚀再热器、过热器、省煤器等受热面，并与烟气一并经过除尘器，不用单独设置固体颗粒回收装置。所述沙粒，因具有粒径偏小的特殊性，其对锅炉受热面的机械磨损和撞击作用小于钢珠清灰、机械振打等清灰方法；其颗粒重量小，容易随烟气流动在整个炉膛内，因此不存在清灰死角，并且随烟气一同流经各受热面，能够及时有效地清洁粘结在受热面上的结渣和积灰。

图2示出了喷沙口的安装位置，所述喷沙口安装主燃烧区之后、易发生结渣沾污的受热面之前(如位置5)，沿锅炉炉壁竖直方向等距或非等距排列，也可以根据需要安装在锅炉炉膛顶部(如位置6)，沿横向或纵向等距或非等距排列数排。喷沙口按上述位置安装可以避开温度较高的主燃烧区，使颗粒在喷入炉膛内仍能保持颗粒状态而非熔融状态，同时有效冲蚀清洁易结渣沾污的受热面。

多组喷沙口安装在不同位置和高度，通过调节不同高度的喷沙口中吹灰介质的流速和沙粒的含量，来控制对不同区域受热面的清洁程度。当水平烟道中受热面结渣和积灰情况严重时，可以增大炉膛炉顶处喷沙口内吹灰介质的流速和沙粒的含量，从而控制进入水平烟道中的沙粒量，加大沙粒对水平烟道中受热面的磨损和冲蚀。

进一步，喷沙口与锅炉壁面的夹角可调，其轴线与锅炉壁面间的夹角范围为10°～90°，指向炉内方向，并可在炉内的三维空间内根据需要指向任何方向。沙粒对受热面结渣和积灰层的冲蚀效果与其速度和冲蚀角度有关，因此可以通过调节各个喷沙口的夹角可以调整对各受热面的清洁效果。同时调节喷沙口的喷射角度能够控制沙粒在炉膛、水平烟道及竖直烟道中的分布情况。可保证对不同区域、不同高度、不同温度条件下的锅炉受热面进行充分清洁。

进一步，沙粒随烟气流经水平烟道、竖直烟道、尾部烟道，最后随烟气一同进入除尘装置被脱除，无需单独设置回收装置。

进一步，本发明方法可以在锅炉运行时进行，无需设置定时清灰周期，可在锅炉运行中实时对受热面进行可控冲蚀清洁。

上述实施例是对本发明的说明，并非对本发明的限定，任何对本发明简单变化后的方案均属于本发明的保护范围。