企业特殊行业经营资质信息公示
水泥窑余热发电锅炉是余热发电重要设备，直接影响机组运行效率。在实际运行中，窑头锅炉逐渐暴露出一些问题，*突出的就是翅片上容易积灰结垢的问题，一旦窑头锅炉环向绕翅片出现积灰后，积灰随着时间延长，由松散变为致密，就会影响锅炉换热效率并腐蚀受热面管排，很难处理。
1 窑头锅炉采用鳞片管设计的目的和锅炉进风方式的特点
（1）在水泥窑余热发电设计中，为了提高换热效率和增强换热管的耐磨性，窑头锅炉（AQC炉）采用耐磨性良好的环向绕翅片换热管束。环向绕翅片管可以显著增大换热管的外表面积从而提高换热效率（与普通光管相比，换热效率提高5~10倍，传热系数提高2.5倍），由于窑头锅炉烟风废气中携带大量的熟料粉尘，虽然经过收尘处理但仍有较多的熟料粉尘进入锅炉。南京凯盛设计院计算结果：鳞片管与光管管排数为1∶3；重量比为2∶3；尺寸比为1∶2；烟气阻力比为2∶3；管内介质阻力为1∶3。因此，采用环向绕翅片管可以使余热锅炉体积更小、结构更紧凑、换热效率更高，从而在水泥窑余热发电中得到广泛采用。管束的排列有错列和顺列两种，错列管束的传热优于顺列管束约20%。但环向绕翅片管由于设计结构紧凑，极易积灰结垢。
（2）水泥窑窑头锅炉进风方式一般有上进下出、上进侧出、下进上出、下侧进上出等。上进风锅炉设计一般在锅炉外独立设置沉降室，经干扰式除尘或者沉降除尘后进入窑头锅炉，这种设计除尘效果较好，但增加了系统阻力，热损失较大，窑头排风机运行负荷增加。在实际运行中，该类锅炉相对于下进风设计不易发生黏结积灰现象。
下进风设计一般是在入锅炉下部设置沉降室，与锅炉合二为一，该设计减少了系统阻力和热损失，无须外部单独设计除尘设备，但更容易在过热器翅片管和蒸发器翅片管管束形成黏附性积灰结垢。
2 窑头锅炉下进风设计易积灰积垢原理
（1）窑头锅炉采用下进风设计时，烟气流向与粉尘颗粒重力相反，当烟气流速不足以抵消灰尘重力时，粉尘颗粒就会沉积在管壁，窑头锅炉积灰主要分布在翅片管管壁上表面，即背风面，见图1。
图片
图1 背风面沉淀积灰
（2）由于窑头锅炉进入的废气含灰颗粒量较大，对翅片管管壁冲刷比较强烈，从而灰尘在翅片管管壁背风面的涡流区沉积在过热器或者蒸发器部分区域，而且含有部分呈液融状态的高温灰尘，容易黏附在管壁表面，形成黏结性积灰，见图2。由于锅炉布风板的作用，使锅炉内部两侧风速分布有所不同，在低风速一侧，由于颗粒物惯性作用，更容易形成大面积沉淀积灰。背风面由于气体涡流在个别位置形成负压，造成区域沉淀积灰。窑头进风温度偏高的时候，废气携带的熟料颗粒呈现半融状态，此类颗粒物极易黏附在翅片管管壁上，而且极为牢固，很难清理，一般分布在翅片管迎风面。随着运行时间的延长，翅片管管壁积灰会越来越多，造成锅炉出力下降，积灰部位腐蚀，其他部位磨损加剧等问题。
图片
图2 高温半融状态熟料粉末黏结图片
3 水泥窑窑头锅炉积灰结垢的主要原因
窑头锅炉积灰结垢的主要原因有：窑头锅炉超温运行；风量过大造成翅片管管束磨损泄露；焊接缺陷泄露；管束因给水不达标，造成受热管内部结垢后出现爆管泄露；窑头锅炉长期低风量运行等。
4 预防窑头锅炉积灰结垢的措施
为了避免窑头锅炉积灰结垢，在锅炉运行中要注意防止窑头锅炉超温运行，窑头锅炉进口废气温度不宜超过450℃，接近此温度时要及时采取措施调整降温，例如同中控联系加大冷段风机频率，开启冷风阀等；避免半融状态熟料飞砂黏结在翅片管上；尽量控制窑头锅炉负压在合理范围内，避免长时间低风量运行；日常运行中重视给水品质，避免因给水品质差造成锅炉换热管内壁结垢爆管；严格执行锅炉运行操作规程，按照锅炉参数进行上水、升温升压等操作；避免压力、温度大幅度波动；在余热发电随窑检修期间，重视对窑头锅炉内部受热面检查工作和锅炉本体密闭堵漏工作，特别是管束焊缝、两端与集箱连接光管部位，管束易磨损部位的检查，发现问题及时进行处理，开机前对锅炉进行水压试验。尽可能避免窑头锅炉在运行中出现爆管、泄露等问题。当发现换热管束出现泄露时，要立即停炉处理，避免问题扩大化，导致被迫拆除清理，见图3。
图片
图3 锅炉泄露不及时停炉处理造成大面积积灰
图片
5 窑头锅炉积灰结垢的处理
（1）检查锅炉内部出现松散积灰，可利用压缩空气进行吹扫处理，也可在窑头锅炉加装防积灰喷吹装置。
（2）锅炉换热管出现大面积松散和较硬的结垢性积灰时，可采用高压空气吹扫加干冰清洗，该清理方式不需要拆出换热管束，是利用干冰的超低温性，使鳞片管表面附着物在极短时间内冷冻到脆化并爆裂，附着物形成微型爆炸状态，干冰颗粒进入附着物缝隙后迅速气化，从而达到清洗目的。从实际使用中看，对一般性积灰堵塞效果还是比较有效的。
（3）高压水枪清洗。清洗前要注意清理各部位聚集的浮灰。防水要做严密，避免清洗过程中水的流散造成烟道等别的积灰位置因受潮或者水浸产生硬块形成新的结垢积灰点。清洗完毕后，一定要做烘干处理才能重新投入运行，否则会返潮引起新的积灰，形成水泥垢层，更难清除。
（4）换热管束拆出清理。对堵塞特别严重的锅炉，只能将整个换热管束拆出清理。这种清理方式工作量大，工期长，检修难度较大，费用也较高，需要具备专门资质的施工队伍实施。将堵塞严重的管束分片拆出，清洗完毕对各管束水压试验合格后回装，回装后要做焊缝探伤、水压试验、吹管等工作。这是目前*为彻底的清理办法，适用于积灰特别严重，整体堵塞，窑头锅炉基本无法通风，基本无出力的锅炉，见图4。
6 结束语
窑头锅炉易磨损部位一般位于锅炉炉墙周边缝隙处，此处废气阻力小，风速快，易造成磨损泄露，可以视缝隙大小用宽扁铁进行封堵。对日常检查发现的易磨损或者已磨损的部位，可采取局部加防磨护罩的方式减缓磨损。窑头锅炉出现鳞片管积灰结垢后，要尽快处理，避免大面积积灰后废气只能从未积灰部分流通，造成未堵塞受热管束磨损加剧，出现新的泄露，形成恶性循环。
