水泥窯余熱發(fā)電鍋爐是余熱發(fā)電重要設備，直接影響機組運行效率。在實際運行中，窯頭鍋爐逐漸暴露出一些問題，*突出的就是翅片上容易積灰結垢的問題，一旦窯頭鍋爐環(huán)向繞翅片出現(xiàn)積灰后，積灰隨著時間延長，由松散變?yōu)橹旅?，就會影響鍋爐換熱效率并腐蝕受熱面管排，很難處理。

1　窯頭鍋爐采用鱗片管設計的目的和鍋爐進風方式的特點

（1）在水泥窯余熱發(fā)電設計中，為了提高換熱效率和增強換熱管的耐磨性，窯頭鍋爐（AQC爐）采用耐磨性良好的環(huán)向繞翅片換熱管束。環(huán)向繞翅片管可以顯著增大換熱管的外表面積從而提高換熱效率（與普通光管相比，換熱效率提高5~10倍，傳熱系數(shù)提高2.5倍），由于窯頭鍋爐煙風廢氣中攜帶大量的熟料粉塵，雖然經(jīng)過收塵處理但仍有較多的熟料粉塵進入鍋爐。南京凱盛設計院計算結果：鱗片管與光管管排數(shù)為1∶3；重量比為2∶3；尺寸比為1∶2；煙氣阻力比為2∶3；管內(nèi)介質(zhì)阻力為1∶3。因此，采用環(huán)向繞翅片管可以使余熱鍋爐體積更小、結構更緊湊、換熱效率更高，從而在水泥窯余熱發(fā)電中得到廣泛采用。管束的排列有錯列和順列兩種，錯列管束的傳熱優(yōu)于順列管束約20%。但環(huán)向繞翅片管由于設計結構緊湊，極易積灰結垢。

（2）水泥窯窯頭鍋爐進風方式一般有上進下出、上進側(cè)出、下進上出、下側(cè)進上出等。上進風鍋爐設計一般在鍋爐外獨立設置沉降室，經(jīng)干擾式除塵或者沉降除塵后進入窯頭鍋爐，這種設計除塵效果較好，但增加了系統(tǒng)阻力，熱損失較大，窯頭排風機運行負荷增加。在實際運行中，該類鍋爐相對于下進風設計不易發(fā)生黏結積灰現(xiàn)象。

下進風設計一般是在入鍋爐下部設置沉降室，與鍋爐合二為一，該設計減少了系統(tǒng)阻力和熱損失，無須外部單獨設計除塵設備，但更容易在過熱器翅片管和蒸發(fā)器翅片管管束形成黏附性積灰結垢。

2　窯頭鍋爐下進風設計易積灰積垢原理

（1）窯頭鍋爐采用下進風設計時，煙氣流向與粉塵顆粒重力相反，當煙氣流速不足以抵消灰塵重力時，粉塵顆粒就會沉積在管壁，窯頭鍋爐積灰主要分布在翅片管管壁上表面，即背風面，見圖1。

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圖1　背風面沉淀積灰

（2）由于窯頭鍋爐進入的廢氣含灰顆粒量較大，對翅片管管壁沖刷比較強烈，從而灰塵在翅片管管壁背風面的渦流區(qū)沉積在過熱器或者蒸發(fā)器部分區(qū)域，而且含有部分呈液融狀態(tài)的高溫灰塵，容易黏附在管壁表面，形成黏結性積灰，見圖2。由于鍋爐布風板的作用，使鍋爐內(nèi)部兩側(cè)風速分布有所不同，在低風速一側(cè)，由于顆粒物慣性作用，更容易形成大面積沉淀積灰。背風面由于氣體渦流在個別位置形成負壓，造成區(qū)域沉淀積灰。窯頭進風溫度偏高的時候，廢氣攜帶的熟料顆粒呈現(xiàn)半融狀態(tài)，此類顆粒物極易黏附在翅片管管壁上，而且極為牢固，很難清理，一般分布在翅片管迎風面。隨著運行時間的延長，翅片管管壁積灰會越來越多，造成鍋爐出力下降，積灰部位腐蝕，其他部位磨損加劇等問題。

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圖2　高溫半融狀態(tài)熟料粉末黏結圖片

3　水泥窯窯頭鍋爐積灰結垢的主要原因

窯頭鍋爐積灰結垢的主要原因有：窯頭鍋爐超溫運行；風量過大造成翅片管管束磨損泄露；焊接缺陷泄露；管束因給水不達標，造成受熱管內(nèi)部結垢后出現(xiàn)爆管泄露；窯頭鍋爐長期低風量運行等。

4　預防窯頭鍋爐積灰結垢的措施

為了避免窯頭鍋爐積灰結垢，在鍋爐運行中要注意防止窯頭鍋爐超溫運行，窯頭鍋爐進口廢氣溫度不宜超過450℃，接近此溫度時要及時采取措施調(diào)整降溫，例如同中控聯(lián)系加大冷段風機頻率，開啟冷風閥等；避免半融狀態(tài)熟料飛砂黏結在翅片管上；盡量控制窯頭鍋爐負壓在合理范圍內(nèi)，避免長時間低風量運行；日常運行中重視給水品質(zhì)，避免因給水品質(zhì)差造成鍋爐換熱管內(nèi)壁結垢爆管；嚴格執(zhí)行鍋爐運行操作規(guī)程，按照鍋爐參數(shù)進行上水、升溫升壓等操作；避免壓力、溫度大幅度波動；在余熱發(fā)電隨窯檢修期間，重視對窯頭鍋爐內(nèi)部受熱面檢查工作和鍋爐本體密閉堵漏工作，特別是管束焊縫、兩端與集箱連接光管部位，管束易磨損部位的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理，開機前對鍋爐進行水壓試驗。盡可能避免窯頭鍋爐在運行中出現(xiàn)爆管、泄露等問題。當發(fā)現(xiàn)換熱管束出現(xiàn)泄露時，要立即停爐處理，避免問題擴大化，導致被迫拆除清理，見圖3。

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圖3　鍋爐泄露不及時停爐處理造成大面積積灰

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5　窯頭鍋爐積灰結垢的處理

（1）檢查鍋爐內(nèi)部出現(xiàn)松散積灰，可利用壓縮空氣進行吹掃處理，也可在窯頭鍋爐加裝防積灰噴吹裝置。

（2）鍋爐換熱管出現(xiàn)大面積松散和較硬的結垢性積灰時，可采用高壓空氣吹掃加干冰清洗，該清理方式不需要拆出換熱管束，是利用干冰的超低溫性，使鱗片管表面附著物在極短時間內(nèi)冷凍到脆化并爆裂，附著物形成微型爆炸狀態(tài)，干冰顆粒進入附著物縫隙后迅速氣化，從而達到清洗目的。從實際使用中看，對一般性積灰堵塞效果還是比較有效的。

（3）高壓水槍清洗。清洗前要注意清理各部位聚集的浮灰。防水要做嚴密，避免清洗過程中水的流散造成煙道等別的積灰位置因受潮或者水浸產(chǎn)生硬塊形成新的結垢積灰點。清洗完畢后，一定要做烘干處理才能重新投入運行，否則會返潮引起新的積灰，形成水泥垢層，更難清除。

（4）換熱管束拆出清理。對堵塞特別嚴重的鍋爐，只能將整個換熱管束拆出清理。這種清理方式工作量大，工期長，檢修難度較大，費用也較高，需要具備專門資質(zhì)的施工隊伍實施。將堵塞嚴重的管束分片拆出，清洗完畢對各管束水壓試驗合格后回裝，回裝后要做焊縫探傷、水壓試驗、吹管等工作。這是目前*為徹底的清理辦法，適用于積灰特別嚴重，整體堵塞，窯頭鍋爐基本無法通風，基本無出力的鍋爐，見圖4。

6　結束語

窯頭鍋爐易磨損部位一般位于鍋爐爐墻周邊縫隙處，此處廢氣阻力小，風速快，易造成磨損泄露，可以視縫隙大小用寬扁鐵進行封堵。對日常檢查發(fā)現(xiàn)的易磨損或者已磨損的部位，可采取局部加防磨護罩的方式減緩磨損。窯頭鍋爐出現(xiàn)鱗片管積灰結垢后，要盡快處理，避免大面積積灰后廢氣只能從未積灰部分流通，造成未堵塞受熱管束磨損加劇，出現(xiàn)新的泄露，形成惡性循環(huán)。