水泥窑纯低温余热锅炉常见问题及应对措施

摘要：在当前全球范围内大力提倡节能减排以及推动绿色发展的时代背景下，水泥行业作为一种传统的高能耗行业，在其生产运营的过程中往往会承受巨大的成本压力以及环保压力。为此必须提高自身的环保性能与绿色性能。通过低温余热锅炉的使用，能够对水泥窑生产过程中产生的大量低品位热量进行有效回收，并将其转换为其他能源进行使用，这不但能够降低水泥生产能耗，还能够为企业带来巨大的经济效益与社会效益。为此，本文针对水泥窑纯低温余热锅炉使用过程中常见的问题及应对措施进行深入的研究与探讨。

关键词：水泥窑；低温余热；锅炉；应对措施

前言：在实际运行使用的过程中，水泥窑纯低温余热锅炉由于工作环境较为复杂，而且工况的波动较大等特点的存在，经常会出现各种问题。这些问题的存在会对其正常使用和热效率产生不良影响，还会导致整个水泥生产系统出现较大的不稳定，引发安全事故。为此，针对水泥窑纯低温余热锅炉进行深入的了解，并不断优化其使用状态，这对于保障余热锅炉高效稳定运行以及推动我国水泥行业快速发展都有着重要的现实意义与研究价值。

一、积灰结渣问题及应对措施

积灰结渣是水泥窑纯低温余热锅炉在其运行过程中经常出现切具有较大危害的一个重要问题，由于窑炉排出的废气中往往含有大量的灰尘，一旦这些废气进入到余热锅炉中，就会使得余热锅炉内部的空气流速和温度产生巨大的变化，而部分灰尘会沉积在炉膛表面，从而形成灰渣。随着锅炉运行时间的不断延长，灰尘堆积的厚度会逐渐增加，形成一层较为坚硬的结渣层。结渣与积渣等问题的存在会对锅炉的正常传热功能使用造成不利影响。积灰层的热传导系数往往要低于热面金属材料，这会使得热量传递受到较大的阻碍，进一步导致锅炉的蒸发量不断下降，难以达到理想的设计要求与产汽能力。为了能够维持同样的蒸汽输出，必须进一步加大燃料数量的投入，这就意味着会提高能源消耗。除此之外机会，结渣问题的存在也会影响到烟气的正常流通，使得烟气流通的阻力不断增加，进一步提高引风机的压力负荷，随之而来的是电力消耗的不断增多。与此同时，结渣与积灰等问题的存在还会使得热水器、省煤器、蒸发器、过热器等受热面出现受热不均匀的现象，导致金属损坏，并使得受热面的使用寿命缩短。

针对积灰结渣问题，可以从清灰手段、结构规划以及运行管控这三个方面对其进行优化处理。

水泥窑窑尾锅炉目前普遍使用的清灰手段是机械振打装置，该方法传统只能清除浮灰，且一般在运行一年左右，振打杆就会大批量断裂，导致经常需要停炉更换。为此必须寻找更好的除尘方法针对水泥窑进行彻底的清洁，其中蒸汽吹灰方法的应用能够产生较强的冲击力，适合对质地较硬的积灰进行清除。不过如果频繁使用这种方法，会对受热面造成一定伤害。因此，必须对吹灰的时长、频率和具体压力进行合理的把控。与此同时，还可以将蒸汽电离与声波电离两种方法进行结合使用，能够产生一定的互补效果，这是由于声波震动能够使得长期堆积的积灰变得松散，而且不会对受热面产生损坏。与此同时，还可以引进脉冲吹灰技术。这一技术能够通过生成高能脉冲对深部的积灰进行高效清理。

锅炉结构优化设计也同样重要，通过对受热面进行合理安排，能够有效避免出现烟气流动盲区，降低积灰堆积的可能性。通常情况下，顺排要比错排更有利于废气排放与积灰排放。与此同时，在一些容易堆积灰尘的位置进行专门的导流设备的安装，也能够使得烟气中的粉尘顺畅通过，降低积灰的可能性。

通过构建起一套完备的积灰检测工作体系，能够对炉内积灰的具体情况进行实时的了解，再根据积灰的实际情况对清灰策略进行实时的优化与调整。通过这些除尘设备的使用，能够对炉内的粉尘以及锅炉烟道内的气态物质进行严格的控制，达到理想的应对效果。

二、磨损问题及应对措施

水泥窑纯低温余热锅炉出现的磨损问题主要集中在烟道与受热面等位置，这是由于煤粉所产生的灰烬会被高速吹走，而在烟道以及烟气转弯区等容易出现扩张与收缩的位置，鉴于气流的方向和速度突然发生改变，粉尘颗粒会对受热面进行猛烈的撞击，因此会造成更为突出的磨损问题。长期使用之后，炉管的管壁会变得更薄且脆，一旦管壁磨损程度达到一定水平，就会出现爆管问题，威胁到锅炉的正常运转。一旦一根管道破裂并释放出大量的高压蒸汽和水，会对周围的管道与设备造成严重的损坏，并且威胁到操作人员的人身安全。除此之外，磨损也会导致烟道密封性能不断下降，出现更为严重的漏风问题，降低锅炉的热效率。

磨损问题会影响到锅炉的使用寿命及其安全性，因此需要在材料选择、结构改良以及运行调节这三方面进行有效控制。

在对材料进行挑选的过程中，对于易受磨损的部件以及管道通道来说，需要在气体通道以及循环气体产生磨损的炉门处采用更具有更高耐磨性能的材料。举例来说，可以通过使用耐焊磨合金以及陶瓷涂层来提高受热面抵抗磨损问题的能力。通过耐焊磨合金对加热面进行橡胶化处理，可以有效提高其整体受热性能。而涂有橡胶涂层的铁表面则具有更高的耐磨性与使用硬度，可以有效抵抗来自于沙子的磨损。

对锅炉结构进行优化也能够有效降低磨损问题出现的可能性及其损伤程度。通过对烟道的直径及其形状进行利用，优化锅炉结构，使得废气的速度变化更为均匀，能够避免出现局部流速过高等问题。在烟气进口处设置沉降室，先去除一部分粉尘，在烟气转弯的区域进行导流板的安装，使得烟气能够实现平稳的转弯，尽可能降低对于管壁所造成的直接冲刷。而管束之间的间距也应该保持合理，避免在管束之间气体通过时形成涡流，导致磨损问题的出现。

在运行调节的过程中，需要针对烟气的流动速度以及粉尘的具体浓度进行严格的控制。一旦空气被引风机吸入锅炉，烟气的速度就必须保持在合理的范围内。与此同时，还需要定期针对除尘设备进行检查与维护，保持除保证除尘设备能够实现高效的运转，尽可能减少烟气中的粉尘含量。

三、腐蚀问题及应对措施

水泥窑纯低温余热锅炉在使用过程中会出现腐蚀问题，主要包括高温腐蚀与低温腐蚀这两种类型。水泥窑使用过程中排放的烟气中含有三氧化硫与二氧化硫，这类酸性气体一旦受到高温的影响，酸性气体会与金属材料之间产生化学反应，并且形成腐蚀产物，导致金属材料出现损坏。一旦锅炉管内部由于受热而出现腐蚀问题，锅炉管壁厚度就会降低，导致强度下降，危害到锅炉的正常使用。而低温腐蚀则主要出现在锅炉的低温受热区域，例如空气预热器以及省煤器等等。烟气中含有的水分在冷凝形成液体时，会与二氧化硫等酸性气体之间形成酸性溶液，从而对受热面产生腐蚀。低温腐蚀问题虽然不会损害受热面，但也会使得积灰长期附着在受热面上，影响到锅炉的正常传热效率。

针对锅炉腐蚀问题，可以从材料防护、运行防控以及停路维护这三个方向来进行优化与控制。

在材料和防护方面，可以选择不锈钢这类具有耐腐蚀特性的钢材进行使用。与此同时，需要使用防腐溶液涂层来对加热器表面提供保护，避免酸性化合物与金属之间直接接触。防腐涂层必须具有优良的耐温特性与耐酸特性，并且能够与金属表面之间形成较强的附着力。

对锅炉的运行参数进行严格的把控，始终维持合适的烟气湿度与温度，避免出现酸性物质。其中常见的方法就是通过对燃烧条件与废气温度进行有效调节，来实现烟道气温度的控制，避免烟道气中的水蒸汽凝结成为液态水。与此同时，还需要针对锅炉燃料与进入炉内的空气进行预处理，降低其中氮、硫等化学元素的占比，减少酸性气体的生成。

在发动机关闭之后，需要对其进行立即维护。锅炉停止运行的时间段内，需要使用干燥剂保护以及冲氮保护等保护手段，避免出现氧腐蚀现象。其中，干燥剂保护指的是将干燥剂放入到锅炉中，对水分进行吸收，并保持锅炉的干燥。而冲氮保护则是向锅炉内注入氮气，排出空气，从而降低含氧量。

四、结束语

由于水泥工业是高能耗产业，因此如何降低水泥生产成本一直是水泥生产企业关注的焦点问题。近年来，水泥生产企业致力于新材料、新工艺和新技术的研究与开发，不断进行技术革新和管理革新，以期降低水泥生产成本，做到节能减排，提质增效，从而不断提高企业自身的市场竞争力。水泥窑纯低温余热发电作为新时代水泥工业发展的一个主流方向，已广泛应用于我国水泥企业的日常生产过程中。该技术是直接对水泥窑在熟料煅烧过程中窑头、窑尾排放的余热废气进行回收，通过余热锅炉产生过热蒸汽带动汽轮发电机发电，其应用大幅提高了水泥生产企业的能源利用率，节约了企业的生产成本。

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