防止锅炉炉膛取压装置堵灰的设备改进

 锅炉炉膛是指由锅炉外墙围成的，为锅炉内的化工燃料提供燃烧环境的机械装置。保证锅炉炉膛取压装置的正常运行是提高锅炉工作效率的基本保证，然而，在实际工作中经常会遇到锅炉炉膛取压装置堵灰的现象，影响锅炉装置的工作效率和工作安全。本文以大坝发电有限责任公司安装的#4机组锅炉炉膛取压装置为例，对装置的堵灰原因进行解释，并对装置进行改进，以提高燃料的燃烧效率和锅炉装置的工作安全。
1 锅炉炉膛测压点分布及测压系统的安装方式
1.1 锅炉炉膛测压点分布 在锅炉装置的运行中，锅炉炉膛测压装置的安装方式和装置测压点的分布极其重要。一般情况下，炉膛中的压力要控制在（-50—+20）Kpa的范围内才能保持设备的正常运行，为了维持锅炉炉膛以微负压方式正常运行，装置中对锅炉炉膛测压点位置的选择必须能全面真实得反映锅炉炉膛内的燃料的燃烧实况。因此，本研究中对锅炉炉膛测压点的位置进行了合理的选取，将其设在锅炉体侧面的喷燃室火焰的上方部位，#4锅炉炉体高度54米处，可以清楚的反应锅炉炉膛内部的实际情况。
1.2 测压系统的安装方式 侧压点位置确定之后，就可以对锅炉炉膛测压系统进行详细的安排。首先，14套测量仪表被安装设置在炉膛测压系统中，包括4台变送器测量仪表和10台控压器测量仪表。其中3台变送器的信号使用CCS系统，作用是便于吸风机投自动控制回路，1台变送器的信号被用来对集控室盘装表进行监视。在锅炉炉膛内的燃料正常燃烧的情况下，在炉膛内的测量仪器中，采用引压管把炉膛内的负向压力信号输送到了距离锅炉18米高的平台的变速仪器中，使测量气表的信号保持了较为稳定状态，且使脉动压力对吸风机投自动回路的影响达到最小值。此外，锅炉设备中安装的10台控压器测量仪表的信号使用BMS系统，其中有的被用于对锅炉炉膛内的高压和低压信号进行报警，一些被用于对锅炉炉膛内的主燃料进行跳闸保护，另外一部分则被用于对跳闸送风机和跳闸吸风机进行联锁保护。为了对锅炉炉膛内的压力进行实施监督，以便快速准确的采取措施对装置进行控制，防止压力过大或过小带来的不利影响，锅炉炉膛的压力控制仪器均被安装在与取样罐处于一层的开关柜里面。在锅炉炉膛的两侧均安装了4套取样测量装置，即共有8套取样测量装置。被安装在炉膛测压系统中的变送器和控压器均从设置好的8个取样测量装置中取样。
2 测量装置存在的问题分析
在锅炉运行相关设备开始工作后，#4锅炉炉膛不时地会出现堵灰的现象，影响设备的正常运行和工作效率。正常情况下，每次通过引压管发生反吹现象之后，设备中安装的测量仪表都能及时传递信号，将锅炉炉墙内的压力如实的反映出来。但是，早从2003年开始，锅炉炉膛堵灰现象出现逐渐增多的现象，每周都会出现2至3次堵灰现象，甚至达到每天都会发生堵灰现象的严重程度，对设备的正常运转和日常的工作产生了重大的影响。直至2004年，#4锅炉机组停止工作，准备进行深度维修。如图1所示，将锅炉炉膛压力取样装置从A-A截面切开，并且对管路安装方式进行研究，发现#4锅炉装置特别存在四方面的问题：首先，#4锅炉原来的装置中，从锅炉炉膛的水冷壁焊接出来的取样管管径为外径Φ45、内径Φ35，均较小，使锅炉炉膛内的燃料燃烧输出烟雾的流通不通畅，易造成堵灰现象。其次，锅炉炉膛压力取样管和炉墙之间的夹角？琢小于45°，取样管斜度过于平坦，对于积压的灰尘凭借重力作用滑落到锅炉炉膛内部造成一定的难度。于是，防堵罐中的灰尘在落到取样管中后，无法继续下落到锅炉炉膛内，造成取样管中大量的灰尘积压现象，灰尘过多的积压会导致取样管产生堵塞的情况，进而使整个装置无法正常运转。再次，在取样管和防堵罐的连接处有一定的弯度，这一段由于管道弯度较大，当防堵罐内积压的灰尘向下落到取样管弯管的地方时，很可能会堆积在弯管处，造成防堵管的堵塞。最后，由于#4锅炉两根水冷壁管之间的空隙为15毫米，而取样管被焊接在两根水冷壁管之间。当从A-A截面切开锅炉取样管之后，我们发现取样管的端部已经被大粒炉渣和从防堵灌中下落的金属片和灰尘等堵塞物完全堵住。如图1所示，我们把这些堵塞物完全清除之后发现，水冷壁管鳍片之间的缝隙小至5毫米，所以，锅炉取样管端部的开口过小是造成取样装置堵灰的主要原因之一。
3 测量装置的改进设计
我们结合装置的实际情况，对CCS系统的炉膛压力变送器取样装置进行改进，步骤如下：
第一，将原来焊接在水冷壁缝隙之间的锅炉炉膛压力取样装置去掉。依然从图1所示的A-A断面进行切割，并将一个Φ45的圆盘焊接在切口处，把原来装置中的取样管从外面堵住。
第二，我们对装置中的吹灰枪预留孔进行改进，如图2所示，吹灰枪的预留孔为长度为200毫米的圆管，其外径长120毫米，内径长116毫米。首先将预留孔中的堵塞物完全清理掉，然后将预留孔圆管缩短180毫米，只剩下20毫米，从而可以将新的取样管直接焊接到锅炉炉膛内部。
第三，如图3所示，把一块直径为116毫米，厚度为10毫米的堵板焊接在吹灰器的预留孔上。
第四，将直径为45毫米的取样管换成长度为850毫米，外径为60毫米，内径为50毫米的无缝管。把直径为60毫米的取样管的一端以倾斜角45°切掉，把被切成斜面的一端与图3中的堵板焊接在一起。这样便会增大取样管插入炉膛内部的感应炉的压力变化的单位面积，从而加快锅炉测量仪器对炉膛内部压力的反应速度。在图4所示的C段，按照图5所示的相贯线的开孔尺寸，将管壁打出一个椭圆形的小孔，在此处开孔时，一定要注意保证俯视和A端倾斜面在一个水平面上。
第五，另外需要一个外径为Φ60毫米，厚为10毫米的圆形堵板，然后需要将新加工的堵板焊接到图4所示的取样管的B端。
第六，焊接到B端的圆形堵板在焊接之前需要先做一些处理：一、在圆形堵板的中间打一个直径25毫米的小孔，然后在小孔内侧壁上打上螺纹；二、在这个小孔上拧入一个具有外螺纹且可以拆卸的螺丝。在螺丝的中心钻一个直径为3毫米的圆形小孔。处理后的圆形堵板具有以下重要的作用：首先，如果插入锅炉炉膛内部的取压管的一端因外围结焦导致堵塞时，只需要把螺丝从圆形堵板上拧下来，然后用专用工具插入取样管内部，将取压管的结焦去除即可；其次，在锅炉设备正常运行情况下，锅炉炉膛内部维持着一定的负向压力环境，此时可以让直径为3毫米的小圆孔与外界大气相通，在取样管的两端构成较小的压力差，使外界得气体可以从直径为3毫米的小孔进入取样管内，将防堵罐内下落的灰尘与颗粒状的灰渣等堵塞物在吸力作用下进入锅炉炉膛内部，从而被锅炉炉膛内的烟雾送出炉外，预防锅炉炉膛的堵灰现象的发生，使得锅炉设备正常的运行。
第七，将装置中的防堵罐按照图1所示的B-B断面处截断，然后在断开的管端处以斜度45°切一个倾斜面，在取样管的C处打开一个直径为60毫米的椭圆形小孔，然后将切开的倾斜面焊接在取样管的C处。在切斜面和C处焊接时必须保证以稍微小于45°的夹角将两管连接。在整个装置焊接完成后，必须保证防堵管与炉墙水冷壁是平行的。
第八，大型的悬挂锅炉在加热的情况下会向下臌胀，臌胀量最大可以为200毫米。因此，在取样装置处理完成以后，需要注意，在对引压管进行加长焊接时，与防堵罐上部相连接的取压管需要先引出300毫米后再与压力变送器和压力开关相连，取压管水平面的夹角要大于或等于60°，而且要在加长的管道上制作出一段U形管，以避免因为臌胀过大所引起的管路的断开，保证设备和工作人员的安全。
4 结论
本文首先对锅炉炉膛测压点分布及测压系统的安装方式进行了介绍，然后对测量装置存在问题进行了分析，并在此基础上对测量装置进行了改进设计，从而可以有效防止锅炉炉膛堵灰现象的发生，提高了锅炉装置的工作效率和安全性。经过实际观察，#4炉CCS系统的炉膛压力变送器取样装置经过改进之后，锅炉炉膛不再出现堵灰现象，而未改进的取样装置在设备运行中仍不断出现堵灰现象。而且经过对改进后的锅炉炉膛压力变送器的信号较之前的反应速度和测量准确性都有了明显的提高。因此，可以利用炉膛压力变送器取样装置的改进来彻底消除装置堵灰现象，保证锅炉机组高效稳步地运行。