魏 涛

(中成进出口股份有限公司，北京100011)

0 引言

当前甘蔗糖厂锅炉落灰斗下部的冲灰水封槽形式主要有：固定式水封槽、直接脉冲式水封斗、机械链耙式水封槽等，而国内甘蔗糖厂较常见的是固定式水封槽。

固定式水封槽的结构形式简单，灰斗落灰管直接插入固定式水封槽内，起到液封作用，并连续水流冲灰。但灰斗落灰管的灰渣容易浮积在落灰管内的水面上，造成堵塞，需要人工不定期清理，同时水封槽内的泥沙容易沉积，很难被冲刷出去。直接脉冲式水封斗的结构形式最为简单，灰斗落灰管直接插入脉冲水封斗内。但当水封斗倾斜泄水时，水封斗失去液封，导致落灰管存在间断性漏封。而且泥沙沉积在脉冲斗底部时，会影响脉冲斗的灵活性，有时还会出现脉冲斗复位失灵的现象。机械链耙式水封槽一般应用于锅炉炉前灰斗的水封出灰，头部上升段作为脱水段，但由于停留时间较短，所以灰渣带走的水分较多。这种结构应用较多的是欧州、东南亚和印度等糖厂，投资与维护费用相对较高[1-2]。

目前，甘蔗糖厂的锅炉配置都在向大型化方向发展，锅炉灰斗的落灰管数量一般多达10～18个，如何既简化又有效地设计冲灰系统，防止灰斗落灰管的灰渣浮积和泥沙沉积现象发生，并实现自动冲灰操作，就成为一个亟待解决的问题[3-4]。本文在参考了固定式水封槽和脉冲式水封斗的各自特点和机理的基础上，经过改造的除灰系统采用了“脉冲式冲灰水封槽”，拟有效地解决锅炉灰斗落灰管灰渣浮积和泥沙沉积的问题。

1 脉冲式冲灰水封槽的构造及工作原理

锅炉的除灰系统由炉前和炉中炉后 2部分组成，因此脉冲式冲灰水封槽也分为前和中后2个独立系统，构造稍有不同。

1.1 炉前落灰斗脉冲式冲灰水封槽

炉前落灰斗的脉冲式冲灰水封槽主要由7个部分组成，如图1所示，其中的7和4为一体化结构。其工作原理是：炉前的排灰经过炉前落灰斗 7，落入半圆冲灰管 4；来自脉冲器 2的冲灰水以周期时间5～10 min、单个水量约160 kg/次，通过冲灰水液封管 3进入冲灰管 4，将炉前落灰冲入排渣液封管5和液封斗6，最终排往冲灰沟。

图1 炉前落灰斗脉冲式冲灰水封槽系统结构

1.2 炉中炉后落灰斗脉冲式冲灰水封槽

炉中炉后落灰斗的脉冲式冲灰水封槽集成了炉底落灰、对流管束、柱管式分离器、空气预热器等落灰，主要由6个部分组成，如图2所示。其工作原理是：从炉底落灰斗、对流管束落灰斗、柱管式分离器灰斗、空预器落灰斗等各处排出的灰，落入圆形冲灰管 4；来自脉冲器 2的冲灰水，以周期时间10～15 min，水量约100 kg/次，通过冲灰水液封管 3进入冲灰管 4，将各处灰斗落灰冲入排渣液封管5和液封斗6，最终排往冲灰沟。

图2 炉中、炉后落灰斗脉冲式冲灰水封槽系统结构

2 脉冲式冲灰水封槽的技术关键点

⑴水封槽接纳落灰斗数量

在锅炉冲灰系统中，按炉前、炉中及炉后顺序，分别使用带有一定倾角的卧式脉冲式冲灰水封槽接纳同一排各落灰斗的灰渣，一般每个自动冲灰水封槽以接纳1～4个落灰斗的灰渣为宜。

⑵脉冲式冲灰水封槽形式

锅炉炉前的排灰安装使用的是底部半圆管脉冲式冲灰水封槽，以便接纳较为粗大的灰渣，冲灰水及脉冲周期时间设得相对较短，或脉冲频率相对较大。炉中及炉后的灰斗排灰安装使用的是圆管脉冲式冲灰水封槽，以简化冲灰设备的构造。不管是半圆管或圆管，尺寸可以做成：直径×长度=(700～800)mm×(3000～8000) mm。冲灰管必须倾斜安装，保证水力冲击的排灰渣效果。

⑶下灰管或下灰槽始终保持清空状态

冲灰管无论是采用圆管或半圆管，相对于锅炉落灰斗的下灰管或下灰槽都要稍大一些，有利于落灰尽量落在脉冲式冲灰水封槽的底部。同时，锅炉落灰斗的下灰管或下灰槽始终都保持在清空状态。

⑷脉冲器

脉冲器由脉冲桶和接水箱组成，安装于高处，脉冲器注水量设计在 100～160 kg/次，周期时间为5～10 min。脉冲器与水封槽前上端之间采用U型液封管作为通道，液封高度始终保持约150～200 mm以上，主要是保证脉冲式冲灰水封槽前上端入水口处的液封，防止漏风。脉冲的时间可以通过进水速率来进行控制，而每次的脉冲水量可以通过设计脉冲器的容积和形状来进行控制。

⑸吊挂式液封斗

卧式脉冲式冲灰水封槽后下端排渣口处安装吊挂式液封斗，液封高度始终保持约150～200 mm。吊挂式液封斗正常时保持水平状态，需要时可以人工手动倾倒吊挂式液封斗内的冲灰水及灰渣。

3 脉冲式冲灰水封槽的优点

锅炉落灰斗脉冲式冲灰水封槽的主要优点归纳如下：

⑴设备结构简单，加工、制造、检修容易；

⑵冲灰系统密封性好，没有漏风现象；

⑶脉冲式冲灰性能较好，使锅炉灰斗落入管式水封槽的灰渣再无浮积和沉积，避免了堵塞现象的发生；

⑷对锅炉灰渣的形态适应能力强；

⑸系统实现生产过程自动冲灰，提高生产安全率，减少劳动强度，现场环境比较清洁；

⑹节水量比较显著明显，整体耗用水量比固定式水封槽的减少63.66%；

⑺投资适中，性能优良，适应环境能力强，运行平稳，能够确保生产的连续性和稳定性。

4 脉冲式冲灰水封槽的实际使用效果

由中成进出口股份有限公司总承包、中国轻工业广州设计股份有限公司设计的埃塞俄比亚OMO-KURAZ3糖厂，日处理甘蔗12000 t，采用2台175 t/h次高压锅炉，共16个脉冲式水封槽。在2018/19年榨季的使用过程中，平均脉冲周期时间10 min，各脉冲器脉冲水量160 kg/次，16个脉冲器耗水量约为(16×160×60)/10=15360 kg/h，即2台 175 t/h锅炉出灰的脉冲式水封槽耗水量约为15.36 t/h。

现场改造过程中考虑到炉底至沉灰池水面的高度差较小，冲灰沟坡度平缓，距离较长，故在炉底每条冲灰水沟始端均增设了一条DN40补充水管，用于加大冲灰水沟的水流冲击力，防止灰渣在沟内沉积，这 16条 DN40排水沟冲灰水管耗水量约为130 t/h，使冲灰水的总耗水量增加了很多。这样，16个脉冲器耗水及排水沟冲灰水之和总量达到145.36 t/h，但相比采用普通水封槽出灰耗水量为400 t/h的2台175 t/h锅炉，还是减少了63.66%。

使用脉冲式冲灰水封槽排灰，脉冲器本身耗水量极少，系统整体耗水量的大小主要取决于炉底至沉灰池水面的高度差，冲灰沟坡度越大，冲灰沟的补水量就越小，也就是整体耗水量越小。总之，采用脉冲式冲灰水封槽的节水效果十分显著。图3为现场改造后实际使用的锅炉落灰斗脉冲式冲灰水封槽的安装图。

5 结语和建议

锅炉除灰系统经过技术改造，全部采用脉冲式冲灰水封槽进行水封及排灰，灰水经冲灰沟排往沉灰池或灰渣脱水装置，有效地解决了锅炉灰斗落灰管灰渣浮积和泥沙沉积的问题，是一种既节水、节省人工，又实现清洁和安全生产的有效除灰方法。经过 2018/19年榨季在糖厂的应用效果表明，使用脉冲式冲灰水封槽排灰，系统整体耗水量也大大减少，实现了自动冲灰并同时产生节水的双重效果。

建议在前述脉冲式冲灰水封槽系统结构的液封斗的上方安装现场摄像监控系统，可减少或免除人工定期检查。

图3 现场安装脉冲式冲灰水封槽图