摘　要　鍋爐及熱交換器的積灰、結(jié)焦使鍋爐排煙溫度上升，導(dǎo)致熱效率下降，并會(huì)引起受熱面腐蝕，影響經(jīng)濟(jì)性、安全性。故長(zhǎng)期以來，人們一直在尋求較好的除灰方式。通過對(duì)目前主要采用的蒸汽吹灰、聲波吹灰及弱爆炸波吹灰（也稱激波吹灰、燃?xì)饷}沖吹灰或燃?xì)飧吣苊}沖吹灰）的原理、效果、費(fèi)用比較，認(rèn)為弱爆炸波吹灰值得推廣應(yīng)用。

0前言

鍋爐、加熱器和換熱器的積灰、結(jié)焦影響受熱面的傳熱效率，使鍋爐排煙溫度上升，導(dǎo)致鍋爐的熱效率下降，理論計(jì)算和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鍋爐排煙溫度升高20℃，鍋爐熱效率就會(huì)下降1%，同樣嚴(yán)重的是積灰、結(jié)焦達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)引起鍋爐受熱面的腐蝕和意外停爐，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。長(zhǎng)期以來，鍋爐受熱面的除灰問題一直是鍋爐運(yùn)行中特別受關(guān)注的問題之一，多年來，為了解決此類問題，陸續(xù)研制了蒸汽吹灰，高壓水力吹灰，鋼珠清灰，壓縮空氣吹灰和聲波吹灰，俄羅斯（中央鍋爐透平研究所）研制了弱爆炸波吹灰技術(shù)。國(guó)內(nèi)第一套弱爆吹灰器是由中電國(guó)華電力股份有限公司北京熱電分公司（北京一熱）于1988年從烏克蘭進(jìn)口的100×104kcal/h熱水鍋爐配套引進(jìn)的。90年代初該技術(shù)開始用于國(guó)內(nèi)電站鍋爐，并獲得成功，幾年來經(jīng)過改進(jìn)，在電站鍋爐、水泥窯余熱爐、有色金屬冶煉余熱爐和化工行業(yè)加熱爐上得到較大的推廣，并取得了明顯的效果，下面對(duì)蒸汽吹灰，聲波吹灰和弱爆炸波吹灰作一簡(jiǎn)要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析和比較。

1吹灰器的原理

1.1　蒸汽吹灰

一定壓力和一定干度的蒸汽，從吹灰器噴口高速噴出，對(duì)積灰受熱面進(jìn)行吹掃，以達(dá)到清除積灰的目的。

1.2　聲波吹灰

金屬膜片在壓縮空氣的作用下產(chǎn)生具有一定聲壓和頻率的聲波，鍋爐受熱面的積灰在聲波的作用下處于松動(dòng)和懸浮狀態(tài)，易被有一定速度的煙氣帶走，達(dá)到清理受熱面積灰的目的。

1.3　弱爆炸波吹灰

弱爆吹灰的基本原理比較簡(jiǎn)單：主要是使預(yù)混可燃?xì)猓ɡ缫胰玻諝忸A(yù)混氣）在特制的、一端連接噴管的爆燃罐內(nèi)點(diǎn)火爆燃，產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓縮沖擊波（即爆燃波）并通過噴管導(dǎo)入煙道內(nèi)，通過壓縮沖擊波對(duì)受熱面上的灰垢產(chǎn)生強(qiáng)烈的“先沖壓后吸拉”的交變沖擊作用而實(shí)現(xiàn)吹灰。

爆燃罐每次爆燃通過噴口發(fā)射出的爆燃波有兩個(gè)：首先是爆燃罐內(nèi)由于爆燃造成的壓力驟增而產(chǎn)生的熱爆沖擊波，而后緊跟著的則是在噴口處由壓力驟降造成的物理弱爆而產(chǎn)生的壓縮沖擊波，兩道沖擊波之間的間隔只有8～12ms，這種緊鄰的雙沖擊波無(wú)疑更加強(qiáng)化了其吹灰效果，與雙層刀片的剃須刀能夠?qū)⒑毺甑酶蓛艟哂挟惽ぶ睢?/p>

這種雙重的、強(qiáng)烈的“沖壓吸拉”的交變沖擊作用是弱爆吹灰器最主要、也是最重要的吹灰機(jī)理，但不是弱爆吹灰器的唯一機(jī)理，除此之外，弱爆吹灰器還存在另外三種吹灰機(jī)理：

●首先是爆燃產(chǎn)生的高溫高壓氣體通過噴口噴射出的高溫高速射流的噴射沖擊作用，這種機(jī)理與傳統(tǒng)的噴射式吹灰器的吹灰機(jī)理基本相同，不同的是在沖擊的同時(shí)還伴有高溫氣體對(duì)積灰的熱沖擊所產(chǎn)生的“熱解”作用。

●其次，是爆燃引起受熱面的激振，干松積灰和已經(jīng)被沖擊波松脫的高溫結(jié)渣、低溫板結(jié)積灰會(huì)由于振動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的交變慣性力而脫離受熱面，這與傳統(tǒng)的振動(dòng)清灰器的清灰機(jī)理是完全相同的，只不過振動(dòng)清灰器的振動(dòng)是通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，工作時(shí)是振動(dòng)幾分鐘至幾十分鐘，而弱爆吹灰器的振動(dòng)則是由爆燃產(chǎn)生的，振動(dòng)的時(shí)間很短，一般不足1秒。

●再次，是爆燃產(chǎn)生的強(qiáng)烈的聲波作用，這與聲波吹灰的機(jī)理是完全相同的，不同的是這種聲波的聲級(jí)要大得多，也不是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不停的，而是只持續(xù)一個(gè)很短的時(shí)間。

2　各種吹灰器的工作效果

2.1　蒸汽吹灰

作為一種傳統(tǒng)的吹灰方式，當(dāng)整個(gè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)對(duì)清除受熱面的積灰和降低排煙溫度都有一定作用，特別對(duì)結(jié)渣性強(qiáng)，灰熔點(diǎn)低較為有效。

2.2　聲波吹灰

上海吳涇熱電廠SG400t/h爐原設(shè)計(jì)為蒸汽吹灰，后因故障多，不能正常投運(yùn)而拆除，之后安裝了4臺(tái)聲波吹灰器。聲波除塵器投運(yùn)后，蛇形管上的積灰有所減少，受熱面上的吸熱增加，從而使受熱面入口和出口的煙氣溫差加大，工質(zhì)的溫升亦增大，排煙溫度有所下降(4.5℃)，相當(dāng)于鍋爐機(jī)組熱效率提高了0.23%。

2.3　弱爆炸波吹灰裝置的工作效果

弱爆炸波吹灰裝置自國(guó)產(chǎn)第一套裝置投入運(yùn)行以來，已經(jīng)在全國(guó)數(shù)百臺(tái)電站鍋爐、化工行業(yè)加熱爐、有色金屬冶煉余熱爐和水泥余熱爐上得到推廣和應(yīng)用，安裝位置的環(huán)境適應(yīng)性也越來越寬，溫度最 高1170℃，爐膛最 大負(fù)壓：－700mm水柱，最 大正壓＋370mm水柱，煙氣含水最 大30%。而其除塵、除焦的效果也極為明顯。

3　幾種吹灰器運(yùn)行費(fèi)用比較

3.1　全年運(yùn)行費(fèi)用

齊魯電廠5號(hào)爐和6號(hào)爐均為HG410t/H鍋爐，分別安裝了9臺(tái)蒸汽吹灰和10臺(tái)聲波吹灰，其運(yùn)行條件如下：

5號(hào)爐蒸汽吹灰：(9臺(tái))

6號(hào)爐聲波吹灰：(10臺(tái))

1.吹灰蒸汽壓力P=1.28～1.47MPa

2.蒸汽溫度t<350℃

3.吹灰蒸汽耗量q=12kg/s(9臺(tái))

4.每班蒸汽吹灰次數(shù)1次

5.蒸汽吹灰行程時(shí)間6min

6.蒸汽吹灰器電機(jī)功率5.4KW(9臺(tái))

7.每噸蒸汽按120元

8.每年運(yùn)行時(shí)間7000h

9.供電煤耗0.377kg/kW.h

10.煤價(jià)按340元/t

1.聲波吹灰所需空壓機(jī)功率55kW

2.聲波吹灰器鳴音時(shí)間5min

3.每年運(yùn)行時(shí)間7000h

按上面的運(yùn)行條件計(jì)算蒸汽吹灰和聲波吹灰的運(yùn)行費(fèi)用：

3.1.1　5號(hào)爐蒸汽吹灰運(yùn)行費(fèi)用：

（1）每班吹灰蒸汽耗量：

Q1=q×60s×6min×每班吹灰次數(shù)

=12 kg/s×60s×6min×1=4320kg/班

（2）全年吹灰蒸汽耗量：

Qn=7000/24×3×4320=3780000kg=3780t/年

（3）電機(jī)功率消耗折合煤耗為：

5.4×7000×0.377=14250.6kg=14.25t/年

（4）9臺(tái)蒸汽吹灰全年費(fèi)用為：

14.25t/年×340元/t＋3780 t/年×120元/t＝45.8445萬(wàn)元

3.1.2　6號(hào)爐用10臺(tái)聲波吹灰的運(yùn)行費(fèi)用：

聲波吹灰能耗計(jì)算——吹灰空壓機(jī)55kW，每年運(yùn)行7000小時(shí)，其電機(jī)電能消耗折算成煤耗為：

55×7000×0.377=145.145 t/年

全年費(fèi)用:145.145t×340元/t＝4.9349萬(wàn)元

3.1.3　弱爆炸波吹灰運(yùn)行費(fèi)用：

（1）空氣消耗100~200NM3/h，直接取自一次風(fēng)，由于占整臺(tái)鍋爐的一次風(fēng)量的比例很小，其消耗可忽略不計(jì)。

（2）對(duì)于410t/h鍋爐安裝5層共20臺(tái)弱爆炸波吹灰器，一瓶乙炔氣可放400炮左右。即對(duì)于4瓶工業(yè)用乙炔瓶組成的乙炔站，每月更換乙炔瓶一次，按乙炔每瓶85元計(jì)，每月費(fèi)用為：

85×4=340元/月

鍋爐全年運(yùn)行7000小時(shí)，即10個(gè)月，那么乙炔每年的費(fèi)用為：

340元/月×10月=3400元

3.2　全年的檢修費(fèi)用：

蒸汽吹灰為6000元，聲波吹灰為2700元，弱爆炸波吹灰無(wú)需大的檢修500元。

3.3　吹灰器的一次性投資

設(shè)備采購(gòu)費(fèi)，安裝費(fèi)（設(shè)備費(fèi)25%），其他費(fèi)（設(shè)備費(fèi)的5%）按一臺(tái)鍋爐的布置相同的吹灰點(diǎn)，其一次投資的比例如下：

蒸汽吹灰：100%

聲波吹灰：250%

脈沖吹：80%

3.4  幾種吹灰器的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比列表如下：

序號(hào)

吹灰器名稱

固定投資比例

年能耗（萬(wàn)元/年）

年檢修費(fèi)用（萬(wàn)元/年）

排煙溫度下降℃

鍋爐機(jī)組效率提高%

1

蒸汽吹灰

100％

45.8445

0.6

5～10℃

0.5％

2

聲波吹灰

250％

4.9349

0.27

4.5℃左右

0.25％

3

弱爆吹灰

80％

0.34

0.05

30～40℃

0.5～2％

4　三種吹灰的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1　蒸汽吹灰器的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以布置在鍋爐各個(gè)部位，能對(duì)爐膛、水平煙道、尾部豎井的受熱面進(jìn)行吹灰。

（2）對(duì)結(jié)渣性較強(qiáng)，灰熔點(diǎn)低和較粘的灰有較明顯效果。

（3）蒸汽來源比較充分。

缺點(diǎn)：

（1）由于蒸汽吹灰是靠射流吹灰，因此介質(zhì)吹掃面積有限；

（2）由于蒸汽吹灰器是將噴管深入爐膛進(jìn)行旋轉(zhuǎn)吹灰，吹灰完畢要將噴管撤出，因此活動(dòng)部件非常多，這就造成吹灰器操作頻繁且故障出現(xiàn)率高，機(jī)械、電氣維護(hù)和檢修量大；

（3）工作介質(zhì)損耗量大，運(yùn)行成本高；

（4）吹灰周期長(zhǎng)，使受熱面積灰過多，甚至使積灰燒結(jié)硬化，增加吹灰難度；

（5）蒸汽吹灰如果壓力過高或長(zhǎng)期使用，會(huì)加快金屬管壁的磨損，壓力過低又影響吹灰效果；

（6）蒸汽疏水效果差時(shí)，還會(huì)對(duì)受熱面的金屬管壁造成熱沖擊，使吹灰管線水擊和腐蝕；

（7）價(jià)格昂貴；

（8）蒸汽吹灰器的使用，會(huì)增大煙氣中的含濕量，使煙氣露點(diǎn)溫度升高，從而增大省煤器冷端堵灰及腐蝕現(xiàn)象。

4.2　聲波吹灰的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，啟停操作方便運(yùn)行安全，維修工作量少，費(fèi)用低。

（2）聲波可以貫穿和清潔蒸汽吹灰難以達(dá)到的位置。

（3）適合于松散積灰的清除。

缺點(diǎn)：

（1）需要配備空壓站，設(shè)備一次性投資大。

（2）能量較小，對(duì)于爐膛和對(duì)流受熱面，特別是低溫段空氣預(yù)熱器結(jié)渣，粘結(jié)性積灰和嚴(yán)重堵灰以及堅(jiān)硬的灰垢無(wú)法清除。

（3）作用距離有限，聲波吹灰器安裝的臺(tái)數(shù)要比傳統(tǒng)吹灰器多；采用擴(kuò)音結(jié)構(gòu)的聲波吹灰器在高溫區(qū)域的安裝受到限制。

（4）由于次聲波吹灰器所使用的為飽和壓縮空氣，過濾器需定期排水，而且冬季頻繁出現(xiàn)凍凝導(dǎo)致過濾器破裂；聲波吹灰器油霧器需定時(shí)加油。

（5）空氣管如果不配備冷卻風(fēng)或冷卻風(fēng)壓力低，會(huì)造成壓縮空氣管腐蝕嚴(yán)重；聲波吹灰器如果使用的壓縮空氣壓力達(dá)不到要求，吹灰效果變差。

4.3　弱爆炸波吹灰的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）除具有蒸汽吹灰和聲波清灰的功能外，還具有熱清洗功能，能量大，既適合于松散性積灰又適合于粘結(jié)性積灰，結(jié)焦和堵灰的清除。

（2）能量強(qiáng)度和噴口的方向，形狀易于調(diào)整，對(duì)于不同類型的積灰和不同形狀的工作面都有最佳的適當(dāng)性。

（3）整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，運(yùn)行程序全自動(dòng)化。操作簡(jiǎn)單，可靠性高，不需要經(jīng)常維護(hù)。

（4）結(jié)構(gòu)尺寸小，易用于空間尺寸小的位置。

（5）一次性投資少，運(yùn)行和維護(hù)成本低、經(jīng)濟(jì)性好、效率高。

缺點(diǎn)：

需定期更換乙炔瓶。

5　結(jié)論

蒸汽吹灰、聲波吹灰和弱爆炸波吹灰，對(duì)鍋爐受熱面的清灰都有一定的作用。弱爆炸波吹灰包容了蒸汽吹灰和聲波吹灰的一切優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)于不同積灰清除的有效和徹底，裝置調(diào)整的方便，維護(hù)的簡(jiǎn)單以及成本的低廉都是其它除灰方法無(wú)法比擬的，建議今后大力推廣和應(yīng)用。