高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置技術(shù)研究與應(yīng)用

【摘要】高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置是根據(jù)乙炔爆炸的機(jī)械沖擊、聲波輻射、熱清洗作用合理的設(shè)計(jì)吹灰裝置系統(tǒng)及加速脈沖罐的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀，從而獲得可控的吹灰強(qiáng)度，達(dá)到最佳吹灰效果。實(shí)際加裝到鍋爐上后，平均降低煙溫100～120℃，且無(wú)需停爐即可保證鍋爐在高效率狀態(tài)下運(yùn)行，熱效率提高5%，降低單耗2.8kg/t，節(jié)約了大量的資金。

【關(guān)鍵詞】高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置 鍋爐 乙炔 脈沖 吹灰 煙溫 研究 應(yīng)用

華油實(shí)業(yè)公司現(xiàn)有11臺(tái)9.2t鍋爐和4臺(tái)23t鍋爐，所用燃料為渣油，油質(zhì)中灰分含量高，造成積灰較多，煙溫上升較快，造成吹灰次數(shù)多，影響鍋爐熱效率，增加了成本，這對(duì)鍋爐運(yùn)行是十分不利的，而傳統(tǒng)的吹灰方法在效果和經(jīng)濟(jì)性上都不能令人滿意。隨著鍋爐的使用年限增加，對(duì)流段翅片管吸熱效果逐年漸差，目前燃油鍋爐煙溫在315℃以上，這些煙氣攜帶了大量熱量被排放到大氣中，排煙熱損失是鍋爐最大一項(xiàng)熱損失，目前鍋爐熱效率為75%～80%之間，提高鍋爐熱效率是鍋爐運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急。為解決上述問(wèn)題，主要從高能燃?xì)饷}沖吹灰入手，減少鍋爐熱損失，節(jié)約能源。

1 高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置的技術(shù)原理1.1 爆炸吹灰的基本原理

因?yàn)橐胰矚怏w爆炸極限范圍較寬（爆炸極限為1.5%～82%），易于掌握，且可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)吹灰強(qiáng)度，所以采用乙炔爆炸吹灰。

乙炔與空氣按爆炸極限內(nèi)的比例混合后經(jīng)點(diǎn)火燃燒，其反應(yīng)式為：

從反應(yīng)式中看出，乙炔爆炸后產(chǎn)生二氧化碳和水在特殊裝置中混合，經(jīng)高頻點(diǎn)火，產(chǎn)生爆燃，氣體急劇膨脹，產(chǎn)生高溫、高壓的爆燃?xì)怏w。該燃燒氣體，在特殊結(jié)構(gòu)的加速脈沖罐體內(nèi)得到加速和加強(qiáng)，蓄積了極高的能量，經(jīng)過(guò)噴嘴以沖擊動(dòng)能、熱能和聲能的形式進(jìn)入爐內(nèi)，作用在鍋爐受熱面上的積灰層上，使積灰脫落，被煙氣帶出爐外。

合理的設(shè)計(jì)吹灰裝置系統(tǒng)及加速脈沖罐的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀，從而獲得可控的吹灰強(qiáng)度，達(dá)到最佳吹灰效果。1.2 爆炸吹灰的作用機(jī)理1.2.1 機(jī)械沖擊作用

混合氣經(jīng)點(diǎn)燃后，體積瞬間發(fā)生急劇增益，經(jīng)加速脈沖罐的激發(fā)，產(chǎn)生較高的壓力（通常1～10kg/cm2），較高的速度（300～350m/s），經(jīng)噴嘴進(jìn)入爐內(nèi)，其動(dòng)能已沖擊波的形式作用于受熱面積灰表面并經(jīng)多次折射，使積灰脫落飛揚(yáng)。同時(shí)，受熱面管子發(fā)生振動(dòng)，使附著在管子表面的積灰破裂、脫落，其作用類似與機(jī)械振打，但其效果遠(yuǎn)比機(jī)械振打強(qiáng)，且作用時(shí)間極短（毫秒級(jí)），對(duì)受熱面無(wú)任何損壞，這種作用特別適合于堅(jiān)硬的結(jié)層積灰。

1.2.2 聲波輻射作用

當(dāng)爆燃?xì)怏w進(jìn)入爐體時(shí)，產(chǎn)生巨大響聲，是能量以聲能釋放出來(lái)的體現(xiàn)。

由運(yùn)行實(shí)驗(yàn)可知，在距噴油嘴6～7m處，其聲壓級(jí)保持在160dB以上。而目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)采用的聲波除灰裝置，距噴油嘴軸線1m處的聲壓級(jí)只達(dá)到150～156dB。

由于本裝置采用的聲波頻率高、能量大，因此進(jìn)入爐膛后，不易衰減，并以輻射狀向爐膛的各個(gè)方向傳播，通過(guò)聲能的作用，使這些區(qū)域的受熱管表面積灰層產(chǎn)生振蕩。由于聲波振蕩的反復(fù)作用，使積灰松散、破裂、脫落。

1.2.3 熱清洗作用

混合氣體點(diǎn)火爆燃后，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?。?dāng)高溫燃?xì)馍湎蚍e灰層時(shí)，可以使積灰軟化，粘結(jié)強(qiáng)度降低，在高壓氣流吹掃下，灰層破碎脫落。則對(duì)于燃油鍋爐、煉鋼廠、加熱爐和余熱爐的粘結(jié)性積灰尤為有效。

2 高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置的工藝

控制系統(tǒng)由觸摸屏、可編程序控制器、電動(dòng)閥、壓力流量計(jì)量元件、點(diǎn)火裝置等組成，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)及手動(dòng)控制。該系統(tǒng)具有良好的安全性、穩(wěn)定性，既降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度又提高了生產(chǎn)效率。

3 高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝后，手動(dòng)點(diǎn)火，接通風(fēng)機(jī)，將壓力控制在8kPa，流量控制在100m3/ h，打開(kāi)乙炔氣閥，壓力控制在0.1～0.2Pa之間，啟動(dòng)制動(dòng)控制程序，依次從1—4點(diǎn)開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)以下結(jié)果；第一點(diǎn)吹灰面達(dá)到70%以上，第二點(diǎn)達(dá)到80%以上，第三點(diǎn)達(dá)到85%以上，第四點(diǎn)達(dá)到82%以上。

根據(jù)注汽鍋爐尾部受熱面特點(diǎn)，確定乙炔充氣時(shí)間、壓力、風(fēng)壓、流量。

采用現(xiàn)場(chǎng)操作方法，按著操作程序進(jìn)行試驗(yàn)：將脈沖加速器固定在注汽鍋爐尾部受熱面；用快速聯(lián)接管，將混合加量與加速器連接；確定移動(dòng)式吹灰器位置；調(diào)整好各參數(shù)。

將控制程序確定的手動(dòng)方式，由于在線試驗(yàn)指標(biāo)為注汽鍋爐的排煙溫度，記錄1到4點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果。

將控制程序確定的自動(dòng)設(shè)置，根據(jù)注汽鍋爐的尾部積灰性質(zhì)，采用進(jìn)行單循環(huán)，記錄每次循環(huán)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4 效果分析

使用高能脈沖吹會(huì)裝置以來(lái)，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)起到了很好的效果，實(shí)施一次該措施可以：平均降低煙溫100～120℃，在鍋爐運(yùn)行中大幅度的降低煙溫，且無(wú)需停爐即可保證鍋爐在高效率狀態(tài)下運(yùn)行。

高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置一次性投入31萬(wàn)元，以單爐計(jì)算，該技術(shù)使用的乙炔為298元/瓶，每瓶乙炔可吹灰三次，每爐每月平均吹灰兩次，則單爐年吹灰投入資金為2384元。

該裝置可平均降低煙溫110℃，熱效率提高5%，降低單耗2.8kg/t，按每爐年注汽量10萬(wàn)方計(jì)算，則年節(jié)約燃油296.8。

按燃油費(fèi)用2000元/噸計(jì)算，則可節(jié)約59.3萬(wàn)元。每爐年節(jié)約燃油費(fèi)用59.3萬(wàn)元。投入產(chǎn)出比為0.53。

可見(jiàn)加裝該裝置第一年初即可收回成本，全年節(jié)約28.06萬(wàn)元。

5 結(jié)論

（1）解決了鍋爐吹灰效果不好、吹灰費(fèi)用高的問(wèn)題，為公司的整體效益做出了貢獻(xiàn)。

（2）加裝的高能燃?xì)饷}沖吹灰裝置具有良好的工作安全性與穩(wěn)定性，避免了吹灰現(xiàn)場(chǎng)中人和物的不安全因素。

（3）加裝的高能脈沖吹灰裝置具有較高的自動(dòng)化程度，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)控制，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

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作者簡(jiǎn)介

王忠偉（1965-），男，工程師，大慶石油學(xué)院采油工程專業(yè)，現(xiàn)為遼河石油勘探局華油公司熱注一公司副經(jīng)理。