高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰器在熱電廠鍋爐上的應(yīng)用

王永軍

（陽(yáng)煤集團(tuán)發(fā)供電分公司，山西 陽(yáng)泉045000）

0 引言

積灰結(jié)渣是各種燃煤鍋爐普遍存在的問(wèn)題，對(duì)于鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性影響很大。鍋爐積灰結(jié)渣會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐受熱面內(nèi)的熱量傳導(dǎo)，直接導(dǎo)致鍋爐的換熱效率下降、排煙溫度上升。因此，及時(shí)吹灰可以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)保減排。

1 高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰器原理

聲波清灰是通過(guò)氣聲轉(zhuǎn)換裝置將氣流的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成聲能，以一定頻率和聲壓級(jí)發(fā)向所要清灰的空間，由于聲波的全方位傳播（直達(dá)和反射、折射），并通過(guò)對(duì)作用空間空氣介質(zhì)的高速周期性“拉伸”和“壓縮”，使附著在壁面上的灰粒產(chǎn)生周期性振蕩，克服與附著面或灰粒之間的黏附力而使積灰處于懸浮“流化”狀態(tài)，在氣流或重力作用下脫離附著面或灰粒團(tuán)而被煙氣帶走或下沉，從而起到清灰作用。如果聲波的能量足夠大，即所產(chǎn)生的振動(dòng)位移很大，速度很快，就能使灰粒聚積間隙增大，焦渣粒子間的黏附力減弱，生長(zhǎng)速度變慢，渣塊體積縮小，同時(shí)由于高頻高聲強(qiáng)聲波的聲致疲勞效應(yīng)，已結(jié)成的大塊焦渣也能斷裂成小塊而自行墜落，從而阻止焦渣的生長(zhǎng)。

聲波是通過(guò)傳播介質(zhì)的“波及”效應(yīng)對(duì)清灰對(duì)象產(chǎn)生作用從而達(dá)到清灰的目的。聲波在傳播過(guò)程中介質(zhì)和灰粒所表現(xiàn)的振動(dòng)特性不同，不同聲壓級(jí)的聲波對(duì)介質(zhì)作用的聲壓、介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)最大振動(dòng)位移（相對(duì)于平衡位置）、灰粒最大振動(dòng)位移、介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)最大振動(dòng)加速度和灰粒最大振動(dòng)加速度都不同。由于聲波清灰裝置涉及清灰的基本特性和全方位作用的特點(diǎn)，在清灰空間中，不僅聲源直接到達(dá)的直達(dá)聲場(chǎng)起作用，而且經(jīng)多次反射、折射和繞射形成的混響聲場(chǎng)也起同樣重要的作用，每一次的反射和折射，就好像是一個(gè)虛擬聲源，形成了混響聲場(chǎng)，從而產(chǎn)生非接觸式清灰效果，清灰不留死角。

高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰器采用無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的腔體式聲波吹灰器，使用壓縮空氣或干飽和蒸汽作為驅(qū)動(dòng)源，產(chǎn)生高頻高聲強(qiáng)聲波，布置于爐墻或爐內(nèi)，定時(shí)全自動(dòng)程控運(yùn)行，利用聲波特性達(dá)到清除和預(yù)防鍋爐積灰、結(jié)渣的目的。

2 高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰器主要優(yōu)點(diǎn)

（1）吹灰器體積小，可以適應(yīng)各種型號(hào)的燃煤鍋爐吹灰需求，布置靈活、適應(yīng)面廣。

（2）采用耐高溫合金鋼制成，最大耐高溫可達(dá)120℃。吹灰器固定安裝于煙道換熱器管排上，利用聲波的傳播可以繞射、反射、折射的特點(diǎn)，全方位不留死角地清除鍋爐積灰。

（3）利用聲波振動(dòng)原理，迫使積灰顆粒產(chǎn)生振動(dòng)，從鍋爐管道表面脫離，隨煙氣流動(dòng)，達(dá)到清灰的目的，避免了燃?xì)饷}沖激波吹灰器有爆炸事故發(fā)生的可能性，也避免了長(zhǎng)桿吹灰器減薄、吹爆換熱器管排的風(fēng)險(xiǎn)，安全可靠。

（4）采用PLC編程，可以自動(dòng)程控運(yùn)行，也可手動(dòng)運(yùn)行并預(yù)留與DCS操作接口，可以直接用DCS系統(tǒng)控制吹灰系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)程序控制，自動(dòng)運(yùn)行。

（5）安裝孔與爐墻密封良好，不會(huì)出現(xiàn)漏風(fēng)與漏灰現(xiàn)象。

（6）吹灰器介質(zhì)可以采用壓縮空氣或低壓蒸汽，工作壓力為0.35～0.7 MPa，介質(zhì)多樣，費(fèi)用低廉。

3 改造原因和目的

通過(guò)技術(shù)改造，解決270 t／h鍋爐水平煙道、豎井煙道積灰嚴(yán)重，排煙溫度偏高，熱效率下降的問(wèn)題；解決原吹灰器效率低、人孔漏灰、污染環(huán)境等技術(shù)難題，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)吹灰系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化及各種組合吹灰，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率。

4 270 t／h鍋爐高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰器改造方案

高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰系統(tǒng)汽源和爐膛短桿蒸汽吹灰器共用汽源，從原蒸汽吹灰系統(tǒng)閥門后取汽，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、減壓閥作用后作為吹灰汽源。

根據(jù)270 t／h鍋爐煙道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在水平煙道布置4層8臺(tái)KYSG－100大功率聲波吹灰器，每臺(tái)吹灰器由1臺(tái)電動(dòng)球閥控制；豎井煙道布置3層9組內(nèi)置高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰器組，每組由10個(gè)SG－60聲波發(fā)生器組成，每組吹灰器組由1臺(tái)電動(dòng)球閥控制；控制系統(tǒng)采用PLC控制，設(shè)置工控機(jī)1臺(tái)，放置在主控室，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。吹灰控制系統(tǒng)由OMRON PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相結(jié)合，通過(guò)控制現(xiàn)場(chǎng)閥門，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的啟、停、監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)及故障診斷報(bào)警。

5 運(yùn)行效果

聲波吹灰系統(tǒng)改造后，可實(shí)現(xiàn)單吹、對(duì)吹、層吹、程控吹灰、定時(shí)吹灰等功能，經(jīng)山西電力科學(xué)研究院性能測(cè)試和分析，主要效果如下：

（1）在鍋爐260 t／h負(fù)荷下測(cè)試，單制粉系統(tǒng)排煙溫度降低了6.5℃，鍋爐熱效率提高了0.446%；雙制粉系統(tǒng)排煙溫度降低了9.2℃，鍋爐熱效率提高了0.61%。

（2）在單制粉和雙制粉系統(tǒng)運(yùn)行下，吹灰器噪音測(cè)量從水平煙道至尾部煙道為56～61 d B，符合國(guó)家工業(yè)環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)不超過(guò)70 d B的要求。

（3）聲波吹灰系統(tǒng)正常運(yùn)行后不影響鍋爐正常運(yùn)行，未發(fā)生爐膛負(fù)壓大幅擺動(dòng)現(xiàn)象，未造成鍋爐滅火事故，未發(fā)生吹損鍋爐受熱面管道現(xiàn)象。

（4）吹灰器與爐墻密封良好，運(yùn)行中未發(fā)生漏灰現(xiàn)象。

（5）按目前設(shè)備年運(yùn)行150天（3 600 h）計(jì)算，年節(jié)約燃煤1 340 t，可獲得直接經(jīng)濟(jì)效益33.13萬(wàn)元，同時(shí)可減少CO2排放3 484 t，SO2排放32.16 t，氮氧化物排放9.38 t，灰渣量排放656 t。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰技術(shù)的改造，解決了原吹灰器不能正常吹灰的問(wèn)題，同時(shí)提高了鍋爐熱效率。但隨著環(huán)保要求的提高，對(duì)于高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰技術(shù)是否適用SCR煙氣脫硝吹灰的要求，還需要進(jìn)一步研究分析和試運(yùn)，以驗(yàn)證吹灰效果。

［1］岑可法，樊建人，池作和，等.鍋爐和熱交換器的積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原理與計(jì)算［M］.北京：科學(xué)出版社，1995.

［2］北京鼎紳華唐節(jié)能技術(shù)分公司.高聲強(qiáng)陣列式聲波吹灰技術(shù)說(shuō)明書(shū)［Z］.

［3］山西省電科院.陽(yáng)煤發(fā)供電分公司第三熱電廠4＃鍋爐吹灰器改造前后鍋爐特性試驗(yàn)報(bào)告［R］.