垃圾焚燒爐中激波吹灰器腐蝕堵灰問題探討

潘海東

摘 要：文章通過對垃圾焚燒爐激波吹灰器腐蝕堵灰的原因分析，闡明了激波吹灰器產(chǎn)生腐蝕、堵灰的危害，提出了在應(yīng)用此類吹灰器時應(yīng)注意的相關(guān)問題以及相應(yīng)的防范措施，有效的控制了鍋爐尾部受熱面的積灰，為鍋爐安全穩(wěn)定運行提供了很好的借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：激波吹灰器；鍋爐；積灰；腐蝕

中圖分類號：TK229. 9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）02-0046-02

1 概 述

在火力發(fā)電廠中鍋爐的尾部受熱面普遍產(chǎn)生積灰，使煙氣阻力增加，排煙溫度升高，嚴(yán)重影響鍋爐的正常運行。對于垃圾焚燒爐而言，其危害更為突出，它不但影響鍋爐受熱面的傳熱，直接導(dǎo)致鍋爐熱效率下降，更為嚴(yán)重的是這種積灰的腐蝕性更強，當(dāng)積灰達到一定程度后，會引起換熱管束腐蝕爆管堵塞，造成重大經(jīng)濟損失。為此，垃圾焚燒廠都會采用各種形式的吹灰裝置，以解決鍋爐尾部煙道的積灰以及安全運行問題。

目前常用的吹灰器按照其吹灰的原理可以分為蒸汽吹灰、聲波吹灰、振打清灰、激波（脈沖）吹灰。以上幾種吹灰方式中，除了激波吹灰是近年來新崛起的一項技術(shù)，其他各種清灰方法已應(yīng)用多年，其優(yōu)缺點也已被前人總結(jié)，而脈沖式吹灰器的各種缺陷尚有待總結(jié)。在本文中，通過對垃圾焚燒爐激波吹灰器腐蝕、堵灰的原因分析，闡明了激波吹灰器產(chǎn)生腐蝕的應(yīng)對及防范措施，為此類吹灰器的安全穩(wěn)定運行提供了參考。

2 激波吹灰器的工作原理

激波吹灰器利用乙炔（或煤氣、天然氣、液化石油氣等常用氣體燃料），在特殊設(shè)計的脈沖罐中燃燒，并在輸出管上的噴口處發(fā)射出沖擊波，通過沖擊波的作用使受熱面上的積灰脫落。可燃?xì)怏w與空氣，在經(jīng)過各自的流量測控系統(tǒng)后進行均勻混合，然后送入燃燒室中燃燒。脈沖燃燒是利用不穩(wěn)定燃燒氣體在高湍流狀態(tài)下，產(chǎn)生壓縮波，形成動能聲能、熱能。這種燃燒速度較快，燃燒產(chǎn)生的氣體壓力被限制在一定的范圍之內(nèi)（小于0.6 MPa），在輸出管的噴口處發(fā)射沖擊波能將被污染受熱面上的顆粒、松散物、粘合物、灰的沉積物除去，達到降低鍋爐尾部排煙溫度，提高鍋爐熱效率，同時也可避免鍋爐尾部受熱面（煙道）產(chǎn)生二次再燃燒事故。

3 腐蝕堵灰的原因分析

由于除灰效果好、配置安全可靠、自動化程度高、經(jīng)濟效益高等特點，激波吹灰技術(shù)被越來越多的垃圾發(fā)電廠使用。然而激波吹灰器在使用1年左右后，吹灰器的噴管、脈沖罐、以及與脈沖罐連接的部分管路內(nèi)，會源源不斷地產(chǎn)生酸性積水和板結(jié)積灰，酸性積水甚至將吹灰罐體腐蝕破孔。

對于產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，過去有多種說法：有的說是空氣中的水分凝結(jié)產(chǎn)生的；有的說是乙炔與空氣爆燃后燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽冷凝產(chǎn)生的；還有的說是吹灰器爆燃射流把脈沖罐內(nèi)抽成真空、引起爐內(nèi)煙氣倒灌造成的。

實際上上述這些說法都不正確。吹灰器安裝示意圖，如圖1所示。

下面，結(jié)合圖1對這種現(xiàn)象的真實原因說明如下：

在激波吹灰器不吹灰期間（一個吹灰點吹灰一次通常不到1 min，絕大部分時間都處于待命狀態(tài)），沒有氣流進入脈沖罐內(nèi)，由于噴管與煙道是聯(lián)通的，此時每個脈沖罐及其噴管、進氣管路內(nèi)的靜壓，等于其噴口所處煙道截面的靜壓（通常是負(fù)壓）。

在這種情況下，爐內(nèi)煙氣由于溫度高、密度小，而脈沖罐及其部分連接管路內(nèi)的氣體溫度低（等于或略高于環(huán)境溫度）、密度大，二者之間會通過噴管發(fā)生自然對流（如圖1所示）：爐內(nèi)的高溫?zé)煔鈺ㄟ^噴口進入噴管內(nèi)，沿著噴管的上沿進入脈沖罐內(nèi)，并在脈沖罐內(nèi)上升；與此同時，脈沖罐及其部分連接管路內(nèi)的氣體，以及被罐壁、管壁冷卻的煙氣，則會在罐內(nèi)下降，最終沿著噴管的下沿回到爐內(nèi)。

這種自然對流過程是源源不斷的，對流的動力等于從噴管中心到脈沖罐進氣管的水平管之間的高度差乘以爐內(nèi)煙氣與罐內(nèi)氣體之間的密度差。

由于脈沖罐及其部分連接管路的壁溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酸露點，又由于煙氣內(nèi)含有大量的水蒸汽及一定量的HCl、SO2、SO3，當(dāng)煙氣進入脈沖罐及其部分連接管路內(nèi)部后，就會在其內(nèi)壁結(jié)酸露，這就是激波吹灰器內(nèi)源源不斷地產(chǎn)生酸性積水的根本原因。

由于煙氣內(nèi)含有一定的飛灰，進入脈沖罐及其部分連接管路內(nèi)的煙氣中的飛灰就會粘結(jié)在酸露上，從而在罐壁、管壁上形成濕灰，時間久了還會由于石膏化反應(yīng)形成板結(jié)灰垢，這就是激波吹灰器內(nèi)堵灰的根本原因。

4 腐蝕堵灰的危害

激波吹灰器內(nèi)積水積灰的主要危害有如下幾點。

4.1 嚴(yán)重降低吹灰器的壽命

由于酸露水的高腐蝕性，對垃圾焚燒爐而言，在南方地區(qū)，吹灰器的整體壽命一般僅有2 a左右，在北方地區(qū)也很難超過4 a。而能夠徹底解決這一問題的吹灰器，其使用壽命可達到10 a以上。

4.2 嚴(yán)重影響吹灰器的工作可靠性

經(jīng)常會由于噴管堵塞、進氣管路堵塞而導(dǎo)致吹灰器打不響（啞炮），進而影響吹灰效果和鍋爐的正常運行。

4.3 嚴(yán)重增加吹灰器的維護維修工作量和費用

據(jù)一些現(xiàn)場人員反映，嚴(yán)重的時候每一兩天就要到鍋爐上補焊吹灰器系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)生的漏洞和炸開的裂口（腐蝕減薄后吹灰時炸裂）。

4.4 腐蝕鍋爐尾部受熱面

由于末級省煤器、煙風(fēng)空預(yù)器等部位煙溫較低，順著噴管滴落爐內(nèi)的酸露水，在下落過程中難以被完全蒸發(fā)掉，就會滴落在換熱管上，一方面腐蝕換熱管，另一方面在換熱器上形成濕灰和板結(jié)灰，進而堵塞換熱器。

4.5 導(dǎo)致過熱器、省煤器爆管和煙風(fēng)空預(yù)器漏風(fēng)

在爆燃吹灰時，脈沖罐和噴管內(nèi)的一些板結(jié)積灰顆粒和一些濕灰顆粒，會隨著爆炸射流一起高速噴射到換熱管上，對換熱管束形成高速沖刷磨損，類似于噴砂。久而久之，就會磨薄噴口所對部位的換熱管，導(dǎo)致爆管。

5 吹灰器的改造

5.1 改造方法

防止結(jié)酸露是防止吹灰器腐蝕與堵塞的根本原因。在找到激波吹灰器系統(tǒng)內(nèi)積水積灰、腐蝕堵灰的真正原因后，解決方法也就比較簡單了。只要在鍋爐運行期間，向每一個吹灰點噴管內(nèi)通風(fēng)就可以了。通過對國內(nèi)優(yōu)秀吹灰器廠家的交流及對部分垃圾發(fā)電廠的吹灰器使用效果考察，現(xiàn)將吹灰器改造如下：

在吹灰罐至爐墻外側(cè)的出口管處增加一路風(fēng)幕裝置，如圖2所示：增加密封風(fēng)機一臺，在原來的噴吹管上用砂輪機切三道口（深度為噴吹管的一半即可），同時在三道切口外部套一套管（比原噴吹管直徑約長5～6 cm即可），將套管兩端密封焊接在原噴吹管上，同時在套管上開DN20的小孔，此小孔接入密封風(fēng)機出口母管。

5.2 工作原理

密封風(fēng)機啟動，外部空氣從DN20管口處進入風(fēng)幕裝置，空氣從三道切口進入噴吹管，保證三道風(fēng)幕，然后進入爐內(nèi)。當(dāng)激波吹灰工作時，脈沖力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)幕裝置密封風(fēng)的風(fēng)壓，可直接進入爐內(nèi)，保證吹灰效果；當(dāng)激波吹灰不工作時，密封風(fēng)一直供應(yīng)，三道風(fēng)幕保證爐內(nèi)煙氣不進入罐體，避免結(jié)酸露。

激波吹灰器加裝風(fēng)幕裝置改造后，運行穩(wěn)定，未見發(fā)生腐蝕及堵塞現(xiàn)象，說明吹灰器的改造是極其成功的。

6 結(jié) 語

激波吹灰器噴吹口加裝風(fēng)幕裝置后，可以極大的降低人工維護費用及勞動強度；同時幾乎未出現(xiàn)結(jié)酸露現(xiàn)象，避免了對吹灰罐及各管道的腐蝕；噴吹管口未見積灰，堵塞的現(xiàn)象從未有出現(xiàn)過，減少了對受熱面管壁的沖刷。此方法值得借鑒與推廣。

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