各类吹灰器性能比较与使用

1  锅炉安装吹灰器的必要性
  对燃煤锅炉而言，炉膛燃烧水冷壁结焦，高温过热器及再热器挂焦，尾部受热面积灰是常见的不可避免的现象。水冷壁结焦严重时，大渣使冷渣斗蓬住无法排渣；高温过热器和再热器结焦严重时，会使部分受热面间烟气通廊堵死；尾部受热面积灰严重时，会使过热器、再热器、省煤器、空预器传热效率降低，锅炉排烟温度升 高，锅炉效率降低；受热面结焦、积灰还会引起受热面超温，加剧受热面腐蚀，缩短受热面寿命，严重时会影响锅炉的正常运行，甚至影响到巡检人员的人身安全。因此，结焦、积灰是燃煤电站锅炉运行中存在的难题，在锅炉设计时均配有一定数量的吹灰器，常用的吹灰器有蒸汽吹灰器、燃气脉冲激波吹灰器、声波吹灰器。下 面就以上三种吹灰器的工作原理、技术特点、应用范围发表一下自己的看法。
2  蒸汽吹灰器
2.1  工作原理
  蒸汽吹灰器的工作原理是利用高温高压蒸汽流经连续变化的旋转喷头高速喷出，产生较大冲击力吹掉受热面上的积灰，随烟气带走，沉积的渣块破碎脱落。
2.2  主要型式
  蒸汽吹灰系统主要由吹灰蒸汽管路系统、蒸汽吹灰器和程控装置三部分组成；蒸汽吹灰器的型式有炉膛吹灰器、长伸缩式吹灰器和空预器吹灰器。蒸汽吹灰器均为电动驱动，阀门开启为机械式，配有蒸汽开度微调装置来调整吹扫蒸汽压力和流量，吹灰管为耐热合金钢。各种吹灰器的主要性能参数见表1。

2.3  技术性能特点
蒸汽吹灰器作为一种传统的吹灰方式，高温高压蒸汽直接吹扫受热面，对清除受热面的积灰和挂渣都有较好的作用，对结渣性强、灰熔点低的灰效果也很好。其主要优缺点如下：
  优点：(1) 可以布置在锅炉各个部位，能对炉膛、水平烟边、尾部竖井的受热面直接进行吹灰。
  (2) 对结渣、灰熔点低和较粘的灰效果也很好。
  (3) 蒸汽直接从锅炉引接，按设定程序运行吹灰。
  (4) 短吹灰器运行可靠，长吹灰器也较为可靠。
  缺点：（1）吹灰耗费蒸汽，降低了烟气露点，增加了锅炉补给水。
（2）吹灰只能清除所吹到的受热面，吹灰有死角。
（3）长伸缩式吹灰器伸缩部分易变形卡涩，蒸汽吹伤受热面引起爆管，且维护量大，结构尺寸大，占用较大的空间位置。
3  燃气脉冲激波吹灰器
3.1  工作原理
  燃气脉冲激波吹灰器的工作原理是利用空气和可燃气体（如氢气、乙炔气、煤气、液化气和天然气等）以适当的比列混合，在一特殊的容器中混合，经高频点火，产生爆燃, 瞬间产生的巨大声能和大量高温高速气体，以冲击波的形式振荡、撞击和冲刷受热面管束，使其表面积灰飞溅，随烟气带走。
3.2  主要型式
燃气脉冲激波吹灰器根据气体混合点的设置位置分为串连式和并联式两种型式。串连式系统是指气体混合点设置在主干管路上，经点火器后产生的高温气体再经分配器至各吹灰点；并联式系统是指气体混合点设置在各吹灰点的分支管路上，经点火器后产生的高温气体直接至各吹灰点。从系统设置而言，并联式系统比串连式系统 更安全、控制更灵活。
3.3  技术性能特点
  燃气脉冲激波吹灰器主要由燃气供给系统、空气供给系统、气体混合罐、点火器、激波能量分配系统、激波发生器和冲击管等构成。其主要优缺点如下：
  优点：（1）冲击波能量大，既适合松散性积灰又适合粘结性积灰。
（2）整个系统简单，无转动机械，运行程序化，检修工作量小。
（3）结构尺寸小，占用较小的空间位置。
  缺点：（1）吹灰消耗燃气，需定期更换供气设备。
（2）吹灰主要对垂直冲刷面作用大，吹灰有死角。
（3）吹灰长期冲刷固定的受热面，燃气须注意安全。
4  声波吹灰器
4.1  工作原理
  声波吹灰器有双音双频声波吹灰器和单音单频声波吹灰器两种，其发声原理不尽相同，双音双频声波吹灰器是将压缩空气流经一个高音高频发声哨产生的高音高频声波和一个低音低频声波发生罩反射形成的低音低频声波进行耦合叠加产生双音双频带状频率声波；单音单频声波吹灰器是将压缩空气或蒸汽流经金属膜片、旋笛、发 声共振腔或其它声波发生组件产生很强的声音；声波在烟道或炉膛内传播，牵动烟气中的灰粒同步振动，在声波振动及疲劳反复累计作用下，使微小的灰粒难以靠近积灰面，也使沉积在受热面上的灰尘破坏剥离，从而达到清灰的目的。
4.2  主要型式
  声波吹灰系统主要由压缩空气管路系统、声波吹灰器和程控装置三部分组成。声波吹灰器很简单，由发声装置和导波装置构成，就像一个高音喇叭一样。两种声波吹灰器的主要性能参数见表2。
  

  注：双音双频声波吹灰器技术指标引自西安热工研究院对该产品的技术检测报告；膜片式声波吹灰器技术指标引自国外某公司的网站。
  由于双音双频声波吹灰器功率大、寿命长、维护量小、运行成本低，近几年已在十多家电厂锅炉上安装使用，甚至安装在煤粉仓上对防止煤粉结块堵塞效果也较好。
4.3  技术性能特点
  上世纪八十年代国外开始研制声波吹灰器，经过20余年的发展和改进，声波吹灰器技术已逐步成熟。声波吹灰器的主要优缺点如下：
  优点：（1）利用声波与灰粒及积灰发生振动和共振，适合松散性积灰。
（2）吹灰器简单可靠，无转动机械，运行程序化，维修工作量很少。
（3）声波可以达到其它吹灰器难以达到的位置，不留死角。
（4）对受热面管壁无吹损、无腐蚀，运行成本低。
  缺点：（1）产生的声能能量有限，影响了其使用范围。
5  三种吹灰器的比较
  根据三种吹灰器工作原理、技术特点及实际应用情况，其主要技术性能比较见表3。

   根据三种吹灰器的技术性能，对锅炉炉膛、屏式受热面吹灰除焦来说，蒸汽吹灰器仍是最佳选择，也可配合声波吹灰器一起使用效果更佳。对尾部受热面（低温过热器、省煤器、管式空气预热器），三种吹灰器均可采用，对粘性灰应优先采用燃气脉冲激波吹灰器。对回转式空气预热器，适合采用声波吹灰器和燃气脉冲激波吹灰 器，也可采用蒸汽吹灰器，前者在锅炉启动过程时即可投入运行。
6  结论
  蒸汽吹灰器、声波吹灰器及燃气脉冲激波吹灰器是国内外燃煤锅炉使用的三类吹灰设备，这三类吹灰设备存在着各自的优缺点。蒸汽吹灰器仍不失作为吹灰除焦的重要设备；燃气脉冲激波吹灰器对粘性积灰效果较好；对松散性积灰，声波吹灰器利用震动与共振将积灰清除，在灰斗、粉斗上装设声波吹灰器也起到了非常好的清灰 效果；随着声波吹灰设备技术的发展，声波吹灰器将会得到更为广泛的应用。