各類吹灰器性能比較與使用
1 鍋爐安裝吹灰器的必要性
對燃煤鍋爐而言,爐膛燃燒水冷壁結(jié)焦,高溫過熱器及再熱器掛焦,尾部受熱面積灰是常見的不可避免的現(xiàn)象。水冷壁結(jié)焦嚴重時,大渣使冷渣斗蓬住無法排渣;高溫過熱器和再熱器結(jié)焦嚴重時,會使部分受熱面間煙氣通廊堵死;尾部受熱面積灰嚴重時,會使過熱器、再熱器、省煤器、空預(yù)器傳熱效率降低,鍋爐排煙溫度升 高,鍋爐效率降低;受熱面結(jié)焦、積灰還會引起受熱面超溫,加劇受熱面腐蝕,縮短受熱面壽命,嚴重時會影響鍋爐的正常運行,甚至影響到巡檢人員的人身安全。因此,結(jié)焦、積灰是燃煤電站鍋爐運行中存在的難題,在鍋爐設(shè)計時均配有一定數(shù)量的吹灰器,常用的吹灰器有蒸汽吹灰器、燃氣脈沖激波吹灰器、聲波吹灰器。下 面就以上三種吹灰器的工作原理、技術(shù)特點、應(yīng)用范圍發(fā)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溫高壓蒸汽流經(jīng)連續(xù)變化的旋轉(zhuǎn)噴頭高速噴出,產(chǎn)生較大沖擊力吹掉受熱面上的積灰,隨煙氣帶走,沉積的渣塊破碎脫落。
2.2 主要型式
蒸汽吹灰系統(tǒng)主要由吹灰蒸汽管路系統(tǒng)、蒸汽吹灰器和程控裝置三部分組成;蒸汽吹灰器的型式有爐膛吹灰器、長伸縮式吹灰器和空預(yù)器吹灰器。蒸汽吹灰器均為電動驅(qū)動,閥門開啟為機械式,配有蒸汽開度微調(diào)裝置來調(diào)整吹掃蒸汽壓力和流量,吹灰管為耐熱合金鋼。各種吹灰器的主要性能參數(shù)見表1。
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表1 蒸汽吹灰器主要性能參數(shù) |
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序號 |
項目 |
單位 |
爐膛吹灰器 |
長伸縮式吹灰器 |
空預(yù)器吹灰器 |
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1 |
型號 |
/ |
不同廠家型號不同 |
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2 |
行程 |
mm |
255~400 |
~10000 |
~1300 |
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3 |
吹灰角度 |
360o |
360o |
垂直向上 |
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4 |
有效吹掃半徑 |
mm |
~2000 |
~2000 |
1200~1500 |
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5 |
每次吹掃時間 |
s |
20~25 |
300~600 |
~1800 |
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6 |
汽耗率 |
kg/min |
66~70 |
36~100 |
70~90 |
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7 |
吹掃蒸汽壓力 |
MPa |
0.8~1.98 |
0.8~1.98 |
0.8~1.98 |
2.3 技術(shù)性能特點
蒸汽吹灰器作為一種傳統(tǒng)的吹灰方式,高溫高壓蒸汽直接吹掃受熱面,對清除受熱面的積灰和掛渣都有較好的作用,對結(jié)渣性強、灰熔點低的灰效果也很好。其主要優(yōu)缺點如下:
優(yōu)點:(1) 可以布置在鍋爐各個部位,能對爐膛、水平煙邊、尾部豎井的受熱面直接進行吹灰。
(2) 對結(jié)渣、灰熔點低和較粘的灰效果也很好。
(3) 蒸汽直接從鍋爐引接,按設(shè)定程序運行吹灰。
(4) 短吹灰器運行可靠,長吹灰器也較為可靠。
缺點:(1)吹灰耗費蒸汽,降低了煙氣露點,增加了鍋爐補給水。
(2)吹灰只能清除所吹到的受熱面,吹灰有死角。
(3)長伸縮式吹灰器伸縮部分易變形卡澀,蒸汽吹傷受熱面引起爆管,且維護量大,結(jié)構(gòu)尺寸大,占用較大的空間位置。
3 燃氣脈沖激波吹灰器
3.1 工作原理
燃氣脈沖激波吹灰器的工作原理是利用空氣和可燃氣體(如氫氣、乙炔氣、煤氣、液化氣和天然氣等)以適當?shù)谋攘谢旌希谝惶厥獾娜萜髦谢旌希?jīng)高頻點火,產(chǎn)生爆燃, 瞬間產(chǎn)生的巨大聲能和大量高溫高速氣體,以沖擊波的形式振蕩、撞擊和沖刷受熱面管束,使其表面積灰飛濺,隨煙氣帶走。
3.2 主要型式
燃氣脈沖激波吹灰器根據(jù)氣體混合點的設(shè)置位置分為串連式和并聯(lián)式兩種型式。串連式系統(tǒng)是指氣體混合點設(shè)置在主干管路上,經(jīng)點火器后產(chǎn)生的高溫氣體再經(jīng)分配器至各吹灰點;并聯(lián)式系統(tǒng)是指氣體混合點設(shè)置在各吹灰點的分支管路上,經(jīng)點火器后產(chǎn)生的高溫氣體直接至各吹灰點。從系統(tǒng)設(shè)置而言,并聯(lián)式系統(tǒng)比串連式系統(tǒng) 更安全、控制更靈活。
3.3 技術(shù)性能特點
燃氣脈沖激波吹灰器主要由燃氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、氣體混合罐、點火器、激波能量分配系統(tǒng)、激波發(fā)生器和沖擊管等構(gòu)成。其主要優(yōu)缺點如下:
優(yōu)點:(1)沖擊波能量大,既適合松散性積灰又適合粘結(jié)性積灰。
(2)整個系統(tǒng)簡單,無轉(zhuǎn)動機械,運行程序化,檢修工作量小。
(3)結(jié)構(gòu)尺寸小,占用較小的空間位置。
缺點:(1)吹灰消耗燃氣,需定期更換供氣設(shè)備。
(2)吹灰主要對垂直沖刷面作用大,吹灰有死角。
(3)吹灰長期沖刷固定的受熱面,燃氣須注意安全。
4 聲波吹灰器
4.1 工作原理
聲波吹灰器有雙音雙頻聲波吹灰器和單音單頻聲波吹灰器兩種,其發(fā)聲原理不盡相同,雙音雙頻聲波吹灰器是將壓縮空氣流經(jīng)一個高音高頻發(fā)聲哨產(chǎn)生的高音高頻聲波和一個低音低頻聲波發(fā)生罩反射形成的低音低頻聲波進行耦合疊加產(chǎn)生雙音雙頻帶狀頻率聲波;單音單頻聲波吹灰器是將壓縮空氣或蒸汽流經(jīng)金屬膜片、旋笛、發(fā) 聲共振腔或其它聲波發(fā)生組件產(chǎn)生很強的聲音;聲波在煙道或爐膛內(nèi)傳播,牽動煙氣中的灰粒同步振動,在聲波振動及疲勞反復(fù)累計作用下,使微小的灰粒難以靠近積灰面,也使沉積在受熱面上的灰塵破壞剝離,從而達到清灰的目的。
4.2 主要型式
聲波吹灰系統(tǒng)主要由壓縮空氣管路系統(tǒng)、聲波吹灰器和程控裝置三部分組成。聲波吹灰器很簡單,由發(fā)聲裝置和導(dǎo)波裝置構(gòu)成,就像一個高音喇叭一樣。兩種聲波吹灰器的主要性能參數(shù)見表2。
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表2 聲波吹灰器主要性能參數(shù) |
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序號 |
項 目 |
單位 |
雙音雙頻聲波吹灰器 |
單音單頻聲波吹灰器 |
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1 |
復(fù)合頻率帶 |
Hz |
32.5--2000 |
32.5--360Hz |
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2 |
低音頻主頻率 |
Hz |
50 |
/ |
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3 |
高音頻主頻率 |
Hz |
500 |
/ |
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4 |
輻射功率 |
W |
≥2000 |
600~1000 |
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5 |
輻射方向 |
橢圓形 |
橢圓形 |
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6 |
介質(zhì)(壓縮空氣)流量 |
m3/min |
0.8~1.4 |
1.0~3.0 |
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7 |
聲強 |
dB |
135~155 |
130~150 |
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8 |
清灰角度 |
360o |
360o |
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|
9 |
有效吹掃半徑 |
m |
10 |
2~5 |
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10 |
控制電源 |
交流電220V,50Hz |
交流電220V,50Hz |
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11 |
運行方式 |
間歇式,每次發(fā)聲 |
間歇式,每次發(fā)聲15s, |
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12 |
使用壽命 |
4~8年 |
1~3年 |
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注:雙音雙頻聲波吹灰器技術(shù)指標引自西安熱工研究院對該產(chǎn)品的技術(shù)檢測報告;膜片式聲波吹灰器技術(shù)指標引自國外某公司的網(wǎng)站。
由于雙音雙頻聲波吹灰器功率大、壽命長、維護量小、運行成本低,近幾年已在十多家電廠鍋爐上安裝使用,甚至安裝在煤粉倉上對防止煤粉結(jié)塊堵塞效果也較好。
4.3 技術(shù)性能特點
上世紀八十年代國外開始研制聲波吹灰器,經(jīng)過20余年的發(fā)展和改進,聲波吹灰器技術(shù)已逐步成熟。聲波吹灰器的主要優(yōu)缺點如下:
優(yōu)點:(1)利用聲波與灰粒及積灰發(fā)生振動和共振,適合松散性積灰。
(2)吹灰器簡單可靠,無轉(zhuǎn)動機械,運行程序化,維修工作量很少。
(3)聲波可以達到其它吹灰器難以達到的位置,不留死角。
(4)對受熱面管壁無吹損、無腐蝕,運行成本低。
缺點:(1)產(chǎn)生的聲能能量有限,影響了其使用范圍。
5 三種吹灰器的比較
根據(jù)三種吹灰器工作原理、技術(shù)特點及實際應(yīng)用情況,其主要技術(shù)性能比較見表3。
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表3 技術(shù)性能比較 |
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吹灰器名稱 |
蒸汽吹灰器 |
燃氣脈沖激波吹灰器 |
聲波吹灰器 |
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吹灰介質(zhì) |
蒸汽與壓縮空氣 |
乙炔或液化 |
壓縮空氣或蒸汽 |
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應(yīng)用部位 |
爐膛、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器 |
過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器 |
過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器 |
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使用范圍 |
結(jié)渣、松散性灰 |
松散性灰及粘性灰 |
松散性灰 |
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運行方式 |
每隔8h吹灰一次 |
每隔7~15天運行一次, |
每隔2-4h發(fā)聲一次, |
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優(yōu)缺點 |
設(shè)備系統(tǒng)較為可靠。系統(tǒng)復(fù)雜,吹灰有死角,運行費用較高。 |
設(shè)備系統(tǒng)簡單,功率大。運行成本高,吹灰有死角,燃氣有安全問題 |
設(shè)備系統(tǒng)簡單,使用安全, |
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有效吹灰半徑 |
0~10m |
0~3m |
0~10m |
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運行費用比較 |
基數(shù)為1 |
30~50% |
20~40% |
根據(jù)三種吹灰器的技術(shù)性能,對鍋爐爐膛、屏式受熱面吹灰除焦來說,蒸汽吹灰器仍是最佳選擇,也可配合聲波吹灰器一起使用效果更佳。對尾部受熱面(低溫過熱器、省煤器、管式空氣預(yù)熱器),三種吹灰器均可采用,對粘性灰應(yīng)優(yōu)先采用燃氣脈沖激波吹灰器。對回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,適合采用聲波吹灰器和燃氣脈沖激波吹灰 器,也可采用蒸汽吹灰器,前者在鍋爐啟動過程時即可投入運行。
6 結(jié)論
蒸汽吹灰器、聲波吹灰器及燃氣脈沖激波吹灰器是國內(nèi)外燃煤鍋爐使用的三類吹灰設(shè)備,這三類吹灰設(shè)備存在著各自的優(yōu)缺點。蒸汽吹灰器仍不失作為吹灰除焦的重要設(shè)備;燃氣脈沖激波吹灰器對粘性積灰效果較好;對松散性積灰,聲波吹灰器利用震動與共振將積灰清除,在灰斗、粉斗上裝設(shè)聲波吹灰器也起到了非常好的清灰 效果;隨著聲波吹灰設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,聲波吹灰器將會得到更為廣泛的應(yīng)用。