采用气能激波旋转吹灰器解决余热锅炉积灰问题-北极星大气网

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1存在的问题

广东省某水泥厂4 500 t/d生产线配套9 MW纯低温余热发电，所配套余热锅炉设计进烟风温度550 ℃，过热器出口设计烟温310 ℃，额定蒸汽量20 t/h，进口蒸汽温度210 ℃，出口蒸汽温度450 ℃。设备投运2年以来，窑头过热器(型号为170AY01-2-1-0)积灰非常严重，该过热器有上下两层受热面，下层为光管，上层为鳍片管。运行2年半后，烟气温度因为积灰提高了15 ℃。每次停炉检查都需要人工清理。图1为运行2年半后的光管和鳍片管的积灰情况。

目前，水泥行业余热锅炉吹灰装置有以下几种类型，可通过分析其优缺点选择合适的吹灰装置。

2几种吹灰器的形式及特点

2.1机械振打清灰

机械振打清灰是一种传统的清灰方式，由传动装置、摆动装置和弹簧砧组件装置组成，落锤是由传动装置转动，转到一定位置时，通过拔叉带动摆动装置提升到一定高度时，使摆锤自由落下，撞击在弹簧砧的导力轴上，同时产生一个合适的振打频率，使水冷壁固有频率的振动模态被充分地激励出来，得到最大的有效振动，取得最佳清灰效果。

优点：结构简单，控制灵活方便，在传统设备上应用广泛，对浮灰效果好。缺点：机械装置故障率高，维修量大，随着传动杆距离能量有衰减，对黏性灰的清灰效果差。

2.2蒸汽吹灰器

蒸汽吹灰器也是一种传统的清灰方式，依靠高温蒸汽强大的动能释放，直接对受热面进行喷吹，大量应用在电力行业的大型机组。

优点：可以直接对受热面进行吹灰，适应性强，对结焦结渣灰、黏性灰的效果也很好。缺点：设备易卡涩，故障率高，对维护要求较高，对吹灰部位管道有吹损。

2.3声波吹灰器

声波吹灰器是近年发展起来的吹灰器，在水泥厂余热锅炉应用广泛。其原理是依靠声波的振动带动烟气中积灰的振动，然后积灰随烟气带走。

优点：声波相对没有方向性，属于无死角清灰，每个位置和角度都能收到声波振动;只需要压缩空气即可产生声波，设备运行安全性好;耗电量可以忽略不计，运行成本低。缺点：声波吹灰器振动清灰受灰特性的影响较大，如对黏性灰和结焦性黏灰的清灰效果比较差，只适合浮灰。

2.4燃气激波吹灰器

燃气激波吹灰器是燃气(一般用乙炔)和空气按一定比例配比后，通过点火器点火，在激波发生罐中发生微爆炸，从而产生冲击波，作用在受热面积灰上，将积灰清理干净。

优点：吹灰力度大，喷口对应位置吹灰效果好。缺点：因为喷口固定，方向性强，存在吹灰盲区;运行成本高，乙炔作为微爆的燃料，消耗量较大;有安全隐患，存在哑炮、回火等现象;如果安装角度或位置不当，可能损坏炉墙，且直吹部位有吹损。

2.5气能激波旋转吹灰器

气能激波旋转吹灰器是一种以压缩空气(氮气)为介质，采用瞬间泄压释放技术，利用瞬间产生超音速流体激波(冲击波)的能量，清除锅炉积灰的新型吹灰器。其采用具有特殊结构的激波发生器，每次脉冲产生持续时间大于100 ms，喷管管内激波强度可达5马赫。

其原理是管内平面正激波出喷口后，形成球面激波，球面激波直径不断增大，其球心沿喷口轴线向前运动，同时随着球面激波直径的增大，强度不断衰减，最后减弱为声波。在锅炉烟道的有限空间内，激波会因烟道四壁产生反射、折射，在受热面管束间产生透射、折射、反射，在有限的空间内，激波的有效作用空间会比自由空间场内的增大。激波会在积灰与基底的物理界面发生反射，并能通过折射而导入积灰内部，激波剧烈的压力纵波对积灰产生一种先压后拉的作用，使积灰破裂，导入积灰中的折射激波还会在灰体中产生横波，和入射波及反射波相互作用，使积灰脱离基底。

同时在喷口由于激波及高速气流冲击，产生极为强劲的喷口噪声，距喷口1 m处，声强为160~170 dB，会对积灰结焦在受热面的附着状态产生分离效应，并使积灰、结焦产生疲劳断裂和破碎倾向。喷口喷射出的压缩空气到达受热面管壁后，使其上所附着的灰垢层、结焦产生碎裂、脱落倾向。

喷口随激波后喷射出高速气流(速度>音速)，直射、折射和反射气流动能直接作用于积灰、结焦层，使依附在受热面表面的积灰、结焦因受气流机械外力作用直接脱离。

优点：气能激波强度大，吹灰效果好;喷头可旋转，可以无死角吹灰;运行只需要压缩空气即可，而且消耗量非常小，运行成本几乎可以忽略不计;只需要压缩空气设备，保证了安全;吹灰位置不固定，对管道没有吹损;吹灰强度可根据现场情况调整，灵活性强;设备故障率低。缺点：几乎没有缺点。只对气源压力有要求，建议0.6~0.7 MPa，一般工厂的压缩站空气可满足要求。单点每次激波释放仅需要0.6~0.7 MPa的压缩空气0.12 m3，成本仅为0.075元(按电费1元/kWh计)。根据积灰情况，每个班循环吹灰1~2次即可。

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