HQ型聲波吹灰器在鍋爐上的應用及效益分析

摘 要：某熱電廠3#鍋爐受熱面積灰結渣使得排煙溫度嚴重偏高，影響其高效經濟運行。通過在鍋爐受熱面加裝4臺HQ型聲波吹灰器，有效解決鍋爐受熱面積灰問題，使用效果明顯，效益顯著。

關鍵詞：鍋爐 積灰 排煙溫度 聲波吹灰器 效益

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-02

克拉瑪依石化公司熱電廠3號爐受受熱面受到積灰、結渣影響，在按額定工況運行時排煙溫度達到190 ℃，停磨時高達210 ℃，明顯高于設計的150℃經濟排煙溫度，影響鍋爐高效運行。其主要原因是設計排煙溫度高、受熱面局部結渣、積灰。排煙溫度過高不但增大鍋爐排煙損失、增加燃料成本，增加了該廠電—袋復合除塵器的投資和運行維護成本，同時還嚴重威脅著鍋爐的主汽系統的安全運行。鑒于鍋爐運行多年的現狀，在設計參數無法重新設計更改的情況下，該廠通過在鍋爐受熱面安裝HQ型聲波吹灰器來加強清灰，增加受熱面吸熱能力的方式降低鍋爐排煙溫度、減少排煙損失，提高鍋爐熱

效率。

1 吹灰技術簡介

鍋爐行使用廣泛的吹灰裝置主要有伸縮式蒸汽吹灰器、激波式吹灰器及聲波吹灰器三大類，簡介如下[1-2]。

1.1 伸縮式蒸汽吹灰器

伸縮式蒸汽吹灰器是采用伸縮管形式將一定壓力蒸汽通入爐內對受熱面積灰部位進行直接吹掃。對爐膛水冷壁等無障礙受熱面清灰效果好，但不適于過熱器等有障礙受熱面清灰，且結構復雜、安裝工作量大，槍管易彎曲、卡澀，故障率高、維護工作量大，另外由于吹掃蒸汽容易腐蝕、沖刷受熱面管，減少受熱面管壽命，極易出現受熱面爆管。該廠3#爐在使用吹灰器后出現過10余次受熱面爆管事故。2007年曾經一次出現過123根管束因吹灰器吹損使管壁厚度小于設計允許壁厚而進行更換。

1.2 激波吹灰器

激波吹灰器是利用氣體體積急劇膨脹產生的沖擊波清灰。這類吹灰器對有效作用范圍內的清灰能力強、效果明顯，但不適合應用于爐膛清灰，另外作用于受到阻擋之后的其他部位，如過熱器、省煤器等對流受熱面清灰效果較差。

1.3 聲波吹灰器

聲波吹灰器是用強烈聲波所產生的起伏壓力連續不斷地沖刷管束表面達到除灰目的。這種吹灰器可以對過熱器、省煤器等受熱面有障礙表面和空間進行清灰，結構簡單、質量輕、易于安裝、操作、維護，安全可靠，運行及維護費用低；但不適合應用于爐膛水冷壁清灰。此類吹灰器已經在一些中壓及以下鍋爐中的得到了廣泛應用，效果良好。[3-4]

2 HQ型蒸汽聲波吹灰器簡介

2.1 技術概述

HQ型蒸汽聲波吹灰器采用了轉鼓式發聲部件，并改進氣流切割孔的幾何形狀，在減小氣流切割孔寬度的同時，增大該孔的長度，相對提高切割速度，改變了聲波波形，使其更接近陡直脈沖，由此提高發聲效率和聲強，進一步提高了清灰效率。聲強與清灰效果圖及清灰理想波形、HQ高效蒸汽聲波吹灰器及傳統聲波吹灰器波形對比見圖1和圖2。HQ型蒸汽聲波吹灰器使蒸汽聲轉換器出口產生160 dB的超強聲波，應用調頻技術使該聲波頻率3在特定的空間內產生共振能量場，并呈圓錐形向清灰區域輻射傳播，積灰顆粒因受到強力振蕩而被剝離處于懸浮狀態，最終隨煙氣流帶走。

2.2 系統構成及主要參數

HQ型高效蒸汽聲波吹灰系統由多臺吹灰器分布組成，并以全自動可調定時工作方式運行，無需人工干預，系統由調制電機、發聲器、隔聲罩、安裝法蘭、聲導管、汽源接口組成的吹灰器及電控柜、聯接電纜、汽源管線及閥門、管件、表計等組成，吹灰器參數見表1

2.3 使用特點

（1）由于聲波吹灰器本身繞射特性，吹灰過程不存在死角問題。

（2）能量衰減慢。使用時靠動能吹灰、動能衰減慢，在離蒸汽噴口3 m處的動能幾乎為零，而聲波能量一般在距離聲源5 m處時為在聲源處的1/5。

（3）結構緊湊，活動部件少，全自動操作，故障率低，安裝及運行成本低、能耗低，可靠性高好，經濟效益好。

（4）消除了蒸汽直接對受熱面管的吹損和腐蝕，延長了管束受熱面管束使用

壽命。

（5）沒有在爐內高溫、粉塵等惡劣環境工作的部件，操作方便、維護量小。

（6）保護裝置完善，可對缺相、短路、過載等進行自動保護，并自動越過發生故障的吹灰器而不影響其他在用設備的運行。

3 應分析

該廠3#鍋爐對流受熱面于2012年6月檢修期間安裝4臺HQ型蒸汽聲波吹灰器，分別安裝在上級省煤器、下級省煤器以及高、低溫過熱器之間南側及北側。投用近8個月以來效果顯著：

3.1 應用效果

經過現場測試表明：當蒸汽壓力為1 MPa、距離聲導管1.5 m處實測聲強為160 dB，聲功率大于5000 W，軸向有效清灰距離超過15 m、而徑向擴散距離超過8 m。

由于吹灰器工作于較低聲頻段，因此具有較強的衍射能力，能有效作用于積灰部件的拐彎、邊角及多層管內空間等區域。高效蒸汽吹灰器工作時，由于其主頻避開了鍋爐設備的固有頻率和二次諧頻，不會對鍋爐設備造成傷害。采用HQ型聲波吹灰器清灰前、后對比見圖3和圖4

聲波吹灰器每間隔4 h自動清灰一次，無需人工干預，運行方便。安裝蒸汽聲波吹灰器前后，在負荷110 t/h、負壓-20 Pa時，平均排煙溫度由193 ℃下降至175 ℃、主汽溫度由429 ℃上升至441 ℃。與使用長伸縮式蒸汽吹灰器相比，鍋爐同期、同工況條件排煙溫度下降15 ℃。保守估計，鍋爐熱效率提高約1個百分點。

3.2 效益分析

3.2.1 投資費用

4臺HQ型聲波吹灰器設計使用壽命為10年，材料購置費用共計28萬元，配套閥門、管線、電纜、控制柜等材料購置費用7萬元，共計35萬元；

蒸汽聲波吹灰器安裝施工費用2.5萬元；

則項目支出費用共計37.5萬元，年折合成本約3.75萬元。

3.2.2 運行成本

聲波吹灰器電機功率為1.1 kW，耗汽量0.7t/h臺；單臺運行時間10 min/次，6次/天；電費0.416元/Kwh，1.0 MPa蒸汽75元/t；鍋爐年使用系數0.9；年維護費用1000元/年臺。

則四臺聲波吹灰器年運行成本約：

[0.416×1.1×4×（10×6/60）+75×0.7×4（10×6/60）]×365×0.9+1000×4 = 73568元/年，合為7.36萬元。

3.2.3 收益計算

（1）節約能耗費用

安裝聲波吹灰器后可降低鍋爐排煙溫度15 ℃左右，提高鍋爐熱效率1個百分點，煤價300元/t、3#鍋爐年合計耗煤9萬 t、電費0.416元/kwh計算，每年少支出購煤成本27萬元，制粉系統節約電費約3萬元；

合計年節約能耗費用27+3=30萬元

（2）降低煙氣除塵成本

排煙溫度降低后達到袋式除塵器的設計要求。按設計標準，其使用壽命可由2年延長至4年。袋式除塵器一次性投資100萬元，則節約煙氣除塵成本費用：100/2-100/4=22.5萬元；年節約費用額22.5/4=5.625萬元。

據此計算安裝HQ型聲波吹灰器后年收益：30+5.625-7.4-3.75=23.47萬元/年。

4 結語

通過在克石化熱電廠3#鍋爐上安裝HQ型聲波吹灰器，有效解決了鍋爐省煤器、過熱器積灰嚴重的問題，鍋爐排煙溫度高由190 ℃降低至175 ℃以下，提高了鍋爐熱效率，每年可節約能耗運行成本和煙氣除塵成本20余萬元。此外，這種HQ型聲波吹灰器清灰不留死角，工藝簡單，投資少，易于維護，安全、可靠，不吹損管束，效果好，有望得到進一步推廣。

參考文獻

[1]姚紀恒.鍋爐蒸汽吹灰、聲波吹灰和高能燃氣脈沖吹灰的技術經濟比較[J].鍋爐技術，2001，32（12）：26-30.

[2]周保東.聲波吹灰器和蒸汽吹灰器的經濟性比較[J].鍋爐制造，2010（1）：16-17.

[3]劉漢強.聲波吹灰器工作原理與應用[J].鍋爐技術，2001，32（12）：26-30.

[4]趙旺初.聲波吹灰器的原理及應用[J].中國環保產業設，2009（6）：34-36.