高聲強陣列式聲波吹灰器在熱電廠鍋爐上的應用

王永軍

（陽煤集團發供電分公司，山西 陽泉045000）

0 引言

積灰結渣是各種燃煤鍋爐普遍存在的問題，對于鍋爐運行的經濟性、安全性影響很大。鍋爐積灰結渣會嚴重影響鍋爐受熱面內的熱量傳導，直接導致鍋爐的換熱效率下降、排煙溫度上升。因此，及時吹灰可以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，實現節能降耗、環保減排。

1 高聲強陣列式聲波吹灰器原理

聲波清灰是通過氣聲轉換裝置將氣流的機械能轉換成聲能，以一定頻率和聲壓級發向所要清灰的空間，由于聲波的全方位傳播（直達和反射、折射），并通過對作用空間空氣介質的高速周期性“拉伸”和“壓縮”，使附著在壁面上的灰粒產生周期性振蕩，克服與附著面或灰粒之間的黏附力而使積灰處于懸浮“流化”狀態，在氣流或重力作用下脫離附著面或灰粒團而被煙氣帶走或下沉，從而起到清灰作用。如果聲波的能量足夠大，即所產生的振動位移很大，速度很快，就能使灰粒聚積間隙增大，焦渣粒子間的黏附力減弱，生長速度變慢，渣塊體積縮小，同時由于高頻高聲強聲波的聲致疲勞效應，已結成的大塊焦渣也能斷裂成小塊而自行墜落，從而阻止焦渣的生長。

聲波是通過傳播介質的“波及”效應對清灰對象產生作用從而達到清灰的目的。聲波在傳播過程中介質和灰粒所表現的振動特性不同，不同聲壓級的聲波對介質作用的聲壓、介質質點最大振動位移（相對于平衡位置）、灰粒最大振動位移、介質質點最大振動加速度和灰粒最大振動加速度都不同。由于聲波清灰裝置涉及清灰的基本特性和全方位作用的特點，在清灰空間中，不僅聲源直接到達的直達聲場起作用，而且經多次反射、折射和繞射形成的混響聲場也起同樣重要的作用，每一次的反射和折射，就好像是一個虛擬聲源，形成了混響聲場，從而產生非接觸式清灰效果，清灰不留死角。

高聲強陣列式聲波吹灰器采用無機械轉動結構的腔體式聲波吹灰器，使用壓縮空氣或干飽和蒸汽作為驅動源，產生高頻高聲強聲波，布置于爐墻或爐內，定時全自動程控運行，利用聲波特性達到清除和預防鍋爐積灰、結渣的目的。

2 高聲強陣列式聲波吹灰器主要優點

（1）吹灰器體積小，可以適應各種型號的燃煤鍋爐吹灰需求，布置靈活、適應面廣。

（2）采用耐高溫合金鋼制成，最大耐高溫可達120℃。吹灰器固定安裝于煙道換熱器管排上，利用聲波的傳播可以繞射、反射、折射的特點，全方位不留死角地清除鍋爐積灰。

（3）利用聲波振動原理，迫使積灰顆粒產生振動，從鍋爐管道表面脫離，隨煙氣流動，達到清灰的目的，避免了燃氣脈沖激波吹灰器有爆炸事故發生的可能性，也避免了長桿吹灰器減薄、吹爆換熱器管排的風險，安全可靠。

（4）采用PLC編程，可以自動程控運行，也可手動運行并預留與DCS操作接口，可以直接用DCS系統控制吹灰系統運行，實現程序控制，自動運行。

（5）安裝孔與爐墻密封良好，不會出現漏風與漏灰現象。

（6）吹灰器介質可以采用壓縮空氣或低壓蒸汽，工作壓力為0.35～0.7 MPa，介質多樣，費用低廉。

3 改造原因和目的

通過技術改造，解決270 t／h鍋爐水平煙道、豎井煙道積灰嚴重，排煙溫度偏高，熱效率下降的問題；解決原吹灰器效率低、人孔漏灰、污染環境等技術難題，同時可實現吹灰系統運行自動化及各種組合吹灰，減輕工人勞動強度，提高勞動效率。

4 270 t／h鍋爐高聲強陣列式聲波吹灰器改造方案

高聲強陣列式聲波吹灰系統汽源和爐膛短桿蒸汽吹灰器共用汽源，從原蒸汽吹灰系統閥門后取汽，經過過濾器、減壓閥作用后作為吹灰汽源。

根據270 t／h鍋爐煙道結構特點，在水平煙道布置4層8臺KYSG－100大功率聲波吹灰器，每臺吹灰器由1臺電動球閥控制；豎井煙道布置3層9組內置高聲強陣列式聲波吹灰器組，每組由10個SG－60聲波發生器組成，每組吹灰器組由1臺電動球閥控制；控制系統采用PLC控制，設置工控機1臺，放置在主控室，進行遠程操作。吹灰控制系統由OMRON PLC與工業控制計算機相結合，通過控制現場閥門，實現整個系統的啟、停、監測、調節及故障診斷報警。

5 運行效果

聲波吹灰系統改造后，可實現單吹、對吹、層吹、程控吹灰、定時吹灰等功能，經山西電力科學研究院性能測試和分析，主要效果如下：

（1）在鍋爐260 t／h負荷下測試，單制粉系統排煙溫度降低了6.5℃，鍋爐熱效率提高了0.446%；雙制粉系統排煙溫度降低了9.2℃，鍋爐熱效率提高了0.61%。

（2）在單制粉和雙制粉系統運行下，吹灰器噪音測量從水平煙道至尾部煙道為56～61 d B，符合國家工業環境噪聲標準不超過70 d B的要求。

（3）聲波吹灰系統正常運行后不影響鍋爐正常運行，未發生爐膛負壓大幅擺動現象，未造成鍋爐滅火事故，未發生吹損鍋爐受熱面管道現象。

（4）吹灰器與爐墻密封良好，運行中未發生漏灰現象。

（5）按目前設備年運行150天（3 600 h）計算，年節約燃煤1 340 t，可獲得直接經濟效益33.13萬元，同時可減少CO2排放3 484 t，SO2排放32.16 t，氮氧化物排放9.38 t，灰渣量排放656 t。

6 結語

通過高聲強陣列式聲波吹灰技術的改造，解決了原吹灰器不能正常吹灰的問題，同時提高了鍋爐熱效率。但隨著環保要求的提高，對于高聲強陣列式聲波吹灰技術是否適用SCR煙氣脫硝吹灰的要求，還需要進一步研究分析和試運，以驗證吹灰效果。

［1］岑可法，樊建人，池作和，等.鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算［M］.北京：科學出版社，1995.

［2］北京鼎紳華唐節能技術分公司.高聲強陣列式聲波吹灰技術說明書［Z］.

［3］山西省電科院.陽煤發供電分公司第三熱電廠4＃鍋爐吹灰器改造前后鍋爐特性試驗報告［R］.