一種新型蒸汽聲頻清灰裝置在鍋爐吹灰上的應(yīng)用

閆琮

摘要：結(jié)焦和積灰無論是對鍋爐爐膛，還是鍋爐水冷壁、過熱器受熱面都產(chǎn)生不利的影響，而吹灰是一個有效的解決辦法。吹灰器是利用一定的吹灰介質(zhì)（蒸汽、聲波、乙炔等）清掃受熱面結(jié)焦或者積灰，使得其表面恢復(fù)清潔狀態(tài)。目前電力行業(yè)常用的吹灰器一般為蒸汽吹灰器、壓縮空氣吹灰器、聲波吹灰器和氣脈沖吹灰器，本文主要就新型蒸汽聲頻清灰裝置工作原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)、吹灰效果等方面進行了介紹。

關(guān)鍵詞：吹灰器;聲頻;清灰

引言

某自備電廠配置華西能源工業(yè)股份有限公司2009年制造的高溫、高壓、自燃循環(huán)Π型布置、單汽包室內(nèi)布置、緊身封閉、四角切圓燃燒的鍋爐（型號：DGJ480/9.81-Ⅱ5），機組容量4*125MW空冷發(fā)電機組，鍋爐尾部豎井煙道位置設(shè)置8臺乙炔激波弱爆吹灰器，乙炔吹灰器在使用過程中存在倒運拆裝乙炔罐，同時激波吹灰器運行過程中噴口凝結(jié)水堵灰可能導(dǎo)致啞炮、儲罐炸裂等安全隱患，嚴(yán)重威脅到鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行;鍋爐受熱面積灰嚴(yán)重影響鍋爐換熱效率，煙道積灰嚴(yán)重，導(dǎo)致煙道過流截面變小，引風(fēng)機出力增大，電耗增加，且檢修人員常年需要對蒸汽及乙炔吹灰器檢修維護，維護工作量較大。

為了徹底解決上述諸多問題，我公司于2019年6月份、2020年8月份組織對4臺鍋爐省煤器吹灰器進行技改，在鍋爐尾部煙道豎井省煤器部位，安裝8臺新型蒸汽聲頻清灰裝置，徹底解決了省煤器部位積灰問題，而且使鍋爐尾部煙道煙氣阻力大幅降低，鍋爐排煙溫度降低約3℃，同時杜絕乙炔罐拆裝、運輸過程中的安全隱患，杜絕每次停爐人工清灰。

1 新型蒸汽聲頻清灰裝置工作原理

新型蒸汽聲頻清灰裝置是根據(jù)道格拉斯多孔噴注發(fā)聲及孔縫耦合原理，利用旋笛結(jié)構(gòu)切割高壓汽流形成斷續(xù)脈沖聲波，在管束空間內(nèi)形成持續(xù)振蕩，使空氣產(chǎn)生強烈擾動，克服灰粒的慣性力及附著力等，使管束表面積灰剝離原來的位置，通過引風(fēng)機氣流將清理下來的積灰?guī)ё?，達到清灰目的，主要優(yōu)點如下：

1.1經(jīng)典道格拉斯多孔噴注發(fā)生結(jié)構(gòu)緊湊，聲頻具有強烈衍射能力，360度清灰無死角，清灰效果明顯。

1.2由于采用特殊的材質(zhì)，結(jié)構(gòu)和制造工藝，其聲音頻放大裝置出口1米處可產(chǎn)生≥160dB的超強聲波，清灰能量大。

1.3精確灰粒共振范圍控制，由于其主頻避開了鍋爐設(shè)備的固有頻率和二次諧振，因此不會引起鍋爐自身振動造成設(shè)備損傷，在聲波清灰裝置的作用范圍內(nèi)保持金屬受熱面光潔;

1.4蒸汽耗量為同類型蒸汽長吹的1/3-1/4，運行費用較低。

2 新型蒸汽聲頻清灰裝置在省煤器中的應(yīng)用

2.1省煤器設(shè)計

原省煤器部位因內(nèi)部原因自然分割，而且左右側(cè)吹灰孔位置有部分省煤器聯(lián)箱阻擋。因此在省煤器部位擬利用前后墻分高低溫兩層安裝共計8臺新型蒸汽聲頻清灰裝置，每層4臺，前后各2臺（如下圖所示）。

2.2設(shè)備安裝示意圖

2.2.1新型清灰裝置利用省煤器部位前后墻位置施工。

2.2.2該部位沒有包墻管，音頻放大裝置深入爐內(nèi)。

2.2.3音頻放大號筒外沿與鍋爐內(nèi)墻距離不超過10cm，密封盒與爐墻護板密封焊接。

2.3系統(tǒng)汽源及參數(shù)

清灰裝置汽源：蒸汽汽源在鍋爐蒸汽吹灰調(diào)節(jié)閥前接出，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)汽源壓力，

實際工作壓力1.5-2.5MPa;溫度≤360℃;蒸汽流量：40～50kg/min。

2.4.系統(tǒng)管路布置

系統(tǒng)取汽點就近吹灰母管，同時設(shè)置手動閥、調(diào)門、安全閥及電動開關(guān)閥，聲頻吹灰器運行壓力單獨進行調(diào)節(jié)控制（聲頻蒸汽吹灰器運行蒸汽壓力為2.0Mpa）。主蒸汽管路吹灰系統(tǒng)經(jīng)過高低溫省煤器后接入疏水總管，主管道上連接設(shè)置8臺蒸汽吹灰支系統(tǒng)，分別由手動閥，電動閥，過濾器，金屬軟管以及吹灰設(shè)備組成。

2.5運行方式及控制邏輯

2.5.1運行方式新型蒸汽脈沖式聲頻清灰裝置采用程序控制設(shè)置（PLC控制系統(tǒng)），程控系統(tǒng)采用西門子可編程序控制器（PLC），通過程控柜面板上的啟、停按鈕實現(xiàn)鍋爐清灰的自動控制和手動控制。由試驗確定最佳運行周期，初步設(shè)定間隔24小時投運1次 ，每臺次2min。清灰時，按煙氣流動方向分組依次進行。

2.5.2電控系統(tǒng)設(shè)置

控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200系列PLC控制模塊，可與原蒸汽吹灰器并列運行，也可單獨運行，實現(xiàn)單臺鍋爐清灰裝置的自動運行與安全檢測功能，整個控制系統(tǒng)的設(shè)計充分體現(xiàn)了控制，信息管理等設(shè)備控制思想的發(fā)展理念，具有投資性價比高，可靠性好、便于擴展，技術(shù)先進等優(yōu)點。

2.5.3清灰控制邏輯

程序執(zhí)行前判斷疏水閥是否完全打開，總進汽閥是否完全關(guān)閉，待檢測到閥門完全執(zhí)行到位后的反饋信號后，程序可以開始執(zhí)行。

3 新型蒸汽聲頻清灰裝置創(chuàng)新點

3.1清灰過程安全可靠

由于蒸汽吹灰器易吹損受熱面而導(dǎo)致爆管停爐是長久無法解決的問題，而蒸汽聲頻清灰裝置將高壓蒸汽的動量和焓值轉(zhuǎn)換為聲頻的的波動能量，所以不存在對設(shè)備管束的沖刷磨損。此外由于蒸汽聲頻清灰裝置所采用的聲波頻率范圍，避開了鍋爐本體設(shè)備和管束的固有頻率，因此不會引發(fā)設(shè)備和管束的振動（共振），僅對灰垢作用強烈，可以說蒸汽聲頻清灰裝置是屬于本質(zhì)安全型的設(shè)備，從根本上解決了因吹灰而爆管的隱患。

3.2蒸汽耗量低、節(jié)能效果明顯

由于蒸汽聲頻清灰是將蒸汽的焓值和動能轉(zhuǎn)化為低頻聲波，其使用的管路與壓力與原蒸汽長吹相同，而其每臺次工作時間僅為2～3分鐘，因此每臺次消耗的蒸汽量僅為蒸汽長吹灰器的1/4-1/6。

3.3檢修及后期維護工作量較小

蒸汽聲頻清灰裝置的材料都是耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的優(yōu)質(zhì)材料，只要安裝時按規(guī)程將管線吹掃干凈，將蒸汽管路中的固體雜物經(jīng)過過濾，蒸汽聲頻清灰裝置的運行是長期可靠的，僅需半年加潤滑油一次即可。

4 結(jié)束語

新型蒸汽聲頻吹灰器在投運近一年來，經(jīng)過運行期間對省煤器、低溫過熱器處的煙溫進行跟蹤觀察，且在停運期間對省煤器內(nèi)部進行檢查時，管束無積灰、減薄情況，改造后的蒸汽聲頻吹灰器能滿足生產(chǎn)需求，是蒸汽長吹灰器的升級換代產(chǎn)品，繼承了蒸汽長吹清灰效果明顯的優(yōu)點，同時摒棄了蒸汽長吹極易吹損減薄受熱面管排、吹灰能耗大、故障率高的缺點。

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