某熱電廠(chǎng)3號(hào)爐受受熱面受到積灰、結(jié)渣影響，在按額定工況運(yùn)行時(shí)排煙溫度達(dá)到190 ℃，停磨時(shí)高達(dá)210 ℃，明顯高于設(shè)計(jì)的150℃經(jīng)濟(jì)排煙溫度，影響鍋爐高效運(yùn)行。其主要原因是設(shè)計(jì)排煙溫度高、受熱面局部結(jié)渣、積灰。排煙溫度過(guò)高不但增大鍋爐排煙損失、增加燃料成本，增加了該廠(chǎng)電―袋復(fù)合除塵器的投資和運(yùn)行維護(hù)成本，同時(shí)還嚴(yán)重威脅著鍋爐的主汽系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

鑒于鍋爐運(yùn)行多年的現(xiàn)狀，在設(shè)計(jì)參數(shù)無(wú)法重新設(shè)計(jì)更改的情況下，該廠(chǎng)通過(guò)在鍋爐受熱面安裝HQ型聲波吹灰器來(lái)加強(qiáng)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(shù)簡(jiǎn)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(lèi)，簡(jiǎn)介如下。

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(nèi)對(duì)受熱面積灰部位進(jìn)行直接吹掃。對(duì)爐膛水冷壁等無(wú)障礙受熱面清灰效果好，但不適于過(guò)熱器等有障礙受熱面清灰，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝工作量大，槍管易彎曲、卡澀，故障率高、維護(hù)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(xiàn)受熱面爆管。該廠(chǎng)3#爐在使用吹灰器后出現(xiàn)過(guò)10余受熱面爆管事故。2007年曾經(jīng)一次出現(xiàn)過(guò)123根管束因吹灰器吹損使管壁厚度小于設(shè)計(jì)允許壁厚而進(jìn)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(chǎn)生的沖擊波清灰。這類(lèi)吹灰器對(duì)有效作用范圍內(nèi)的清灰能力強(qiáng)、效果明顯，但不適合應(yīng)用于爐膛清灰，另外作用于受到阻擋之后的其他部位，如過(guò)熱器、省煤器等對(duì)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(qiáng)烈聲波所產(chǎn)生的起伏壓力連續(xù)不斷地沖刷管束表面達(dá)到除灰目的。這種吹灰器可以對(duì)過(guò)熱器、省煤器等受熱面有障礙表面和空間進(jìn)行清灰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、易于安裝、操作、維護(hù)，安全可靠，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低；但不適合應(yīng)用于爐膛水冷壁清灰。此類(lèi)吹灰器已經(jīng)在一些中壓及以下鍋爐中的得到了廣泛應(yīng)用，效果良好。

2 HQ型蒸汽聲波吹灰器簡(jiǎn)介

2.1 技術(shù)概述

HQ型蒸汽聲波吹灰器采用了轉(zhuǎn)鼓式發(fā)聲部件，并改進(jìn)氣流切割孔的幾何形狀，在減小氣流切割孔寬度的同時(shí)，增大該孔的長(zhǎng)度，相對(duì)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(fā)聲效率和聲強(qiáng)，進(jìn)一步提高了清灰效率。HQ型蒸汽聲波吹灰器使蒸汽聲轉(zhuǎn)換器出口產(chǎn)生160 dB的超強(qiáng)聲波，應(yīng)用調(diào)頻技術(shù)使該聲波頻率3在特定的空間內(nèi)產(chǎn)生共振能量場(chǎng)，并呈圓錐形向清灰區(qū)域輻射傳播，積灰顆粒因受到強(qiáng)力振蕩而被剝離處于懸浮狀態(tài)，最終隨煙氣流帶走。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成及主要參數(shù)

HQ型高效蒸汽聲波吹灰系統(tǒng)由多臺(tái)吹灰器分布組成，并以全自動(dòng)可調(diào)定時(shí)工作方式運(yùn)行，無(wú)需人工干預(yù)，系統(tǒng)由調(diào)制電機(jī)、發(fā)聲器、隔聲罩、安裝法蘭、聲導(dǎo)管、汽源接口組成的吹灰器及電控柜、聯(lián)接電纜、汽源管線(xiàn)及閥門(mén)、管件、表計(jì)等組成，吹灰器參數(shù)見(jiàn)表1

2.3 使用特點(diǎn)

（1）由于聲波吹灰器本身繞射特性，吹灰過(guò)程不存在死角問(wèn)題。

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

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，活動(dòng)部件少，全自動(dòng)操作，故障率低，安裝及運(yùn)行成本低、能耗低，可靠性高好，經(jīng)濟(jì)效益好。

（4）消除了蒸汽直接對(duì)受熱面管的吹損和腐蝕，延長(zhǎng)了管束受熱面管束使用壽命。

（5）沒(méi)有在爐內(nèi)高溫、粉塵等惡劣環(huán)境工作的部件，操作方便、維護(hù)量小。

（6）保護(hù)裝置完善，可對(duì)缺相、短路、過(guò)載等進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，并自動(dòng)越過(guò)發(fā)生故障的吹灰器而不影響其他在用設(shè)備的運(yùn)行。

3 應(yīng)分析

該廠(chǎng)3#鍋爐對(duì)流受熱面于2012年6月檢修期間安裝4臺(tái)HQ型蒸汽聲波吹灰器，分別安裝在上級(jí)省煤器、下級(jí)省煤器以及高、低溫過(guò)熱器之間南側(cè)及北側(cè)。投用近8個(gè)月以來(lái)效果顯著：

3.1 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明：當(dāng)蒸汽壓力為1 MPa、距離聲導(dǎo)管1.5 m處實(shí)測(cè)聲強(qiáng)為160 dB，聲功率大于5000 W，軸向有效清灰距離超過(guò)15 m、而徑向擴(kuò)散距離超過(guò)8 m。

由于吹灰器工作于較低聲頻段，因此具有較強(qiáng)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(nèi)空間等區(qū)域。高效蒸汽吹灰器工作時(shí)，由于其主頻避開(kāi)了鍋爐設(shè)備的固有頻率和二次諧頻，不會(huì)對(duì)鍋爐設(shè)備造成傷害。聲波吹灰器每間隔4 h自動(dòng)清灰一次，無(wú)需人工干預(yù)，運(yùn)行方便。安裝蒸汽聲波吹灰器前后，在負(fù)荷110 t/h、負(fù)壓-20 Pa時(shí)，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(zhǎng)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(jì)，鍋爐熱效率提高約1個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 效益分析

3.2.1 投資費(fèi)用

4臺(tái)HQ型聲波吹灰器設(shè)計(jì)使用壽命為10年，材料購(gòu)置費(fèi)用共計(jì)28萬(wàn)元，配套閥門(mén)、管線(xiàn)、電纜、控制柜等材料購(gòu)置費(fèi)用7萬(wàn)元，共計(jì)35萬(wàn)元；蒸汽聲波吹灰器安裝施工費(fèi)用2.5萬(wàn)元；則項(xiàng)目支出費(fèi)用共計(jì)37.5萬(wàn)元，年折合成本約3.75萬(wàn)元。

3.2.2 運(yùn)行成本

聲波吹灰器電機(jī)功率為1.1 kW，耗汽量0.7t/h臺(tái)；單臺(tái)運(yùn)行時(shí)間10 min/次，6次/天；電費(fèi)0.416元/Kwh，1.0 MPa蒸汽75元/t；鍋爐年使用系數(shù)0.9；年維護(hù)費(fèi)用1000元/年臺(tái)。

則四臺(tái)聲波吹灰器年運(yùn)行成本約：[ 0 . 4 1 6 × 1 . 1 × 4 × （ 1 0 × 6 / 6 0 ） + 7 5 × 0 . 7 × 4 （ 1 0 × 6 / 6 0 ）]×365×0.9+1000×4 = 73568元/年，合為7.36萬(wàn)元。

3.2.3 收益計(jì)算

（1）節(jié)約能耗費(fèi)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(gè)百分點(diǎn)，煤價(jià)300元/t、3#鍋爐年合計(jì)耗煤9萬(wàn) t、電費(fèi)0.416元/kwh計(jì)算，每年少支出購(gòu)煤成本27萬(wàn)元，制粉系統(tǒng)節(jié)約電費(fèi)約3萬(wàn)元；合計(jì)年節(jié)約能耗費(fèi)用27+3=30萬(wàn)元

（2）降低煙氣除塵成本

排煙溫度降低后達(dá)到袋式除塵器的設(shè)計(jì)要求。按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其使用壽命可由2年延長(zhǎng)至4年。袋式除塵器一次性投資100萬(wàn)元，則節(jié)約煙氣除塵成本費(fèi)用：100/2-100/4=22.5萬(wàn)元；年節(jié)約費(fèi)用額22.5/4=5.625萬(wàn)元。據(jù)此計(jì)算安裝HQ型聲波吹灰器后年收益：30+5.625-7.4-3.75=23.47萬(wàn)元/年。

4 結(jié)語(yǔ)

某熱電廠(chǎng)3#鍋爐受熱面積灰結(jié)渣使得排煙溫度嚴(yán)重偏高，影響其高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過(guò)在鍋爐受熱面加裝4臺(tái)HQ型聲波吹灰器，有效解決鍋爐受熱面積灰問(wèn)題，使用效果明顯，效益顯著。