摘　要　鍋爐及熱交換器的積灰、結焦使鍋爐排煙溫度上升，導致熱效率下降，并會引起受熱面腐蝕，影響經濟性、安全性。故長期以來，人們一直在尋求較好的除灰方式。通過對目前主要采用的蒸汽吹灰、聲波吹灰及弱爆炸波吹灰（也稱激波吹灰、燃氣脈沖吹灰或燃氣高能脈沖吹灰）的原理、效果、費用比較，認為弱爆炸波吹灰值得推廣應用。

0前言

鍋爐、加熱器和換熱器的積灰、結焦影響受熱面的傳熱效率，使鍋爐排煙溫度上升，導致鍋爐的熱效率下降，理論計算和運行經驗表明，鍋爐排煙溫度升高20℃，鍋爐熱效率就會下降1%，同樣嚴重的是積灰、結焦達到一定程度時會引起鍋爐受熱面的腐蝕和意外停爐，造成重大的經濟損失。長期以來，鍋爐受熱面的除灰問題一直是鍋爐運行中特別受關注的問題之一，多年來，為了解決此類問題，陸續研制了蒸汽吹灰，高壓水力吹灰，鋼珠清灰，壓縮空氣吹灰和聲波吹灰，俄羅斯（中央鍋爐透平研究所）研制了弱爆炸波吹灰技術。國內第一套弱爆吹灰器是由中電國華電力股份有限公司北京熱電分公司（北京一熱）于1988年從烏克蘭進口的100×104kcal/h熱水鍋爐配套引進的。90年代初該技術開始用于國內電站鍋爐，并獲得成功，幾年來經過改進，在電站鍋爐、水泥窯余熱爐、有色金屬冶煉余熱爐和化工行業加熱爐上得到較大的推廣，并取得了明顯的效果，下面對蒸汽吹灰，聲波吹灰和弱爆炸波吹灰作一簡要的技術經濟性分析和比較。

1吹灰器的原理

1.1　蒸汽吹灰

一定壓力和一定干度的蒸汽，從吹灰器噴口高速噴出，對積灰受熱面進行吹掃，以達到清除積灰的目的。

1.2　聲波吹灰

金屬膜片在壓縮空氣的作用下產生具有一定聲壓和頻率的聲波，鍋爐受熱面的積灰在聲波的作用下處于松動和懸浮狀態，易被有一定速度的煙氣帶走，達到清理受熱面積灰的目的。

1.3　弱爆炸波吹灰

弱爆吹灰的基本原理比較簡單：主要是使預混可燃氣（例如乙炔－空氣預混氣）在特制的、一端連接噴管的爆燃罐內點火爆燃，產生強烈的壓縮沖擊波（即爆燃波）并通過噴管導入煙道內，通過壓縮沖擊波對受熱面上的灰垢產生強烈的“先沖壓后吸拉”的交變沖擊作用而實現吹灰。

爆燃罐每次爆燃通過噴口發射出的爆燃波有兩個：首先是爆燃罐內由于爆燃造成的壓力驟增而產生的熱爆沖擊波，而后緊跟著的則是在噴口處由壓力驟降造成的物理弱爆而產生的壓縮沖擊波，兩道沖擊波之間的間隔只有8～12ms，這種緊鄰的雙沖擊波無疑更加強化了其吹灰效果，與雙層刀片的剃須刀能夠將胡須剃得更干凈具有異曲同工之妙。

這種雙重的、強烈的“沖壓吸拉”的交變沖擊作用是弱爆吹灰器最主要、也是最重要的吹灰機理，但不是弱爆吹灰器的唯一機理，除此之外，弱爆吹灰器還存在另外三種吹灰機理：

●首先是爆燃產生的高溫高壓氣體通過噴口噴射出的高溫高速射流的噴射沖擊作用，這種機理與傳統的噴射式吹灰器的吹灰機理基本相同，不同的是在沖擊的同時還伴有高溫氣體對積灰的熱沖擊所產生的“熱解”作用。

●其次，是爆燃引起受熱面的激振，干松積灰和已經被沖擊波松脫的高溫結渣、低溫板結積灰會由于振動產生的強烈的交變慣性力而脫離受熱面，這與傳統的振動清灰器的清灰機理是完全相同的，只不過振動清灰器的振動是通過機械運動產生的，工作時是振動幾分鐘至幾十分鐘，而弱爆吹灰器的振動則是由爆燃產生的，振動的時間很短，一般不足1秒。

●再次，是爆燃產生的強烈的聲波作用，這與聲波吹灰的機理是完全相同的，不同的是這種聲波的聲級要大得多，也不是長時間連續不停的，而是只持續一個很短的時間。

2　各種吹灰器的工作效果

2.1　蒸汽吹灰

作為一種傳統的吹灰方式，當整個裝置運轉正常時對清除受熱面的積灰和降低排煙溫度都有一定作用，特別對結渣性強，灰熔點低較為有效。

2.2　聲波吹灰

上海吳涇熱電廠SG400t/h爐原設計為蒸汽吹灰，后因故障多，不能正常投運而拆除，之后安裝了4臺聲波吹灰器。聲波除塵器投運后，蛇形管上的積灰有所減少，受熱面上的吸熱增加，從而使受熱面入口和出口的煙氣溫差加大，工質的溫升亦增大，排煙溫度有所下降(4.5℃)，相當于鍋爐機組熱效率提高了0.23%。

2.3　弱爆炸波吹灰裝置的工作效果

弱爆炸波吹灰裝置自國產第一套裝置投入運行以來，已經在全國數百臺電站鍋爐、化工行業加熱爐、有色金屬冶煉余熱爐和水泥余熱爐上得到推廣和應用，安裝位置的環境適應性也越來越寬，溫度最 高1170℃，爐膛最 大負壓：－700mm水柱，最 大正壓＋370mm水柱，煙氣含水最 大30%。而其除塵、除焦的效果也極為明顯。

3　幾種吹灰器運行費用比較

3.1　全年運行費用

齊魯電廠5號爐和6號爐均為HG410t/H鍋爐，分別安裝了9臺蒸汽吹灰和10臺聲波吹灰，其運行條件如下：

5號爐蒸汽吹灰：(9臺)

6號爐聲波吹灰：(10臺)

1.吹灰蒸汽壓力P=1.28～1.47MPa

2.蒸汽溫度t<350℃

3.吹灰蒸汽耗量q=12kg/s(9臺)

4.每班蒸汽吹灰次數1次

5.蒸汽吹灰行程時間6min

6.蒸汽吹灰器電機功率5.4KW(9臺)

7.每噸蒸汽按120元

8.每年運行時間7000h

9.供電煤耗0.377kg/kW.h

10.煤價按340元/t

1.聲波吹灰所需空壓機功率55kW

2.聲波吹灰器鳴音時間5min

3.每年運行時間7000h

按上面的運行條件計算蒸汽吹灰和聲波吹灰的運行費用：

3.1.1　5號爐蒸汽吹灰運行費用：

（1）每班吹灰蒸汽耗量：

Q1=q×60s×6min×每班吹灰次數

=12 kg/s×60s×6min×1=4320kg/班

（2）全年吹灰蒸汽耗量：

Qn=7000/24×3×4320=3780000kg=3780t/年

（3）電機功率消耗折合煤耗為：

5.4×7000×0.377=14250.6kg=14.25t/年

（4）9臺蒸汽吹灰全年費用為：

14.25t/年×340元/t＋3780 t/年×120元/t＝45.8445萬元

3.1.2　6號爐用10臺聲波吹灰的運行費用：

聲波吹灰能耗計算——吹灰空壓機55kW，每年運行7000小時，其電機電能消耗折算成煤耗為：

55×7000×0.377=145.145 t/年

全年費用:145.145t×340元/t＝4.9349萬元

3.1.3　弱爆炸波吹灰運行費用：

（1）空氣消耗100~200NM3/h，直接取自一次風，由于占整臺鍋爐的一次風量的比例很小，其消耗可忽略不計。

（2）對于410t/h鍋爐安裝5層共20臺弱爆炸波吹灰器，一瓶乙炔氣可放400炮左右。即對于4瓶工業用乙炔瓶組成的乙炔站，每月更換乙炔瓶一次，按乙炔每瓶85元計，每月費用為：

85×4=340元/月

鍋爐全年運行7000小時，即10個月，那么乙炔每年的費用為：

340元/月×10月=3400元

3.2　全年的檢修費用：

蒸汽吹灰為6000元，聲波吹灰為2700元，弱爆炸波吹灰無需大的檢修500元。

3.3　吹灰器的一次性投資

設備采購費，安裝費（設備費25%），其他費（設備費的5%）按一臺鍋爐的布置相同的吹灰點，其一次投資的比例如下：

蒸汽吹灰：100%

聲波吹灰：250%

脈沖吹：80%

3.4  幾種吹灰器的經濟性對比列表如下：

序號

吹灰器名稱

固定投資比例

年能耗（萬元/年）

年檢修費用（萬元/年）

排煙溫度下降℃

鍋爐機組效率提高%

1

蒸汽吹灰

100％

45.8445

0.6

5～10℃

0.5％

2

聲波吹灰

250％

4.9349

0.27

4.5℃左右

0.25％

3

弱爆吹灰

80％

0.34

0.05

30～40℃

0.5～2％

4　三種吹灰的優缺點

4.1　蒸汽吹灰器的優缺點：

優點：

（1）可以布置在鍋爐各個部位，能對爐膛、水平煙道、尾部豎井的受熱面進行吹灰。

（2）對結渣性較強，灰熔點低和較粘的灰有較明顯效果。

（3）蒸汽來源比較充分。

缺點：

（1）由于蒸汽吹灰是靠射流吹灰，因此介質吹掃面積有限；

（2）由于蒸汽吹灰器是將噴管深入爐膛進行旋轉吹灰，吹灰完畢要將噴管撤出，因此活動部件非常多，這就造成吹灰器操作頻繁且故障出現率高，機械、電氣維護和檢修量大；

（3）工作介質損耗量大，運行成本高；

（4）吹灰周期長，使受熱面積灰過多，甚至使積灰燒結硬化，增加吹灰難度；

（5）蒸汽吹灰如果壓力過高或長期使用，會加快金屬管壁的磨損，壓力過低又影響吹灰效果；

（6）蒸汽疏水效果差時，還會對受熱面的金屬管壁造成熱沖擊，使吹灰管線水擊和腐蝕；

（7）價格昂貴；

（8）蒸汽吹灰器的使用，會增大煙氣中的含濕量，使煙氣露點溫度升高，從而增大省煤器冷端堵灰及腐蝕現象。

4.2　聲波吹灰的優缺點：

優點：

（1）結構簡單可靠，啟停操作方便運行安全，維修工作量少，費用低。

（2）聲波可以貫穿和清潔蒸汽吹灰難以達到的位置。

（3）適合于松散積灰的清除。

缺點：

（1）需要配備空壓站，設備一次性投資大。

（2）能量較小，對于爐膛和對流受熱面，特別是低溫段空氣預熱器結渣，粘結性積灰和嚴重堵灰以及堅硬的灰垢無法清除。

（3）作用距離有限，聲波吹灰器安裝的臺數要比傳統吹灰器多；采用擴音結構的聲波吹灰器在高溫區域的安裝受到限制。

（4）由于次聲波吹灰器所使用的為飽和壓縮空氣，過濾器需定期排水，而且冬季頻繁出現凍凝導致過濾器破裂；聲波吹灰器油霧器需定時加油。

（5）空氣管如果不配備冷卻風或冷卻風壓力低，會造成壓縮空氣管腐蝕嚴重；聲波吹灰器如果使用的壓縮空氣壓力達不到要求，吹灰效果變差。

4.3　弱爆炸波吹灰的優缺點：

優點：

（1）除具有蒸汽吹灰和聲波清灰的功能外，還具有熱清洗功能，能量大，既適合于松散性積灰又適合于粘結性積灰，結焦和堵灰的清除。

（2）能量強度和噴口的方向，形狀易于調整，對于不同類型的積灰和不同形狀的工作面都有最佳的適當性。

（3）整個系統簡單，無轉動機械，運行程序全自動化。操作簡單，可靠性高，不需要經常維護。

（4）結構尺寸小，易用于空間尺寸小的位置。

（5）一次性投資少，運行和維護成本低、經濟性好、效率高。

缺點：

需定期更換乙炔瓶。

5　結論

蒸汽吹灰、聲波吹灰和弱爆炸波吹灰，對鍋爐受熱面的清灰都有一定的作用。弱爆炸波吹灰包容了蒸汽吹灰和聲波吹灰的一切優點，其對于不同積灰清除的有效和徹底，裝置調整的方便，維護的簡單以及成本的低廉都是其它除灰方法無法比擬的，建議今后大力推廣和應用。