摘(zhai)　要(yao)　鍋爐及(ji)熱交換器(qi)的(de)(de)積(ji)灰(hui)(hui)(hui)、結焦使鍋爐排煙(yan)溫度上升，導致熱效(xiao)率下降，并會引起(qi)受熱面腐蝕，影響經濟(ji)性(xing)、安全(quan)性(xing)。故長期以來，人們一直在(zai)尋求較好(hao)的(de)(de)除灰(hui)(hui)(hui)方式。通過對目前主要(yao)采用(yong)的(de)(de)蒸汽吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)、聲波吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)及(ji)弱(ruo)爆炸波吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)（也稱(cheng)激波吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)、燃氣脈沖吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)或燃氣高(gao)能脈沖吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)）的(de)(de)原(yuan)理(li)、效(xiao)果、費用(yong)比較，認為弱(ruo)爆炸波吹(chui)灰(hui)(hui)(hui)值得推廣應用(yong)。

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(dian)國(guo)華(hua)電(dian)力股(gu)份有限公司北京(jing)熱(re)電(dian)分(fen)公司（北京(jing)一(yi)熱(re)）于(yu)1988年從烏克蘭進(jin)口(kou)的100×104kcal/h熱(re)水鍋(guo)爐配套引進(jin)的。90年代初該(gai)技術開始用于(yu)國(guo)內電(dian)站(zhan)鍋(guo)爐，并獲(huo)得成(cheng)功，幾年來經過改進(jin)，在電(dian)站(zhan)鍋(guo)爐、水泥窯余(yu)熱(re)爐、有色金(jin)屬冶煉余(yu)熱(re)爐和(he)化(hua)工行(xing)業加熱(re)爐上得到(dao)較大的推廣，并取得了明(ming)顯的效(xiao)果，下(xia)面對蒸汽吹灰，聲波吹灰和(he)弱爆炸波吹灰作一(yi)簡(jian)要(yao)的技術經濟性分(fen)析和(he)比較。

1吹灰器的原理

1.1　蒸汽吹灰

一(yi)(yi)定(ding)壓(ya)力和一(yi)(yi)定(ding)干度的蒸汽，從吹灰器噴(pen)口(kou)高速噴(pen)出，對積(ji)灰受熱面進(jin)行吹掃，以達到清除積(ji)灰的目的。

1.2　聲波吹灰

金屬(shu)膜片在(zai)壓縮(suo)空氣(qi)的(de)作(zuo)用下(xia)產生(sheng)具有(you)一定(ding)聲壓和頻(pin)率的(de)聲波，鍋爐受熱面的(de)積(ji)灰(hui)在(zai)聲波的(de)作(zuo)用下(xia)處于松動和懸浮(fu)狀(zhuang)態，易被有(you)一定(ding)速度的(de)煙(yan)氣(qi)帶走，達到清理受熱面積(ji)灰(hui)的(de)目的(de)。

1.3　弱爆炸波吹(chui)灰

弱爆(bao)吹灰的(de)基本(ben)原理比較簡單(dan)：主(zhu)要是使預混可燃(ran)(ran)氣（例如乙(yi)炔－空(kong)氣預混氣）在特(te)制的(de)、一(yi)端連接噴管(guan)(guan)的(de)爆(bao)燃(ran)(ran)罐內(nei)點火爆(bao)燃(ran)(ran)，產生強烈的(de)壓(ya)縮沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)波（即爆(bao)燃(ran)(ran)波）并通過(guo)噴管(guan)(guan)導入(ru)煙(yan)道(dao)內(nei)，通過(guo)壓(ya)縮沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)波對受熱面(mian)上的(de)灰垢產生強烈的(de)“先沖(chong)(chong)壓(ya)后吸拉”的(de)交變沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)作用而(er)實現吹灰。

爆(bao)(bao)(bao)燃罐每次爆(bao)(bao)(bao)燃通過噴口發射出的爆(bao)(bao)(bao)燃波(bo)有兩個：首先是爆(bao)(bao)(bao)燃罐內由于爆(bao)(bao)(bao)燃造(zao)成的壓(ya)力驟增(zeng)而(er)(er)產生(sheng)的熱(re)爆(bao)(bao)(bao)沖擊波(bo)，而(er)(er)后緊(jin)跟著的則是在噴口處(chu)由壓(ya)力驟降造(zao)成的物(wu)理(li)弱爆(bao)(bao)(bao)而(er)(er)產生(sheng)的壓(ya)縮(suo)沖擊波(bo)，兩道沖擊波(bo)之(zhi)間的間隔只有8～12ms，這(zhe)種(zhong)緊(jin)鄰的雙沖擊波(bo)無(wu)疑更加強化(hua)了其(qi)吹灰效果，與雙層刀(dao)(dao)片的剃須刀(dao)(dao)能(neng)夠將(jiang)胡須剃得更干凈具有異曲同工之(zhi)妙。

這種雙重(zhong)的、強(qiang)烈(lie)的“沖壓吸拉”的交(jiao)變沖擊作用是(shi)弱爆吹(chui)(chui)(chui)灰器最主要、也是(shi)最重(zhong)要的吹(chui)(chui)(chui)灰機理(li)，但(dan)不是(shi)弱爆吹(chui)(chui)(chui)灰器的唯一機理(li)，除此之外(wai)(wai)，弱爆吹(chui)(chui)(chui)灰器還(huan)存在另外(wai)(wai)三種吹(chui)(chui)(chui)灰機理(li)：

●首先是(shi)爆(bao)燃產生的(de)(de)高(gao)溫高(gao)壓(ya)氣體通過噴口噴射出的(de)(de)高(gao)溫高(gao)速射流(liu)的(de)(de)噴射沖(chong)擊作(zuo)用(yong)，這種機理與傳統(tong)的(de)(de)噴射式吹灰(hui)器的(de)(de)吹灰(hui)機理基本相同(tong)，不同(tong)的(de)(de)是(shi)在沖(chong)擊的(de)(de)同(tong)時還伴有高(gao)溫氣體對積灰(hui)的(de)(de)熱(re)沖(chong)擊所產生的(de)(de)“熱(re)解”作(zuo)用(yong)。

●其次，是(shi)爆燃(ran)(ran)引起受熱(re)面的(de)(de)(de)激(ji)振(zhen)，干(gan)松積灰(hui)(hui)和已經被沖(chong)擊(ji)波松脫(tuo)的(de)(de)(de)高溫結(jie)渣、低溫板結(jie)積灰(hui)(hui)會由(you)于振(zhen)動(dong)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)強烈的(de)(de)(de)交(jiao)變慣性力而脫(tuo)離(li)受熱(re)面，這(zhe)與傳統的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)清灰(hui)(hui)器的(de)(de)(de)清灰(hui)(hui)機理是(shi)完全相同的(de)(de)(de)，只(zhi)不過振(zhen)動(dong)清灰(hui)(hui)器的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)是(shi)通過機械運(yun)動(dong)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)，工作時是(shi)振(zhen)動(dong)幾(ji)分鐘(zhong)至幾(ji)十分鐘(zhong)，而弱爆吹灰(hui)(hui)器的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)則(ze)是(shi)由(you)爆燃(ran)(ran)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)，振(zhen)動(dong)的(de)(de)(de)時間很短，一般不足1秒(miao)。

●再次，是爆燃產生的(de)強(qiang)烈的(de)聲波作(zuo)用，這與聲波吹灰(hui)的(de)機理是完全相(xiang)同(tong)的(de)，不(bu)同(tong)的(de)是這種聲波的(de)聲級要大得多(duo)，也(ye)不(bu)是長時間(jian)連續(xu)不(bu)停的(de)，而是只持(chi)續(xu)一(yi)個很短(duan)的(de)時間(jian)。

2　各種吹灰器的工作效果

2.1　蒸汽吹灰

作為一種傳統(tong)的吹(chui)灰方式，當整個裝置運轉正(zheng)常(chang)時(shi)對清除受熱面的積(ji)灰和降低排煙溫度都有(you)(you)一定作用，特別對結(jie)渣性強(qiang)，灰熔點低較為有(you)(you)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(shang)的(de)積灰有(you)(you)所(suo)減少(shao)，受(shou)(shou)熱(re)面上(shang)的(de)吸熱(re)增加(jia)，從(cong)而使受(shou)(shou)熱(re)面入口和出口的(de)煙(yan)氣溫差加(jia)大(da)，工質(zhi)的(de)溫升(sheng)亦增大(da)，排煙(yan)溫度(du)有(you)(you)所(suo)下降(4.5℃)，相(xiang)當于鍋爐機組(zu)熱(re)效率提高了0.23%。

2.3　弱爆炸波吹灰裝置的(de)工作效果(guo)

弱爆(bao)炸波(bo)吹灰裝置(zhi)自國(guo)產第一套裝置(zhi)投入運行(xing)以來，已經在全國(guo)數百臺電站鍋爐(lu)(lu)(lu)、化工行(xing)業(ye)加(jia)熱爐(lu)(lu)(lu)、有色金屬冶煉余熱爐(lu)(lu)(lu)和水(shui)泥余熱爐(lu)(lu)(lu)上(shang)得(de)到推廣和應用，安(an)裝位(wei)置(zhi)的環境適應性也(ye)越來越寬，溫(wen)度最 高1170℃，爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)最 大負壓(ya)：－700mm水(shui)柱，最 大正(zheng)壓(ya)＋370mm水(shui)柱，煙氣(qi)含水(shui)最 大30%。而其除(chu)(chu)塵、除(chu)(chu)焦的效果也(ye)極(ji)為明顯。

3　幾種吹灰器運行費(fei)用比較(jiao)

3.1　全(quan)年運行費用

齊魯電廠5號爐和6號爐均為(wei)HG410t/H鍋爐，分(fen)別安裝了9臺(tai)(tai)蒸汽吹(chui)灰(hui)(hui)和10臺(tai)(tai)聲波吹(chui)灰(hui)(hui)，其運行條(tiao)件如(ru)下：

5號爐蒸汽吹灰(hui)：(9臺)

6號爐聲波吹灰：(10臺)

1.吹灰蒸汽(qi)壓(ya)力P=1.28～1.47MPa

2.蒸(zheng)汽溫(wen)度t<350℃

3.吹灰蒸汽(qi)耗量(liang)q=12kg/s(9臺)

4.每(mei)班蒸汽吹灰次數1次

5.蒸汽吹(chui)灰行程時間6min

6.蒸汽吹灰器電機功率5.4KW(9臺)

7.每(mei)噸蒸汽按120元

8.每年(nian)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(kong)壓機功率(lv)55kW

2.聲(sheng)波吹(chui)灰器(qi)鳴(ming)音時間(jian)5min

3.每年(nian)運(yun)行(xing)時間7000h

按上面的(de)運行(xing)條(tiao)件計算(suan)蒸汽吹灰和聲波吹灰的(de)運行(xing)費(fei)用：

3.1.1　5號(hao)爐蒸汽(qi)吹灰運行費用：

（1）每班吹(chui)灰蒸汽(qi)耗量：

Q1=q×60s×6min×每班吹灰次(ci)數

=12 kg/s×60s×6min×1=4320kg/班

（2）全年吹灰(hui)蒸汽耗量：

Qn=7000/24×3×4320=3780000kg=3780t/年

（3）電機功率消(xiao)耗(hao)折合煤耗(hao)為(wei)：

5.4×7000×0.377=14250.6kg=14.25t/年

（4）9臺蒸汽吹灰全年費用為(wei)：

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

3.1.2　6號爐用(yong)10臺(tai)聲波吹灰的運行(xing)費用(yong)：

聲波吹灰(hui)(hui)能耗(hao)計算(suan)——吹灰(hui)(hui)空壓(ya)機55kW，每年運(yun)行7000小時，其電機電能消耗(hao)折算(suan)成煤耗(hao)為：

55×7000×0.377=145.145 t/年

全年費(fei)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(jie)取(qu)自一(yi)(yi)次風，由于占整臺鍋爐的(de)一(yi)(yi)次風量的(de)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(ruo)爆炸(zha)波吹灰(hui)器(qi)，一瓶(ping)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)氣(qi)可(ke)放400炮(pao)左右(you)。即對于4瓶(ping)工業用乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)瓶(ping)組成的乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)站，每月更換乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)瓶(ping)一次，按(an)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)每瓶(ping)85元計(ji)，每月費用為：

85×4=340元/月

鍋(guo)爐全年(nian)運行7000小時，即10個月，那(nei)么乙(yi)炔每年(nian)的費(fei)用為(wei)：

340元/月(yue)×10月(yue)=3400元

3.2　全年的檢修費用(yong)：

蒸汽吹(chui)灰為(wei)6000元，聲波吹(chui)灰為(wei)2700元，弱爆炸波吹(chui)灰無(wu)需大的檢修500元。

3.3　吹(chui)灰器的一次性投資

設備(bei)采購費(fei)(fei)，安裝(zhuang)費(fei)(fei)（設備(bei)費(fei)(fei)25%），其他費(fei)(fei)（設備(bei)費(fei)(fei)的(de)(de)5%）按一臺鍋爐(lu)的(de)(de)布置相同(tong)的(de)(de)吹(chui)灰點，其一次投(tou)資的(de)(de)比例(li)如下：

蒸汽吹灰：100%

聲波吹灰：250%

脈沖吹：80%

3.4  幾種吹灰器(qi)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(zheng)汽吹(chui)灰(hui)器的(de)優缺點：

優點：

（1）可以(yi)布置在鍋爐(lu)各個部(bu)位，能對(dui)爐(lu)膛、水平煙道、尾部(bu)豎井的受熱面進行吹灰(hui)。

（2）對(dui)結渣(zha)性較(jiao)強，灰(hui)熔點低和(he)較(jiao)粘的灰(hui)有較(jiao)明顯效果。

（3）蒸汽來源比較充分。

缺點：

（1）由于蒸汽吹灰是靠(kao)射(she)流吹灰，因此介質(zhi)吹掃(sao)面積有限；

（2）由于蒸汽(qi)吹灰器(qi)是將噴管深入爐(lu)膛進行(xing)旋(xuan)轉吹灰，吹灰完(wan)畢要將噴管撤出(chu)，因此(ci)活動部件非常多，這(zhe)就造成吹灰器(qi)操(cao)作頻繁且故障(zhang)出(chu)現率高，機械、電(dian)氣維護和(he)檢(jian)修量(liang)大；

（3）工作介質損耗(hao)量大，運行成本高；

（4）吹灰周期長，使(shi)受熱(re)面(mian)積(ji)(ji)灰過多(duo)，甚至(zhi)使(shi)積(ji)(ji)灰燒結(jie)硬化，增加吹灰難度；

（5）蒸汽吹(chui)灰(hui)如果壓(ya)力過高或長期使用，會(hui)加(jia)快金屬管壁的(de)磨損，壓(ya)力過低又影響吹(chui)灰(hui)效果；

（6）蒸汽疏水效果差時，還(huan)會對受(shou)熱面的金屬管壁造成熱沖擊(ji)，使吹灰管線水擊(ji)和(he)腐蝕(shi)；

（7）價格昂貴；

（8）蒸汽吹(chui)灰器的(de)使(shi)用(yong)，會增(zeng)大煙(yan)氣中的(de)含濕(shi)量(liang)，使(shi)煙(yan)氣露點溫度升高，從而增(zeng)大省煤(mei)器冷端堵(du)灰及腐蝕現(xian)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(bian)運行安全，維修工作量少，費用(yong)低。

（2）聲波可以(yi)貫穿和清(qing)潔蒸(zheng)汽吹灰(hui)難以(yi)達到的位置。

（3）適合(he)于松散積(ji)灰的清(qing)除。

缺點：

（1）需要配備(bei)空壓站，設備(bei)一次性投資大。

（2）能量較小，對(dui)于(yu)爐膛和對(dui)流受(shou)熱面，特別是低溫段空氣(qi)預熱器結(jie)渣，粘(zhan)結(jie)性積灰(hui)(hui)和嚴(yan)重堵灰(hui)(hui)以及堅硬的灰(hui)(hui)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(yong)擴音結構的聲(sheng)波吹灰器在高(gao)溫區域的安(an)裝受到限(xian)制(zhi)。

（4）由于(yu)次(ci)聲波吹灰器(qi)(qi)所使用的為飽和壓縮空氣，過(guo)濾器(qi)(qi)需定期(qi)排水(shui)，而且冬季頻繁出(chu)現凍凝導致過(guo)濾器(qi)(qi)破(po)裂；聲波吹灰器(qi)(qi)油霧器(qi)(qi)需定時加(jia)油。

（5）空氣(qi)(qi)管(guan)如(ru)果(guo)不配備冷卻風或冷卻風壓力低(di)，會造成(cheng)壓縮空氣(qi)(qi)管(guan)腐(fu)蝕嚴重；聲(sheng)波(bo)吹灰器如(ru)果(guo)使用的壓縮空氣(qi)(qi)壓力達不到要求，吹灰效果(guo)變差。

4.3　弱爆炸波吹灰的優缺(que)點：

優點：

（1）除具(ju)有蒸汽吹(chui)灰(hui)和聲波清灰(hui)的功(gong)(gong)能外，還具(ju)有熱(re)清洗功(gong)(gong)能，能量大，既適(shi)合于松散性積(ji)灰(hui)又(you)適(shi)合于粘結性積(ji)灰(hui)，結焦和堵灰(hui)的清除。

（2）能量(liang)強度(du)和(he)噴(pen)口的方向，形狀易于(yu)調整，對(dui)于(yu)不(bu)同類(lei)型的積灰和(he)不(bu)同形狀的工作面都有最佳的適當性。

（3）整個系統簡單(dan)，無轉動機械(xie)，運行程(cheng)序全自(zi)動化。操作(zuo)簡單(dan)，可(ke)靠性高，不需(xu)要(yao)經常維護。

（4）結構尺寸小(xiao)，易(yi)用于(yu)空間尺寸小(xiao)的(de)位置(zhi)。

（5）一(yi)次性投資少，運行(xing)和維(wei)護成本低、經濟性好、效(xiao)率(lv)高。

缺點：

需定期更換乙炔瓶。

5　結論

蒸(zheng)汽(qi)吹灰、聲波(bo)吹灰和(he)弱(ruo)爆炸(zha)(zha)波(bo)吹灰，對鍋爐(lu)受熱面的(de)(de)(de)清(qing)灰都(dou)有(you)一定的(de)(de)(de)作用(yong)。弱(ruo)爆炸(zha)(zha)波(bo)吹灰包容(rong)了蒸(zheng)汽(qi)吹灰和(he)聲波(bo)吹灰的(de)(de)(de)一切優點，其(qi)對于(yu)不同(tong)積(ji)灰清(qing)除(chu)的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)和(he)徹底，裝置調整的(de)(de)(de)方便，維護的(de)(de)(de)簡(jian)單以(yi)及成本的(de)(de)(de)低廉都(dou)是其(qi)它除(chu)灰方法無法比擬的(de)(de)(de)，建(jian)議今后大力(li)推廣(guang)和(he)應用(yong)。