1　存在的問題

廣東省某水泥廠4 500 t/d生產(chǎn)線配套9 MW純低溫余熱發(fā)電，所配套余熱鍋爐設(shè)計(jì)進(jìn)煙風(fēng)溫度550 ℃，過熱器出口設(shè)計(jì)煙溫310 ℃，額定蒸汽量20 t/h，進(jìn)口蒸汽溫度210 ℃，出口蒸汽溫度450 ℃。設(shè)備投運(yùn)2年以來，窯頭過熱器（型號為170AY01-2-1-0）積灰非常嚴(yán)重，該過熱器有上下兩層受熱面，下層為光管，上層為鰭片管。運(yùn)行2年半后，煙氣溫度因?yàn)榉e灰提高了15 ℃。每次停爐檢查都需要人工清理。圖1為運(yùn)行2年半后的光管和鰭片管的積灰情況。

目前，水泥行業(yè)余熱鍋爐吹灰裝置有以下幾種類型，可通過分析其優(yōu)缺點(diǎn)選擇合適的吹灰裝置。

2　幾種吹灰器的形式及特點(diǎn)

2.1　機(jī)械振打清灰

機(jī)械振打清灰是一種傳統(tǒng)的清灰方式，由傳動裝置、擺動裝置和彈簧砧組件裝置組成，落錘是由傳動裝置轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到一定位置時，通過拔叉帶動擺動裝置提升到一定高度時，使擺錘自由落下，撞擊在彈簧砧的導(dǎo)力軸上，同時產(chǎn)生一個合適的振打頻率，使水冷壁固有頻率的振動模態(tài)被充分地激勵出來，得到最大的有效振動，取得最佳清灰效果。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活方便，在傳統(tǒng)設(shè)備上應(yīng)用廣泛，對浮灰效果好。缺點(diǎn)：機(jī)械裝置故障率高，維修量大，隨著傳動桿距離能量有衰減，對黏性灰的清灰效果差。

2.2　蒸汽吹灰器

蒸汽吹灰器也是一種傳統(tǒng)的清灰方式，依靠高溫蒸汽強(qiáng)大的動能釋放，直接對受熱面進(jìn)行噴吹，大量應(yīng)用在電力行業(yè)的大型機(jī)組。

優(yōu)點(diǎn)：可以直接對受熱面進(jìn)行吹灰，適應(yīng)性強(qiáng)，對結(jié)焦結(jié)渣灰、黏性灰的效果也很好。缺點(diǎn)：設(shè)備易卡澀，故障率高，對維護(hù)要求較高，對吹灰部位管道有吹損。

2.3　聲波吹灰器

聲波吹灰器是近年發(fā)展起來的吹灰器，在水泥廠余熱鍋爐應(yīng)用廣泛。其原理是依靠聲波的振動帶動煙氣中積灰的振動，然后積灰隨煙氣帶走。

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優(yōu)點(diǎn)：聲波相對沒有方向性，屬于無死角清灰，每個位置和角度都能收到聲波振動；只需要壓縮空氣即可產(chǎn)生聲波，設(shè)備運(yùn)行安全性好；耗電量可以忽略不計(jì)，運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)：聲波吹灰器振動清灰受灰特性的影響較大，如對黏性灰和結(jié)焦性黏灰的清灰效果比較差，只適合浮灰。

2.4　燃?xì)饧げù祷移?/p>

燃?xì)饧げù祷移魇侨細(xì)猓ㄒ话阌靡胰玻┖涂諝獍匆欢ū壤浔群?，通過點(diǎn)火器點(diǎn)火，在激波發(fā)生罐中發(fā)生微爆炸，從而產(chǎn)生沖擊波，作用在受熱面積灰上，將積灰清理干凈。

優(yōu)點(diǎn)：吹灰力度大，噴口對應(yīng)位置吹灰效果好。缺點(diǎn)：因?yàn)閲娍诠潭?，方向性?qiáng)，存在吹灰盲區(qū)；運(yùn)行成本高，乙炔作為微爆的燃料，消耗量較大；有安全隱患，存在啞炮、回火等現(xiàn)象；如果安裝角度或位置不當(dāng)，可能損壞爐墻，且直吹部位有吹損。

2.5　氣能激波旋轉(zhuǎn)吹灰器

氣能激波旋轉(zhuǎn)吹灰器是一種以壓縮空氣（氮?dú)猓榻橘|(zhì)，采用瞬間泄壓釋放技術(shù)，利用瞬間產(chǎn)生超音速流體激波（沖擊波）的能量，清除鍋爐積灰的新型吹灰器。其采用具有特殊結(jié)構(gòu)的激波發(fā)生器，每次脈沖產(chǎn)生持續(xù)時間大于100 ms，噴管管內(nèi)激波強(qiáng)度可達(dá)5馬赫。

其原理是管內(nèi)平面正激波出噴口后，形成球面激波，球面激波直徑不斷增大，其球心沿噴口軸線向前運(yùn)動，同時隨著球面激波直徑的增大，強(qiáng)度不斷衰減，最后減弱為聲波。在鍋爐煙道的有限空間內(nèi)，激波會因煙道四壁產(chǎn)生反射、折射，在受熱面管束間產(chǎn)生透射、折射、反射，在有限的空間內(nèi)，激波的有效作用空間會比自由空間場內(nèi)的增大。激波會在積灰與基底的物理界面發(fā)生反射，并能通過折射而導(dǎo)入積灰內(nèi)部，激波劇烈的壓力縱波對積灰產(chǎn)生一種先壓后拉的作用，使積灰破裂，導(dǎo)入積灰中的折射激波還會在灰體中產(chǎn)生橫波，和入射波及反射波相互作用，使積灰脫離基底。

同時在噴口由于激波及高速氣流沖擊，產(chǎn)生極為強(qiáng)勁的噴口噪聲，距噴口1 m處，聲強(qiáng)為160~170 dB，會對積灰結(jié)焦在受熱面的附著狀態(tài)產(chǎn)生分離效應(yīng)，并使積灰、結(jié)焦產(chǎn)生疲勞斷裂和破碎傾向。噴口噴射出的壓縮空氣到達(dá)受熱面管壁后，使其上所附著的灰垢層、結(jié)焦產(chǎn)生碎裂、脫落傾向。

噴口隨激波后噴射出高速氣流（速度＞音速），直射、折射和反射氣流動能直接作用于積灰、結(jié)焦層，使依附在受熱面表面的積灰、結(jié)焦因受氣流機(jī)械外力作用直接脫離。

優(yōu)點(diǎn)：氣能激波強(qiáng)度大，吹灰效果好；噴頭可旋轉(zhuǎn)，可以無死角吹灰；運(yùn)行只需要壓縮空氣即可，而且消耗量非常小，運(yùn)行成本幾乎可以忽略不計(jì)；只需要壓縮空氣設(shè)備，保證了安全；吹灰位置不固定，對管道沒有吹損；吹灰強(qiáng)度可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整，靈活性強(qiáng)；設(shè)備故障率低。缺點(diǎn)：幾乎沒有缺點(diǎn)。只對氣源壓力有要求，建議0.6~0.7 MPa，一般工廠的壓縮站空氣可滿足要求。單點(diǎn)每次激波釋放僅需要0.6~0.7 MPa的壓縮空氣0.12 m3，成本僅為0.075元（按電費(fèi)1元/kWh計(jì)）。根據(jù)積灰情況，每個班循環(huán)吹灰1~2次即可。

3　吹灰方案的確定及吹灰效果

考慮到該廠蒸發(fā)器有鰭片管，擔(dān)心聲波的效果弱；而蒸汽吹灰故障率太高，效果也不理想，所以將該方案排除掉。最后對燃?xì)饧げê蜌饽芗げㄐD(zhuǎn)方案進(jìn)行詳細(xì)對比分析，見表1。

最終確定方案為在兩層受熱面中間布置2臺氣能激波旋轉(zhuǎn)吹灰器，安裝方案見圖2。

使用半年后，光管蒸發(fā)器、鰭片管蒸發(fā)器吹灰效果見圖3。

改造后的運(yùn)行參數(shù)如下：

1）鍋爐運(yùn)行可以帶負(fù)荷19~25 t/h（設(shè)計(jì)額定負(fù)荷20 t/h），帶負(fù)荷能力明顯加強(qiáng)。

2）進(jìn)口煙風(fēng)溫度570~580 ℃，出口煙風(fēng)溫度295~308 ℃，比改造前降低了20~30 ℃。

3）進(jìn)口煙氣溫度設(shè)計(jì)值550 ℃，出口煙氣溫度設(shè)計(jì)值310 ℃。與設(shè)計(jì)值相比，在進(jìn)口煙氣溫度提高了20~30 ℃的情況下，出口煙氣溫度仍低于設(shè)計(jì)值。

以上3點(diǎn)和現(xiàn)場檢查的結(jié)果證明，通過吹灰器改造，過熱器換熱效率大大提高，達(dá)到了改造目標(biāo)。

4　結(jié)束語

每種設(shè)備都有優(yōu)缺點(diǎn)，分別適用于不同的工況環(huán)境。在工程應(yīng)用中，應(yīng)該充分考慮設(shè)備特性與工況環(huán)境的適配性，以保證良好的吹灰效果；同時對于設(shè)備的投資金額、運(yùn)行成本、維護(hù)費(fèi)用也要充分考慮，以保證技改的投資回報(bào)率。事實(shí)證明，氣能激波旋轉(zhuǎn)吹灰器在水泥廠余熱鍋爐的工程應(yīng)用可以滿足以上要求，具有良好的應(yīng)用前景。

作者單位：

河北誠毅環(huán)保設(shè)備有限公司