吹灰器在锅炉生产中的应用
朱相利
(齐鲁石化分公司第二化肥厂空分车间，山东淄博25540o)
摘要：为了达到锅炉长、安、稳、满、优运行的目的，吹灰器在锅炉上正得到普遍的应用，随着社会科技的进步，吹灰器的制造技术也在不断提高发展，近几年吹灰器的发展和各种吹灰器在我厂锅炉上的应用。
关键词：吹灰器；排烟热损失；声波；脉冲
中图分类号： ．27 文献标识码：B
Application of Sootblower in Boiler ZHU Xiangli (Qilv Petrifaction Company the second fertilizer depamnent，Shangdong Zibo 255400，China) Abstract：Sootblower is aplied widely to guarantee the boiler to perform satisfactorily．The manufacturing technology of sootblower is developing as the time goes．This paper。and introduces the development and application of all kinds sootblower in OUr boilers in recent years．
Keywords：bootblower；waste heat loss；sound wave；pulse
0 引 言
1903年戴蒙德动力专业公司制造出了世界上第一台锅炉吹灰器。一百年后随着锅炉容量的增大，技术的进步，吹灰器的制造技术、吹灰技术和吹灰理论也在不断的创新、发展和进步。根据锅炉的不同容量和形式，已经发展出了不同形式的吹灰装置。 ·
按照吹灰介质的不同，吹灰器可分为水吹灰器、蒸汽吹灰器、压缩空气吹灰器、声波吹灰器及脉冲吹灰器。按照吹灰装置工作方式进行分类，吹灰器可分为喷射式吹灰器、振动式吹灰器及钢珠吹灰器。喷射式吹灰器按结构及工作方式又可分为长臂伸缩旋转式吹灰器、半伸缩旋转式吹灰器及固定旋转式吹灰器。
1 吹灰器在锅炉上应用的必要性
锅炉在运行过程中，燃料的燃烧及烟气与介质的换热是一种极其复杂的物理化学过程，受燃料特性、受热面的结构、温度水平及空气动力工况等的影响，燃料燃烧产生的灰分会部分附着在锅炉受热面上，使热阻增加，沉积在锅炉受热面上的积灰层导热系数仅有0．0581～0．116 W／m2·oC，而锅炉受热面金属管壁的导热系数围46．5～58．1W／m2·oC，积灰层的导热系数比金属管壁的导热系数低500～900倍。锅炉受热面在积灰的情况下，积灰层带来的附加热阻会严重影响锅炉受热面内外介质热量的传递，使受热面的导热能力降低。烟气中的热量不能被受热面内蒸汽吸收，从而造成排烟温度升高，排烟热损失增加(根据实
验，排烟温度每升高l0 c【=，排烟热损失就要加约伤1％，锅炉热效率降低，(受热面上积灰1 nml厚，锅炉热损失就要增加4％ ～5％。受热面积灰严重形成堵灰时，会增加烟道阻力，使锅炉出力降低，甚至被边停炉检修。所以，锅炉在运行过程中必须要及时把灰分吹除。但迄今还缺乏真正能够解决锅炉积灰的理论和实践，仅通过锅炉设计和运行调整往往是不能完全解决锅炉积灰的问题的。必须要布置足够的吹灰器，在锅炉运行中，对受热面进行吹扫，才能够较好的预防锅炉积灰和受热面的腐蚀，以保障锅炉的安全稳定运行。
2 蒸汽吹灰器在锅炉上的应用齐鲁石化分公司第二化肥厂的空分装置是齐鲁石化公司72万吨乙烯配套项目两醇装置的一部分。锅炉B801则是空分装置的龙头，不仅要供给空分及两醇装置所需蒸汽，还起着平衡全厂蒸
汽的重要作用。锅炉B801是由原西德LENTJES公司按胜利炼油设计制造的额定蒸发量为200TH的燃油、气锅炉。锅炉B801装置能否安稳运行，直接影响到整个公司生产。
锅炉B801本体原设计有九台蒸汽式吹灰器，三台LKS73E型长臂伸缩旋转式吹灰器，每次吹灰时间8 min，每台蒸汽耗量545 kg，六台D69E型电动马达传动的固定旋转式吹灰器每次吹灰时间30 S，每台蒸汽耗量42 kg。如附图(1)所示，三台长臂式吹灰器分别布置在二级过热器与之间，一级过热器之间，一级过热器与五级省煤器之间，五级省煤器与四级省煤器之间。而六台固定旋转式吹灰器每两台一组，分别布置在一级省煤器和二级省煤器之间，二级省煤器和三级省煤器之间，以及三级省煤器下方。规定吹灰时间为一星期吹两
次。
图1 13801锅炉烟气流向图
2．1 对于蒸汽吹灰器，虽然有吹灰效果明显，吹灰时间间隔长等优点，但也存在着大量的问题，如：
1)介质吹扫面积有限；
2)吹灰器故障出现率高，机械、电气维护和检修量大；
3)吹灰操作频繁而且繁琐；
4)工作介质损耗量大，运行成本高；
5)吹灰周期长，使受热面积灰过多，甚至使积灰烧结硬化，增加吹灰难度；
6)蒸汽吹灰如果压力过高或长期使用，会加快金属管壁的磨损，压力过低又影响吹灰效果；
7)蒸汽疏水效果差时，还会对受热面的金属管壁造成热冲击，使吹灰管线水击和腐蚀；
8)价格昂贵；
9)蒸汽吹灰器的使用，会增大烟气中的含湿量，使烟气露点温度升高，从而增大省煤器冷端堵灰及腐蚀现象。
2．2 蒸汽吹灰器出现的故障主要有：
1)吹灰蒸汽疏水管线腐蚀泄漏严重；
2)吹灰器吹灰蒸汽阀阀头脱落；
3)长臂旋转伸缩式吹灰器吹灰枪与内管之间的密封填料更换频繁；
4)短臂旋转式吹灰器吹灰管密封填料更换频繁；
5)冷却风压力不足，造成长臂旋转伸缩式吹灰器吹灰检多次出现烧弯；
6)长臂旋转伸缩式吹灰器传动齿轮链条出现问题频繁；
7)短臂旋转式吹灰器吹灰管多次出现卡涩、断裂的故障；
8)吹灰器限位开关失灵的问题频繁；
9)长臂旋转伸缩式吹灰器蒸汽内管腐蚀严重；
10)吹灰器出现的电源故障较多，电源保险更换频繁；
11)吹灰器的吹灰蒸汽总阀由于动作频繁，经常出现开关困难及内漏的问题。
3 声波吹灰器在锅炉上的应用
N-十世纪六十年代末，声波吹灰器清洁装置开始在欧洲被应用到工业设备上进行吹灰除尘，至80年代，声波吹灰技术已发展成熟，很快在欧、美、日等发达国家推广使用。
声波吹灰器现在已安展出一系列产品，根据声波频率的不同分为次声波吹灰器、声波吹灰器及超声波吹器。
声波吹灰器主要是通过压缩气体(空气或蒸汽)振动膜片或声波发生器，将压缩气体的能量转变为一定频率的声能，声波进入运行锅炉积灰的空间区域内，由于声波在一密闭空间中振动能量的分布是相当均匀有效的，声波的反射使得声压能量场在平面上几乎处处相等。利用声能使粉尘颗粒与空气分子发生振荡，从而阻止粉尘颗粒在受热面上的沉积以及粉尘颗粒之间的粘结，然后再利用烟气的动力及粉尘颗粒的重力，将其带出
锅炉，达到清灰的目的。
锅炉13801装置原布置蒸汽吹灰器由于其本身缺陷的原因故障较多，即使增加吹灰次数，仍然未取得良好的吹灰效果，随着运行周期的延长，造成锅炉积灰严重，尤其冬季，锅炉排烟温度能够达到220 cI=以上，而且由于二级过热器未布置吹灰器，造成积灰严重，过热器出现超温，严重影响到锅炉的安全运行，为此锅炉又在炉膛、二级过热器、一级过热器两侧布置了七台次声波吹灰器，该次声波吹灰器由过滤器、电磁阀、发生器组成。它的作用就是利用压缩空气经过过滤器滤除水分及杂质后，由电磁阀进入发生器进行气声转换，声波通过喇叭管射到炉膛内清除管壁灰尘或焦渣。
随后我厂又在锅炉省煤器两侧布置了两台BH250型声波吹灰器，该声波清洁器由过滤器、油雾器、电磁阀和喇叭构成。它的作用是利用压缩空气经过过滤器过滤后，由电磁阀进入喇叭，振动滕片发出声波，通过喇叭口将声波传人密封空间，由于声波在一密闭空间中振动能量的分布是相当均匀有效的，声波的反射使得声压旨量场在平面上几乎处处相等，利用声波使灰尘颗粒振动而被烟气带走，见图2、图3。图2 次声波吹灰器结构图在使用过程中发现，声波吹灰器具有较大的优点：投资低；除去粉尘的效果好；可以防止和延缓粉尘颗粒沉积烧结；对锅炉受热面金属也不会产生热冲击；所消耗的主作介质量少；可采用编程控制，节省了人力，自动化程度高，操作简便；维护检修费用低。
图3 声波吹灰器结构图
但是声波吹灰器在使用过程中也存在着一定的缺点：声波频率直接影响吹灰效果；受热面上已烧结积灰无法清除；作用距离有限，声波吹灰器安装的台数要比传统吹灰器多；采用扩音结构的声波吹灰器在高温区域的安装受到限制；吹灰时间间隔短；由于次声波吹灰器所使用的为饱和压缩空气，过滤器需定期排水，而且冬季频繁出现冻凝导致过滤器破裂；声波吹灰器油雾器需定时加油。
空气管如果不配备冷却风或冷却风压力低，会造成压缩空气管腐蚀严重；声波吹灰器如果使用的压缩空气压力达不到要求，吹灰效果变差。
锅炉在省煤器两侧装设的声菠敢灰器吹灰效果比较明显，但装设在高温段的次声波吹灰器吹灰效果较差，炉膛水冷壁及过热器依然积灰严重。
4 脉冲吹灰器在锅炉上的应用
为了保证锅炉运行安全，避免锅炉过热器超温严重，又将锅炉一、二级过热4气器西侧次声波吹灰器更换为激波吹灰器。
2o世纪7O年代，气体脉冲吹灰器开始在前苏联电站锅炉上应用，至90年代技术已基本成熟，现正逐步推广。气体脉冲吹灰器主要是利用燃料(乙炔、丙烷、天然气等可燃气体)在装置中燃爆，剧烈燃爆的气体在瞬间升至高压，产生一道冲击激波，激波的传播速度大于声波，一道4倍声速的激波所造成的空气参数变动比140分贝声波引起的空气参数脉动峰值要高10 000倍。通过喷口激波辐射至积灰的受热面表面，使积灰在激波的冲击下碎裂，脱离受热面，然后由烟气动力及积灰自身重力作用，将积灰带离锅炉。(其工作原理如附图4所示)
图4 激波吹灰器工作原理图
激波在空间的扩散能力较强，其吹灰作用的空间范围距离较大，有效克服了蒸汽吹灰器须伸缩进退的问题，其强烈的激波和气流冲击作用又能产生远远优于声波吹灰器的吹灰效果。激波吹灰的优点是：吹灰能量大，吹灰效果明显；吹灰速度快；每次吹灰时间间隔比壳被吹灰器长；能够将高温烧结的牢固性积灰去除；队燃料消耗量低；可采用编程控制，节省了人力，自动化程度高，操作简便；维护检修费用低。但也存在一些缺点：燃料燃爆产生激波时会产生振动，激波喷口与炉墙连接处密封具有较高要求，尤其是正压锅炉的高温
段；燃爆后极易卷吸高温烟气，因此不能使用锅炉炉膛；所使用的燃料为可燃气体，如果燃爆装置设计的不合理，容易发生安全事故；系统较为复杂，控制系统要求高；燃料储罐需要定期充装或更换；激波喷口较大，结构紧凑的锅炉不易安装。
由于考虑可燃气体燃爆的不安全性，现在也有采用压缩气体(空气或蒸汽)通过突然释放产生激波进行吹灰。该技术的最大特点在于它不但利用了激波强烈的冲击作用，同时也利用了巨大的声能(达160分贝以上)产生的振动和高速气流直接冲击的复合作用对积灰进行清除。
5 清灰剂在锅炉上的应用
近几年也有向锅炉炉膛内填加清灰剂进行清灰的方法。清灰剂主要是由硝酸饵、硫磺、木炭等混合粉末组成药物。清灰剂投入炉膛后，被烧成白色烟雾，与积存在受热面上的烟灰起化学反应，使烟灰疏松、变脆后脱落，然后利用空气动力将烟灰带走。锅炉清灰剂有氧化型和催化型两种，燃煤锅炉使用氧化型清灰剂，炉墙在锅炉负荷高峰时，将其直接投在炉排高温区；燃油锅炉使用催化型清灰剂，利用压缩空气使其成雾状喷入炉膛。
锅炉B801装置在炉膛水冷壁管及二级过热器管壁积灰比较坚硬，难以清除，为此向炉膛内添加了催化型清灰剂，但在应用中却发现使用清灰剂后，锅炉受热面表面积灰虽然变的比较疏松，易于清除，原来在管壁表面由熔融物凝聚生成的比较坚硬的积灰层厚度也得到减薄，但由于空气动力低，变脆的烟灰并未被及时带走，造成管壁表面积灰厚度增加，影响到锅炉的运行安全。清灰剂只有在得到吹灰器配合的情况下，才能充分发挥其有效的作用。
6 结束语
传统的吹灰器，还是近代使用的声波及脉冲吹灰器，都各自存在着不同的优点及缺点。每台现代锅炉都要布置几台，多的甚至要布置几十台吹灰装置。但是随着锅炉操作自动化程度的提高，吹灰器也正在向着高效、操作简便、故障率低的方向发展。只有根据锅炉不同的结构特点及燃料和空气动力特性，正确的选择、设计、布置和使用适合其特点的吹灰器，才可以有效的减少锅炉受热面的积灰，延长锅炉的使用寿命，提高锅炉的热效率，从而保证锅炉的安全、长期、高效、稳定运行。
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(编辑：刘宝珍)

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