吹灰器基礎(chǔ)知識(shí)

眾所周知，在鍋爐運(yùn)行中采用吹灰器對受熱面進(jìn)行定期吹掃，能減少附著 于其上的結(jié)渣、積灰，控制煙氣污染，從而提高鍋爐效率和降低輔機(jī)電耗，是 實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)能減排指標(biāo)的重要突破口。 　　吹灰器作為保持鍋爐受熱面清潔、提高傳熱效果、降低排煙溫度、保障安 全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的設(shè)備，其重要性已越來越受到重視。 但是關(guān)于吹灰器的知識(shí)你有足夠的了解和認(rèn)識(shí)嗎?本帖將每天更新一個(gè)關(guān)于吹 灰器的知識(shí)問答，供大家一起討論、學(xué)習(xí)，歡迎大家積極參與! 　　問：火電廠現(xiàn)在用的都有哪些吹灰方式? 　　答：電廠常用的吹灰方式有蒸汽吹灰器，聲波吹灰器、脈沖(激波)吹灰器、 壓縮空氣吹灰等等;寬泛的講，還可以算上水力除灰和機(jī)械振打等。 　　其中電廠所采用的吹灰器 90%以上是蒸汽吹灰，在 300MW 以上的大機(jī)組上幾 乎達(dá)到 100%;傳統(tǒng)的聲波吹灰方式整體只占很小的比重，但在小機(jī)組上也能占 到半壁江山;激波吹灰器在小部分機(jī)組的空預(yù)器、尾部煙道等有加裝應(yīng)用。 　　問：請介紹傳統(tǒng)吹灰器的發(fā)展歷程? 　　答：蒸汽吹灰器出現(xiàn)在 20 世紀(jì)初的英法等國家的大型鍋爐上使用，現(xiàn)有戴 蒙德和克萊德兩個(gè)主流合資品牌，國內(nèi)廠家先后出現(xiàn)過多家都是由于技術(shù)、質(zhì)量 等問題沒有得到業(yè)內(nèi)專家的認(rèn)可。 　　聲波吹灰器起源于西方本世紀(jì)六十年代，八十年代傳入我國，國外以美國 GE、 瑞典科康兩個(gè)品牌的膜片聲波吹灰器在國內(nèi)有一定的銷售市場。國產(chǎn)品牌廠 家多達(dá)十多個(gè)， 主要是以中科院聲學(xué)所開發(fā)研制出來的旋笛聲波吹灰器為主，形 成以多名專家教授與不同廠家合作，從而形成不同的品牌，主要分布在北京、江 蘇、河南、湖北等省。傳統(tǒng)聲波吹灰器在九十年代曾經(jīng)在電廠興盛一時(shí)，后由于 發(fā)電機(jī)組越建越大， 而聲波吹灰器的聲功率卻沒有多大的變化。其低運(yùn)行成本和 安全可靠都被電廠所接受，但是它的效果也令電廠產(chǎn)生了有恨鐵不成鋼的感嘆! 　　問：火電廠對當(dāng)前主要使用的蒸汽吹灰器的“愛恨交加”為哪般? 　　答：火電廠的吹灰方式，幾十年來國內(nèi)一直被蒸汽吹灰器所壟斷，但事實(shí)上 蒸汽吹灰本身也存在很多問題，電廠人員對其是又愛又恨。 　　“愛”是因?yàn)槎嗄陙硪恢笔褂?，確實(shí)能夠解決一定的灰、垢問題，也沒有其 它好的替代產(chǎn)品出現(xiàn)，已經(jīng)形成了行業(yè)的思維定勢; 　　“恨”是因?yàn)楦吣芎?、高維護(hù)量，很多部位的灰垢焦不能徹底解決，以及所 帶來的吹損而易造成的“四管爆破”等安全問題。 　　問：可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器的原理與性能，它與傳統(tǒng)聲波吹灰器的區(qū)別? 　　答：南京常榮公司通過市場調(diào)研后，在原來模擬航天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)聲疲勞噪 聲設(shè)備高聲強(qiáng)氣動(dòng)發(fā)生器的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了奧笛牌可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器，是完 全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大功率、 可調(diào)頻等特點(diǎn)的高聲強(qiáng)聲波吹灰器。它采用的是 聲學(xué)泰斗馬大猷院士的電動(dòng)調(diào)制氣流揚(yáng)聲器理論， 是完全模擬人類咽喉發(fā)聲理論 進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)出的一款吹灰器。 　　與傳統(tǒng)吹灰器的區(qū)別為： 　　一、 聲功率大： 任何一個(gè)單一頻率的聲功率大約是傳統(tǒng)聲波吹灰器的幾百倍; 　　二、可調(diào)頻：能夠根據(jù)鍋爐的不同部位的灰、垢、焦的共振頻率發(fā)出有針對 性的聲波; 　　三、 自適應(yīng)： 能夠根據(jù)爐膛結(jié)灰的情況有針對性的發(fā)出吹掃頻率的大功率聲 波; 　　四、氣聲轉(zhuǎn)換效率高。 　　問：怎么解決鍋爐折焰角處的吹灰器怎么布置的 效果怎么樣? 　　答：折焰角由于積灰位置的特殊性，一旦使用蒸汽吹灰器進(jìn)行吹掃，則會(huì)大 大增加水平煙道高溫再熱器爆管的危險(xiǎn);傳統(tǒng)聲波吹灰器則因其聲功率小，聲能 量衰減過快的缺陷， 其聲能量無法覆蓋水平煙道兩側(cè)寬達(dá)約十幾米的距離可調(diào) 頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器只需布置 2 臺(tái)即可解決問題，做到區(qū)域全覆蓋 　　問：高聲強(qiáng)聲波吹灰與蒸汽吹灰的區(qū)別? 　　答：可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器的吹灰過程也是能量轉(zhuǎn)換的過程，是由電能——空 氣能——聲能——機(jī)械能轉(zhuǎn)換并傳遞而實(shí)現(xiàn)完成的， 具體是電能通過空氣壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)換為空氣能， 再有可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器轉(zhuǎn)換為聲能，聲能通過空氣傳播到受聲 點(diǎn)后，與灰、垢、焦產(chǎn)生共振的機(jī)械能來完成能量的傳遞過程。 　　由于聲波傳播方式是球面波吹灰沒有死角，沒有任何負(fù)面作用; 　　而蒸汽吹灰器運(yùn)行成本高，吹灰面小，一般背面不易吹到;伸縮吹灰時(shí)容易 出現(xiàn)吹槍卡死， 從而引起點(diǎn)吹效應(yīng)后產(chǎn)生試管爆破的安全事故，一般電廠每年都 會(huì)有一兩次這樣的安全事故。 　　問：可調(diào)頻高聲強(qiáng)強(qiáng)聲波吹灰器的吹灰為什么需要頻率調(diào)節(jié)? 　　答：火電廠的鍋爐及其尾部煙道在運(yùn)行過程中，因負(fù)荷、煤質(zhì)的變化，煙氣 量、 煙氣含塵量均在不停的變化， 同時(shí)導(dǎo)致鍋爐及其煙道內(nèi)的受熱面表面積的灰、 垢、 焦多少及其成分也是在不斷變化著，因此他們的固有共振頻率也是在不斷變 化。 而能夠有效激發(fā)其固有頻率振動(dòng)起來，主要決定于頻率的吻合效應(yīng)和足夠的 功率， 因此我們利用調(diào)頻技術(shù)使發(fā)出的聲能頻率保證在工作區(qū)間的吻合頻率，以 及在工作時(shí)把所有能量都集中在工作的頻率上，這樣就能夠使工作范圍內(nèi)的灰、 垢、焦都能夠運(yùn)動(dòng)起來，并在運(yùn)動(dòng)時(shí)伴隨著氣流而不斷的沿著氣流方向運(yùn)動(dòng)，從 而徹底地保證了受熱面的清潔。 　　問：可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器的特點(diǎn)? 　　答：①大功率： 聲功率突破 50000 聲瓦 (傳統(tǒng)聲波吹灰器功率大概 2000-4000 聲瓦); 　?、陬l帶寬，可調(diào)頻：頻率可在 10-10000Hz 之間任意調(diào)節(jié); 　?、圩饔脽o死區(qū)：聲波可以繞射、反射、衍射等特性; 　?、苈暡ㄗ饔脽o吹損，無副作用; 　?、莸湍芎模菏褂脡嚎s空氣為介質(zhì); 　?、迣?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制; 　?、呖蛇h(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)免維護(hù); 　?、喟踩煽浚?距設(shè)備 1m 處)聲壓級不大于 85dB，整體使用壽命可達(dá) 10 年以上。 　　問：當(dāng)前火電廠提高吹灰效率的必要性? 　　答：火電廠是把煤通過球磨機(jī)打成煤粉，通過一次風(fēng)送入爐膛后進(jìn)行燃燒， 而爐膛四周布滿了水冷壁管， 在高溫區(qū)熔融、 半熔融狀態(tài)的灰粒粘附在水冷壁上， 溫度低于灰粒熔點(diǎn)時(shí)便會(huì)形成結(jié)焦、結(jié)垢，隨著時(shí)間的推移，就會(huì)大面積結(jié)焦， 嚴(yán)重影響鍋爐的熱交換效率，使煙氣高溫區(qū)后移，熱交換效率下降。而往往在爐 膛內(nèi)由于所掉的焦塊特別大， 還會(huì)給爐膛帶來滅火的隱患。低溫區(qū)也特別需要吹 灰， 主要是受熱面管子上的大面積結(jié)灰結(jié)垢后，會(huì)影響鍋爐各受熱面的熱交換效 率，嚴(yán)重時(shí)更是影響到煙道內(nèi)的煙氣流動(dòng)。 　　問：蒸汽吹灰的缺點(diǎn)和劣勢? 　　答：(1)蒸汽耗量大，蒸汽吹灰介質(zhì)壓力一般 1.5MPa、>150℃，耗汽量 30～100kg/min。例如，省煤器一般安裝 4 臺(tái)吹灰器，每臺(tái)運(yùn)行 6 分鐘，每臺(tái)耗 汽量 73kg/min，總耗汽量為 1752kg。一臺(tái) 300MW 機(jī)組鍋爐安裝 100 多臺(tái)蒸汽吹 灰器，按吹灰程序順序執(zhí)行吹灰，全面吹灰一次約需 3 小時(shí)，總耗汽量約 60～ 100t，要增加鍋爐昂貴的補(bǔ)給水量約 1%，使水處理設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用提高; 　　(2)旋轉(zhuǎn)伸縮式吹灰器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件差，易磨易損件多，所以維 修費(fèi)用高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，以 10 年為一周期，蒸汽吹灰維修費(fèi)用比壓縮空氣吹灰高約 70%; 　　(3)蒸汽射流速度高，不斷卷吸周圍含塵高溫?zé)煔?，直接沖刷到金屬受熱 面上，致使受熱面磨損很嚴(yán)重，降低金屬受熱面的使用壽命; 　　(4)特別是過熱器部位的長伸縮式吹灰器容易卡澀，退不出來，吹損受熱 面管道。 　　(5)吹灰時(shí)效果很明顯，一旦停止吹灰，受熱面上又很快積灰，這與蒸汽 吹灰留有死角和不徹底有關(guān)。 因沿被吹掃管子長度和周界的不均勻吹掃，殘留的 部分積灰是進(jìn)一步積灰的基礎(chǔ)， 同時(shí)蒸汽也使灰粒容易粘到管子上，吹灰后很短 時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)到吹灰前的積灰狀態(tài)，排煙溫度也逐漸恢復(fù)到吹灰前的水平。 　　(6)一般蒸汽吹灰的有效吹掃半徑約為 1.5～2.0 米，吹掃面積有限，留有 吹掃不到的死角。為了滿足連續(xù)運(yùn)行的要求，一臺(tái) 300MW 機(jī)組的鍋爐需要布置 100 多臺(tái)長短桿蒸汽吹灰器，投資較大。 　　(7)蒸汽吹灰增加排煙中水蒸氣含量，使尾部受熱面容易積灰和腐蝕，特 別是處于末級的空氣預(yù)熱器受熱面更容易積灰堵塞，有時(shí)不得不停爐清灰;另外 蒸汽吹灰只能對疏松積灰有作用，而對致密堅(jiān)硬的粘性積灰效果很差。因此在低 溫受熱面布置吹灰器時(shí)很少會(huì)用到蒸汽吹灰。 　　問：可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器對爐內(nèi)設(shè)備是否有損害? 　　答：大千世界里任何物質(zhì)都是有它的固有頻率，煙道內(nèi)的換熱元件、結(jié)構(gòu)支 撐件、 煙道壁等獨(dú)立結(jié)構(gòu)也都是有它的固有頻率，理論上來分析它們大都是在幾 赫茲以內(nèi)。而我們在爐膛、煙道內(nèi)的灰、垢、焦的固有頻率一般都是在百到千赫 茲之間， 也就是在語音聲波范圍內(nèi)，所以我們認(rèn)為可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器在工作時(shí) 不會(huì)對爐內(nèi)、煙道內(nèi)的設(shè)備產(chǎn)生損害。 　　問：大功率的可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器對人體是否有損害? 　　答：一般大功率的聲波對人體有一定的危害，但是可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器所發(fā)的聲波在爐內(nèi)，爐壁的隔聲一般就有 45dB，雖然可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器發(fā)出的是 語音聲波，但是在爐壁外面測到的聲波卻不超過 85dB，所以是沒有危害的，而 且人的耳朵也感覺不到是噪聲。 　　由于爐膛和煙道里面的灰、垢、焦的共振頻率一般都是在 100Hz-2000Hz 之 間，所以可調(diào)頻強(qiáng)聲波吹灰器所發(fā)出的聲波是從 100Hz-2000Hz 之間，也不存在 次聲和超聲的危害，三年多的項(xiàng)目實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。 　　問：尾部煙道積灰成因及吹灰方式問題? 　　答：鍋爐尾部豎井煙道受熱面處煙溫較低，低熔點(diǎn)灰已凝固成固體顆粒，此 時(shí)在管子表面形成的積灰是松散灰。由于煙氣的沖刷作用，一般管子的迎風(fēng)面不 易積灰，而在背風(fēng)面容易形成積灰層。 目前大型燃煤機(jī)組普遍使用蒸汽吹灰器，然而由于尾部煙道管排布置密集，蒸汽 吹灰動(dòng)能衰減快;蒸汽吹灰對受熱面吹損較大，為確保機(jī)組安全運(yùn)行，避免四管 爆裂事故發(fā)生， 蒸汽吹灰時(shí)間受到嚴(yán)格控制等原因，燃煤機(jī)組均存在不同程度的 積灰問題。 　　聲波振蕩除灰已經(jīng)被證明適用于小型燃煤鍋爐， 但由于絕大部分聲波吹灰器 聲功率小，頻率單一，在大型燃煤機(jī)組上未產(chǎn)生良好的效果。ENSG-H-Ⅱ型高聲 強(qiáng)聲波吹灰器配套使用了 20Kw 的高聲強(qiáng)發(fā)生器，其聲壓級可達(dá) 158dB，有效吹 灰半徑 15m，可根據(jù)機(jī)組裝機(jī)容量的不同進(jìn)行優(yōu)化布置，從而使高強(qiáng)聲波覆蓋整 個(gè)尾部煙道。尾部煙道低溫過熱器、再熱器、省煤器整體安裝 ENSG-H-Ⅱ高聲強(qiáng) 聲波吹灰器后，可全面清除受熱面積灰，提高鍋爐熱效率約 0.6%左右，同時(shí)降 低煙道阻力，更避免了管道因蒸汽吹損、爆裂而引起安全事故。300MW 機(jī)組 1 年 內(nèi)即可收回投資成本 　　問：水平煙道積灰問題分析? 　　答：水平煙道一般布置有高溫再熱器、高溫過熱器，因煙氣溫度較高，管束 表面的積灰屬于高溫積灰，分為內(nèi)層灰和外層灰兩種。其中，內(nèi)層灰為燒結(jié)灰， 與管子粘結(jié)牢固，不易清除;外層灰松散、容易清除。 　　在水平煙道，除去高溫?zé)Y(jié)積灰外，還由于折焰角斜坡角度過緩，導(dǎo)致斜坡處有大量松散灰積聚，普遍高度可達(dá) 2m，不但增大了煙道阻力，降低受熱面的 換熱效率， 而且一旦垮灰極可能引起爐膛火焰滅失的安全事故。因此處采用蒸汽 吹灰易引起爆管。而普通聲波吹灰器聲功率低，聲波衰減過快。水平煙道折焰角 的積灰一直是個(gè)難以解決的問題。 　　ENSG-J-Ⅱ型高聲強(qiáng)聲波吹灰器專為這一情況設(shè)計(jì)使用了聲功率達(dá) 40Kw 的 高聲強(qiáng)氣動(dòng)發(fā)生器，其聲壓級最高達(dá) 161dB?？筛鶕?jù)積灰部位的不同有針對性的 進(jìn)行吹灰器布置，也可兩者兼顧，其布置方式同尾部煙道吹灰。 　　水平煙道整體加裝可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器后，可全面清除水平煙道的積 灰、渣，將提高鍋爐熱效率約 0.1%左右，并降低煙氣流通阻力，而且節(jié)約蒸汽 能源的同時(shí)避免了吹損，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性。300MW 機(jī)組 1 年左右可收回 投資成本。