吹灰器的比較和存在問(wèn)題

1、吹灰器的比較和存在問(wèn)題熱能01沈軍飛學(xué)號(hào)3010822045摘要：電站鍋爐受熱面表面普遍存在有結(jié)渣、沾污和積灰三種積灰現(xiàn)象，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行 不利，因此要有外力進(jìn)行吹灰。吹灰設(shè)備主要為蒸汽吹灰器、聲波吹灰器以及燃?xì)饷}沖吹灰 器，一般在鍋爐爐膛布置短行程蒸汽吹灰器，在對(duì)流受熱面布置伸縮式、固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹 灰器和聲波吹灰器，在空氣預(yù)熱器受熱面布置伸縮式蒸汽吹灰器或燃?xì)饷}沖吹灰器。 關(guān)鍵詞：電站鍋爐積灰機(jī)理蒸汽吹灰器聲波吹灰器燃?xì)饷}沖吹灰器排煙溫度 引言：在電站鍋爐設(shè)計(jì)中，為有效地清除鍋爐受熱面積灰，保證受熱面清潔，達(dá)到受熱面?zhèn)?熱效果良好，在鍋爐的受熱面布置了不同型式、不同種類(lèi)的吹灰器。目前安裝

2、的吹灰設(shè)備主 要為蒸汽吹灰器、聲波吹灰器以及燃?xì)饷}沖吹灰器，一般在鍋爐爐膛布置短行程蒸汽吹灰器， 在對(duì)流受熱面布置伸縮式、固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器和聲波吹灰器，空氣預(yù)熱器為伸縮式蒸汽 吹灰器或燃?xì)饷}沖吹灰器。蒸汽吹灰器，由于結(jié)構(gòu)和工作介質(zhì)的特點(diǎn)，加上高溫環(huán)境影響， 吹灰器槍管常常發(fā)生卡澀、失靈、漏汽等現(xiàn)象，設(shè)備故障率很高，維護(hù)工作量很大，投用率 較低；聲波吹灰器由于設(shè)計(jì)能量與鍋爐飛灰特性不協(xié)調(diào)，電機(jī)易燒壞，吹灰效果差，造成 鍋爐受熱面積灰嚴(yán)重，排煙溫度升高，從而大大降低了鍋爐熱效率。吹灰器運(yùn)行不正常和吹 灰效果不好，是目前鍋爐排煙溫度高的主要原因之一。1鍋爐受熱面的積灰機(jī)理按照鍋爐受熱面上的結(jié)灰型

3、式，其基本分為結(jié)渣、沾污和積灰等3種。煤的結(jié)灰特性是與煤 的可燃特性不同的另一重要特性，其產(chǎn)生的原因很多。結(jié)灰的內(nèi)因主要取決于煤灰的特性和 煤灰的含量；結(jié)灰的外因最根本的是鍋爐內(nèi)部的空氣動(dòng)力場(chǎng)組織得不好。1結(jié)渣煤粉爐產(chǎn)生結(jié)渣的機(jī)理是，燃燒過(guò)程中融化了灰渣，若在凝固以前沖刷到水冷壁或高溫段受 熱面上，一旦粘結(jié)上去即產(chǎn)生結(jié)渣。就煤粉鍋爐來(lái)說(shuō)，其火焰中心區(qū)域溫度很高，煤的灰粒 一般呈熔化或軟化狀態(tài)。當(dāng)以液態(tài)或半液態(tài)的渣粒即熔融的灰粘結(jié)在受熱面上或鍋爐爐墻上， 將形成一層緊密的灰渣層，稱(chēng)為結(jié)渣。形成結(jié)渣的基本條件是受熱面壁溫高、表面粗糙度大 和灰熔點(diǎn)低。1.2沾污對(duì)于礦物中含有較多的鈉、鉀、鈣、硅、釩

4、或磷等堿金屬氧化物的燃料，在高溫700-800以 上環(huán)境中燃燒時(shí)會(huì)發(fā)生這些氧化物的升華。升華的氧化金屬呈分子狀態(tài)，遇到較冷的受熱面 管壁即冷凝在管壁上，然后再與煙氣中的三氧化硫、氧化鋁、氧化鐵等化合，形成各種硫酸 鹽，例如對(duì)多鈉、鉀、鈣的燃料，即形成正硫酸鹽復(fù)合硫酸鹽和焦硫酸鹽等密實(shí)粘結(jié)沉淀層， 該種現(xiàn)象稱(chēng)為灰的高溫沾污。1. 3積灰積灰的機(jī)理不同于結(jié)渣和沾污。由于在600-700攝氏度區(qū)域里的堿金屬的凝結(jié)已經(jīng)終結(jié)，不 致在管壁上產(chǎn)生粘結(jié)性?xún)?nèi)灰層。飛灰含有各種不同的粒度，一般均小于200um,但大部分 是1020um其中粒度小于30um的飛灰，由于分子力吸附作用、靜電感應(yīng)和管壁粗糙度等 物理綜

5、合作用，沉積在管壁上，即稱(chēng)為積灰。在一般情況下，積灰狀態(tài)是干松性的，極易 被吹走或自行脫落；但其熱阻力仍較大，對(duì)鍋爐的熱力工作影響也很大。積灰一般發(fā)生在鍋爐煙溫600700度較低的區(qū) 域，如對(duì)流過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等低溫受熱面上。2吹灰器設(shè)置的必要性一般燃煤鍋爐燃燒時(shí)的爐膛中心火焰溫度在(14001600),而燃料中灰熔點(diǎn)一般低于或在 此溫度區(qū)間。此時(shí)，當(dāng)灰與受熱面相接觸時(shí)，極有可能粘結(jié)在受熱面上引起結(jié)渣。若不采取 措施及時(shí)清除，更多的灰就可能繼續(xù)粘結(jié)在上面，使得該處受熱面?zhèn)鳠嵝阅茏儾睢⒐軆?nèi)介質(zhì) 溫度降低，引起受熱面的腐蝕和堵灰以及排煙溫度升高，又加速了結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)展和蔓延。 鍋爐結(jié)渣不

6、僅會(huì)影響鍋爐的出力參數(shù)、熱效率和吸風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，使排煙溫度升高，達(dá) 到一定程度還會(huì)引起惡性循環(huán)，導(dǎo)致重大的人身和設(shè)備事故等，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。隨著鍋 爐容量的增大，但由于爐膛的截面尺寸、高度卻不可能成比例增加，因此爐膛截面熱負(fù)荷、 水冷壁熱負(fù)荷、爐膛內(nèi)最高溫度以及對(duì)流受熱面區(qū)的煙溫均隨著鍋爐容量的增加而增高。而 水冷壁和對(duì)流受熱面的結(jié)渣和積灰問(wèn)題便日益突出。因此，燃煤鍋爐必須配備一套永久裝設(shè) 的吹灰設(shè)備作為鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要手段。吹灰器是鍋爐最重要的輔助設(shè)備之一， 鍋爐燃用不同燃料時(shí)，應(yīng)根據(jù)各自煤、灰的特性和鍋爐的特點(diǎn)選擇不同的吹灰系統(tǒng)。在爐膛 水冷壁上一般采用短吹灰器，以清除爐膛水

7、冷壁上的積灰和結(jié)渣，防止形成大的焦渣；對(duì)流 受熱面一般采用長(zhǎng)吹灰器，以清除對(duì)流受熱面的灰渣，保證吸熱；空氣預(yù)熱器(回轉(zhuǎn)式)上 一般布置長(zhǎng)吹灰器，以清除空氣預(yù)熱器受熱面的積灰，保證其通暢和正常換熱。3聲波吹灰器3.1 原理：聲波吹灰器采用氣動(dòng)式聲波，即將高壓氣流所攜帶的能量，經(jīng)調(diào)制變換為交變的 聲波能量。單極子聲源向空間所輻射的聲壓，距聲源傳播距離處，其輻射聲壓與聲源表面積、 聲波傳播速度成正比；與傳播距離的一次方成反比。而蒸汽吹灰器射流的壓強(qiáng)是與的平方成 反比，說(shuō)明聲波在鍋爐空間內(nèi)進(jìn)行時(shí)，其衰減比蒸汽射流衰減要慢。聲波在的900度高溫空 氣中，其傳播速度比20度空氣中高1倍。這些特性有利于聲波

8、在鍋爐運(yùn)行中吹灰。聲波以 直射、滲透、反射和繞射行為作用于管子表面的積灰，反復(fù)進(jìn)行，使積灰和焦渣產(chǎn)生疲勞而 疏松脫落。蒸汽射流的滲透、反射和繞射的功能都很弱，而直射功能也由于壓強(qiáng)的衰減快而 變得較弱。聲波吹灰器常用的頻率范圍為0.150HZ,聲壓可達(dá)150dB，工作頻率在一定范圍 內(nèi)為可調(diào)。低頻聲波具有振動(dòng)位移大、繞射能力強(qiáng)、空氣及壁面對(duì)它吸收小和有效清潔區(qū)域 大等優(yōu)點(diǎn)，低頻的輻射效率低，不易獲得很高的聲壓級(jí)。利用金屬膜片在壓縮空氣的作用下 產(chǎn)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(dòng)和懸浮狀態(tài)， 易被有一定速度的煙氣帶走，從而達(dá)到清理受熱面積灰的目的。從現(xiàn)在已較多使用

9、的聲波吹 灰器來(lái)看，大約分為三個(gè)主要類(lèi)型，旋笛式、振膜式和脈沖式。一般采用低頻聲波(20Hz 400Hz)或次聲波(<20Hz)聲強(qiáng)為140dB155dB,常用于鍋爐尾部一一省煤器、預(yù)熱器的吹灰。 其中氣脈沖聲波吹灰器的工作原理是：利用可燃?xì)怏w如煤氣、液化石油氣、天然氣、乙快等 常用氣體的爆然原理(爆燃?jí)毫刂圃?lt;0.6MPa)在爆燃的瞬間形成高能沖擊波和伴隨產(chǎn)生的 劇烈響應(yīng)來(lái)達(dá)到將其管面積灰清除的目的。3.2 聲波吹灰可使排煙溫度降低聲波吹灰器能使排煙溫度降到設(shè)計(jì)值以下，其原因是：設(shè)計(jì)值是假定受熱面在運(yùn)行中有一定的積灰而得，不論是輻射受熱面還是對(duì)流受熱面在設(shè)計(jì) 計(jì)算時(shí)都考慮一個(gè)灰

10、污系數(shù)。它與爐型與燃料有關(guān)，燃用煙煤粉的煤粉爐，有的資料采用灰 污系數(shù)為0. 45。采用聲波吹灰器后，受熱面的清潔程度優(yōu)于設(shè)計(jì)狀態(tài)，故實(shí)際煙溫能降到 設(shè)計(jì)值以下。大壩電廠(chǎng)聲波吹灰器投入運(yùn)行后，消除了蒸汽吹灰的缺陷，吹灰周期縮短，每 次吹灰時(shí)短，找到了吹灰的優(yōu)化時(shí)程，取得了較好的綜合效益。3. 3聲波吹灰器的結(jié)構(gòu) 發(fā)電鍋爐用的聲波吹灰器，由三部分組成，即壓縮氣源、電子 控制器和聲波發(fā)生器。壓縮空氣為動(dòng)力源，提供產(chǎn)生聲波的能量；電子控制器用于控制聲波 發(fā)生的頻率，控制吹灰器的工作時(shí)序和周期，聲波發(fā)生器是氣聲轉(zhuǎn)換裝置，聲波通過(guò)輸音管 或喇叭進(jìn)入爐內(nèi)。聲波吹灰器主要有旋笛式和哨式兩種。旋笛式的轉(zhuǎn)子和外

11、殼都有多個(gè)環(huán)形 均勻排列的孔洞，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)子和外殼的孔洞重疊時(shí)，壓縮空氣可以從轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，通過(guò) 重疊的洞口出去。轉(zhuǎn)子和外殼的孔洞數(shù)可以相等或不等。當(dāng)轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下，裝置發(fā)出設(shè) 計(jì)頻率的聲波，改變轉(zhuǎn)速可改變聲波的頻率，轉(zhuǎn)子是由可變轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。哨式吹灰器 無(wú)電動(dòng)機(jī)。3. 4缺點(diǎn)：吹灰效果不明顯，由于吹灰器設(shè)計(jì)聲波能，灰粒的固有頻率差別很大，吹灰器 發(fā)射的聲范圍小，與積灰特性不適應(yīng)，無(wú)法使積灰產(chǎn)生共爐膛和對(duì)流受熱面的結(jié)焦，低溫段 空氣預(yù)熱器和嚴(yán)重堵灰無(wú)法清除。設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，電機(jī)易燒壞，維護(hù)費(fèi)用較投資費(fèi)用較高， 初投資比蒸汽吹灰器高2倍以上。噪音大，其噪音聲壓級(jí)范圍為120-160dB,高

12、于工業(yè)企 業(yè)噪音控制設(shè)計(jì)規(guī)范要求。4蒸汽吹灰器4. 1原理：蒸汽吹灰器是利用高壓蒸汽的射流沖擊力清除受熱面上的結(jié)焦積灰。4. 2優(yōu)點(diǎn)：蒸汽來(lái)源方便、充裕；對(duì)結(jié)渣性強(qiáng)、粘性大的積灰效果顯著；可安裝于高溫區(qū) 域，如爐膛、高溫過(guò)熱器、高溫再熱器等。5. 3缺點(diǎn)：蒸汽吹灰器分為固定式、長(zhǎng)伸縮式和旋轉(zhuǎn)式，靠蒸汽射流噴射到物體表面的垂 直分量與物體表面積灰發(fā)生撞擊的機(jī)械作用而吹灰。蒸汽吹灰器對(duì)離得較遠(yuǎn)的受熱面和噴射 角以外的受熱面或中間有阻隔物質(zhì)的受熱面，由于射流的壓強(qiáng)與離射流源的距離x的平方成 反比，而射流能量則與x三次方成反比，上述三種受熱面吹灰效率均甚低。離射流源很近的 管子表面，往往又被強(qiáng)力的射流

13、沖刷而使管壁減薄。5燃?xì)饷}沖吹灰器5.1原理：利用可燃?xì)怏w爆燃產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)行清灰，可燃?xì)怏w和空氣以一定比例通過(guò)適當(dāng) 的工藝流程進(jìn)入沖擊波發(fā)生器中，由高能點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃預(yù)混可燃?xì)怏w，在沖擊發(fā)生器中產(chǎn)生 沖擊波，沖擊波通過(guò)發(fā)射噴口作用于積灰受熱面上，在其動(dòng)能、聲能及熱能的綜合作用下， 有效地清除受熱面上的積灰。5. 2優(yōu)點(diǎn)：清灰有效范圍大，速度快時(shí)間短，清灰徹底；安全可靠，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害； 對(duì)不同類(lèi)型的積灰都有最佳適用性；噴口方向和形狀易于調(diào)整，可適用不同形狀熱面；爐內(nèi) 沒(méi)有可動(dòng)部件，無(wú)需進(jìn)行日常維護(hù)；結(jié)構(gòu)尺寸可大可小，易于空間尺寸受到限制合；運(yùn)行成 本低、經(jīng)濟(jì)性好、投資少、見(jiàn)效快。6. 3缺

14、點(diǎn)：由于受到金屬許用應(yīng)力限制，不能應(yīng)用于煙氣溫度高于700以上的區(qū)域；燃?xì)?容器的搬運(yùn)，增加了工作量；存在一定的安全隱患，由于工作介質(zhì)為可燃?xì)怏w，如果設(shè)計(jì)結(jié) 構(gòu)不合理操作不當(dāng)，易引起可燃?xì)怏w泄漏；對(duì)承壓受熱面有一定沖擊，燃?xì)獯祷移鞯臍怏w爆 燃產(chǎn)生的沖擊波對(duì)距離較近的受熱面產(chǎn)生一定的沖擊力，因此要根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)吹灰器噴 口大小、形狀、數(shù)量和方向，控制燃?xì)鉀_擊波發(fā)生器的爆燃能量。6三種吹灰器的比較蒸汽吹灰器存在的主要問(wèn)題是故障率高、維護(hù)工作量大、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高、設(shè)備投入率低 等，特別是對(duì)于爐膛和高溫區(qū)域吹灰器，一定要加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)和檢修，保證吹灰器正常、 安全運(yùn)行；吹灰器投入前，要充分進(jìn)行疏

15、水，保證蒸氣參數(shù)在規(guī)定值以上，并加強(qiáng)吹灰器運(yùn) 行期間的檢查，避免吹灰器卡澀和受熱面被吹爆。聲波吹灰器主要不足是吹灰效果不理想， 因此，一定要結(jié)合吹灰器運(yùn)行的具體情況和實(shí)際清灰效果，必要時(shí)要單獨(dú)做吹灰試驗(yàn)，對(duì)吹 灰效果不好的聲波吹灰器一定要拆除，恢復(fù)蒸汽吹灰器或改用其他形式的吹灰器。燃?xì)獯祷?器對(duì)尾部受熱面的清灰具有顯著效果，但是方案設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)受熱面具體結(jié)構(gòu)和煙氣溫度，優(yōu) 化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇合理的發(fā)生器和發(fā)射器，控制沖擊波的能量，并配備有效的防堵灰裝置， 保證燃?xì)庀到y(tǒng)的嚴(yán)密性，提高自動(dòng)化程度。建議在鍋爐爐膛和高溫區(qū)域優(yōu)先選用蒸汽吹 灰器，在煙氣溫度較低的尾部受熱面優(yōu)先選用燃?xì)獯祷移?，尤其回轉(zhuǎn)式空預(yù)

16、器。下表示三種 吹灰器的綜合比較：三種吹灰器綜合性能比較項(xiàng)目蒸汽吹灰器器聲波吹灰器燃?xì)獯祷移髑寤以砝酶邏赫羝纳淞鳑_擊力清除結(jié)焦積灰利用聲波的能量與灰塵產(chǎn)生共振使灰塵松動(dòng)而落下利用可燃?xì)怏w爆燃產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)行清灰投資大大小安裝部位爐膛、對(duì)流過(guò)熱器所有受熱面尾部受熱設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單可動(dòng)部件無(wú)無(wú)能耗種類(lèi)蒸汽蒸汽、空氣、電可燃?xì)怏w、空氣清灰效果較好差好可靠性差較好好清灰范圍受限制不受限制不受限制行工作量大小小運(yùn)行費(fèi)用大較小小維護(hù)工作量大小小維護(hù)費(fèi)用大小小副作用蒸汽的沖擊力會(huì)使管壁減薄，可能造成鍋爐爆管事故無(wú)對(duì)承壓受熱面有一定沖擊7吹灰器運(yùn)行過(guò)程中存在問(wèn)題4. 1造成鍋爐滅火：這類(lèi)事故大多發(fā)生

17、在鍋爐啟動(dòng)、停機(jī)及低負(fù)荷運(yùn)行期間，此時(shí)爐膛火 焰燃燒不穩(wěn)定，如果運(yùn)行人員投入吹灰器的時(shí)機(jī)、數(shù)量不適當(dāng)，調(diào)整風(fēng)量風(fēng)壓不及時(shí)，就有 可能造成鍋爐滅火，吹落的大焦塊也有可能造成滅火事故。其它輔助設(shè)備事故。4. 2吹灰管燒斷后砸壞或卡住撈渣機(jī)：這類(lèi)事故是處于爐膛部位的吹灰器因故障不能退 出而被燒斷后，直接掉落到冷灰斗下部的撈渣機(jī)中?？ㄗ』蛟覊膿圃鼨C(jī)，導(dǎo)致鍋爐不能正常 排渣。對(duì)于在撈渣機(jī)上部設(shè)有密封門(mén)的鍋爐，還會(huì)將密封門(mén)同時(shí)砸壞。4. 3空氣預(yù)熱器發(fā)生堵灰：當(dāng)空氣預(yù)熱器吹灰器故障不能及時(shí)投運(yùn)時(shí)。有可能造成空氣預(yù) 熱器蓄熱元件積灰乃至堵灰，煙氣阻力增大，吸風(fēng)機(jī)排煙阻力增加，并導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振。4. 4空

18、氣預(yù)熱器被吹灰管卡住 對(duì)于尾部豎井煙道中布置的吹灰器，如果煙道在進(jìn)入空 氣預(yù)熱器之前沒(méi)有進(jìn)行水平轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)。并在垂直煙道下部安裝灰斗，如豎井煙道中的吹灰管 因故障發(fā)生斷裂，斷裂的管段恰巧沿豎井中管排的縫隙落下，就會(huì)砸壞煙道的支承件、管排 的防磨瓦并落到空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子上，卡住轉(zhuǎn)子。4. 5吹灰管斷裂后砸壞冷灰斗處水冷壁：當(dāng)在爐膛部位的吹灰管焊口斷裂或因故障不能退 出被燒斷后，掉落到冷灰斗處的水冷壁上，因吹灰器安裝部位高，落差大，而吹灰管又較重， 就會(huì)砸壞水冷壁管，造成泄漏。4. 6吹灰器吹損受熱面：此類(lèi)事故是吹灰器造成鍋爐事故的主要形式。被吹損的受熱面大 多集中在爐膛水冷壁和爐膛出口處煙道的高溫區(qū)。煙道內(nèi)對(duì)流受熱面被吹損的部位一般集中 在高溫區(qū)、吹灰槍管?chē)娍诘哪骋粋€(gè)固定的方向上，一旦該方向上的鍋爐某一根或數(shù)根管子首 先被吹損爆破，其它受熱面管子也會(huì)受影響吹損爆破，造成重大爆管事故。4. 7用戶(hù)檢修維護(hù)不當(dāng)造成事故的原因：吹灰器造成鍋爐設(shè)備事故的原因是多方面的，主 要有生產(chǎn)管理、生產(chǎn)環(huán)境以及設(shè)計(jì)、制造、安裝方面的原因，而從吹灰設(shè)備本身來(lái)說(shuō)，又有 機(jī)械和電氣控制故障方面的原因。生產(chǎn)管理方面的原因 主要有運(yùn)行管理、檢修管理、技術(shù) 管理和物資管理等方面的原因。鍋爐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境：火電廠(chǎng)鍋爐布置型式分為室內(nèi)布置和露天布 置兩種。但鍋爐設(shè)備均工作在惡劣環(huán)境條件下。室內(nèi)布置的鍋爐，由于吹灰器都位