吹灰器的比较和存在问题

吹灰器的比较和存在问题

热能01 军飞学号3010822045

摘要：电站锅炉受热面表面普遍存在有结渣、沾污和积灰三种积灰现象，对锅炉的安全运行不利，因此要有外力进行吹灰。吹灰设备主要为蒸汽吹灰器、声波吹灰器以及燃气脉冲吹灰器，一般在锅炉炉膛布置短行程蒸汽吹灰器，在对流受热面布置伸缩式、固定旋转式蒸汽吹灰器和声波吹灰器，在空气预热器受热面布置伸缩式蒸汽吹灰器或燃气脉冲吹灰器。

关键词：电站锅炉积灰机理蒸汽吹灰器声波吹灰器燃气脉冲吹灰器排烟温度

引言：在电站锅炉设计中，为有效地清除锅炉受热面积灰，保证受热面清洁，达到受热面传热效果良好，在锅炉的受热面布置了不同型式、不同种类的吹灰器。目前安装的吹灰设备主要为蒸汽吹灰器、声波吹灰器以及燃气脉冲吹灰器，一般在锅炉炉膛布置短行程蒸汽吹灰器，在对流受热面布置伸缩式、固定旋转式蒸汽吹灰器和声波吹灰器，空气预热器为伸缩式蒸汽吹灰器或燃气脉冲吹灰器。蒸汽吹灰器，由于结构和工作介质的特点，加上高温环境影响，吹灰器枪管常常发生卡涩、失灵、漏汽等现象，设备故障率很高，维护工作量很大，投用率较低；声波吹灰器由于设计能量与锅炉飞灰特性不协调，电机易烧坏，吹灰效果差，造成锅炉受热面积灰严重，排烟温度升高，从而大大降低了锅炉热效率。吹灰器运行不正常和吹灰效果不好，是目前锅炉排烟温度高

的主要原因之一。

1锅炉受热面的积灰机理

按照锅炉受热面上的结灰型式，其基本分为结渣、沾污和积灰等3种。煤的结灰特性是与煤的可燃特性不同的另一重要特性，其产生的原因很多。结灰的因主要取决于煤灰的特性和煤灰的含量；结灰的外因最根本的是锅炉部的空气动力场组织得不好。

1.1结渣

煤粉炉产生结渣的机理是，燃烧过程中融化了灰渣，若在凝固以

前冲刷到水冷壁或高温段受热面上，一旦粘结上去即产生结渣。

就煤粉锅炉来说，其火焰中心区域温度很高，煤的灰粒一般呈熔

化或软化状态。当以液态或半液态的渣粒即熔融的灰粘结在受热

面上或锅炉炉墙上，将形成一层紧密的灰渣层，称为结渣。形成

结渣的基本条件是受热面壁温高、表面粗糙度大和灰熔点低。

1.2 沾污

对于矿物中含有较多的钠、钾、钙、硅、钒或磷等碱金属氧化物

的燃料，在高温700-800以上环境中燃烧时会发生这些氧化物

的升华。升华的氧化金属呈分子状态，遇到较冷的受热面管壁即

冷凝在管壁上，然后再与烟气中的三氧化硫、氧化铝、氧化铁等

化合，形成各种硫酸盐，例如对多钠、钾、钙的燃料，即形成正

硫酸盐复合硫酸盐和焦硫酸盐等密实粘结沉淀层，该种现象称为

灰的高温沾污。

1．3积灰

积灰的机理不同于结渣和沾污。由于在600-700摄氏度区域里的碱金属的凝结已经终结，不致在管壁上产生粘结性灰层。飞灰含有各种不同的粒度，一般均小于200um，但大部分是10~20um其中粒度小于30um的飞灰，由于分子力吸附作用、静电感应和管壁粗糙度等物理综合作用，沉积在管壁上，即称为积灰。在一般情况下，积灰状态是干松性的，极易被吹走或自行脱落；但其热

阻力仍较大，对锅炉的热力工作影响也很大。积灰一般发生在锅炉烟温600~700度较低的区域，如对流过热器、省煤器和空气预热器等低温受热面上。

2吹灰器设置的必要性

一般燃煤锅炉燃烧时的炉膛中心火焰温度在（1400~1600），而燃料中灰熔点一般低于或在此温度区间。此时，当灰与受热面相接触时，极有可能粘结在受热面上引起结渣。若不采取措施及时清除，更多的灰就可能继续粘结在上面，使得该处受热面传热性能变差、管介质温度降低，引起受热面的腐蚀和堵灰以及排烟温度升高，又加速了结渣现象的发展和蔓延。锅炉结渣不仅会影响锅炉的出力参数、热效率和吸风机的正常运行，使排烟温度升高，达到一定程度还会引起恶性循环，导致重大的人身和设备事故等，造成重大经济损失。随着锅炉容量的增大，但由于炉膛的截面尺寸、高度却不可能成比例增加，因此炉膛截面热负荷、水冷壁热负荷、炉膛最高温度以及对流受热面区

的烟温均随着锅炉容量的增加而增高。而水冷壁和对流受热面的结渣和积灰问题便日益突出。因此，燃煤锅炉必须配备一套永久装设的吹灰设备作为锅炉安全经济运行的一个重要手段。吹灰器是锅炉最重要的辅助设备之一，锅炉燃用不同燃料时，应根据各自煤、灰的特性和锅炉的特点选择不同的吹灰系统。在炉膛水冷壁上一般采用短吹灰器，以清除炉膛水冷壁上的积灰和结渣，防止形成大的焦渣；对流受热面一般采用长吹灰器，以清除对流受热面的灰渣，保证吸热；空气预热器（回转式）上一般布置长吹灰器，以清除空气预热器受热面的积灰，保证其通畅和正常换热。

3声波吹灰器

3.1原理：声波吹灰器采用气动式声波，即将高压气流所携带的能量，经调制变换为交变的声波能量。单极子声源向空间所辐射的声压,距声源传播距离处，其辐射声压与声源表面积、声波传播速度成正比；与传播距离的一次方成反比。而蒸汽吹灰器射流的压强是与的平方成反比，说明声波在锅炉空间进行时，其衰减比蒸汽射流衰减要慢。声波在的900度高温空气中，其传播速度比20度空气中高1倍。这些特性有利于声波在锅炉运行中吹灰。声波以直射、渗透、反射和绕射行为作用于管子表面的积灰，反复进行，使积灰和焦渣产生疲劳而疏松脱落。蒸汽射流的渗透、反射和绕射的功能都很弱，而直射功能也由于压强的衰减快而变得较弱。声波吹灰器常用的频率围为0.1~50HZ,声压可达150dB，工作频率在一定围为可调。低频声波具有振动位移

大、绕射能力强、空气及壁面对它吸收小和有效清洁区域大等优点，低频的辐射效率低，不易获得很高的声压级。利用金属膜片在压缩空气的作用下产生具有一定声压和频率的声波，锅炉受热面的积灰在声波的作用下处于松动和悬浮状态，易被有一定速度的烟气带走，从而达到清理受热面积灰的目的。从现在已较多使用的声波吹灰器来看，大约分为三个主要类型，旋笛式、振膜式和脉冲式。一般采用低频声波(20Hz～400Hz)或次声波(<20Hz)声强为140dB～155dB，常用于锅炉尾部——省煤器、预热器的吹灰。其中气脉冲声波吹灰器的工作原理是：利用可燃气体如煤气、液化石油气、天然气、乙炔等常用气体的爆然原理(爆燃压力控制在<0．6MPa)在爆燃的瞬间形成高能冲击波和伴随产生的剧烈响应来达到将其管面积灰清除的目的。

3.2声波吹灰可使排烟温度降低声波吹灰器能使排烟温度降到设计值以下，其原因是：设计值是假定受热面在运行中有一定的积灰而得，不论是辐射受热面还是对流受热面在设计计算时都考虑一个灰污系数。它与炉型与燃料有关，燃用烟煤粉的煤粉炉，有的资料采用灰污系数为0．45。采用声波吹灰器后，受热面的清洁程度优于设计状态，故实际烟温能降到设计值以下。大坝电厂声波吹灰器投入运行后，消除了蒸汽吹灰的缺陷，吹灰周期缩短，每次吹灰时短，找到了吹灰的优化时程，取得了较好的综合效益。

3．3声波吹灰器的结构发电锅炉用的声波吹灰器，由三部分组成，即压缩气源、电子控制器和声波发生器。压缩空气为动力源，提

供产生声波的能量；电子控制器用于控制声波发生的频率，控制吹灰器的工作时序和周期，声波发生器是气声转换装置，声波通过输音管或喇叭进入炉。声波吹灰器主要有旋笛式和哨式两种。旋笛式的转子和外壳都有多个环形均匀排列的孔洞，当转子转动且转子和外壳的孔洞重叠时，压缩空气可以从转子腔，通过重叠的洞口出去。转子和外壳的孔洞数可以相等或不等。当转子在额定转速下，装置发出设计频率的声波，改变转速可改变声波的频率，转子是由可变转速电动机拖动的。哨式吹灰器无电动机。

3．4缺点：吹灰效果不明显，由于吹灰器设计声波能，灰粒的固有频率差别很大，吹灰器发射的声围小，与积灰特性不适应，无法使积灰产生共炉膛和对流受热面的结焦，低温段空气预热器和严重堵灰无法清除。设备运行时间长，电机易烧坏，维护费用较投资费用较高，初投资比蒸汽吹灰器高2倍以上。噪音大，其噪音声压级围为

120-160dB，高于《工业企业噪音控制设计规》要求。

4 蒸汽吹灰器

4．1原理：蒸汽吹灰器是利用高压蒸汽的射流冲击力清除受热面上的结焦积灰。

4．2优点：蒸汽来源方便、充裕；对结渣性强、粘性大的积灰效果显著；可安装于高温区域，如炉膛、高温过热器、高温再热器等。4．3缺点：蒸汽吹灰器分为固定式、长伸缩式和旋转式，靠蒸汽射流喷射到物体表面的垂直分量与物体表面积灰发生撞击的机械作用而吹灰。蒸汽吹灰器对离得较远的受热面和喷射角以外的受热面或中