弱爆炸波吹灰器性价比的探讨>

郑兴才，林卓海

（广东省电力物资总公司，广东广州510080）

    摘　要：选择一种性能优良、质量可靠、维护方便、价格适中和运行费用低的吹灰器，是实现锅炉安全与经济运行所不容忽视的问题。弱爆炸波吹灰技术是新一代除灰技术，适用于电站燃煤机组和燃油机组。为此，阐述了弱爆炸波吹灰器的工作原理和系统构成，并从实际使用效果和经济分析两个方面入手，综合论证了它比传统的吹灰器具有更高的性价比。
    关键词：锅炉；热效率；吹灰器；弱爆炸波吹灰技术；性能价格比；技术经济分析

　　我国动力用煤的品质较差，含灰量和含硫量都偏高。一般电厂锅炉燃用煤种又多变，所以经常会发生受热面积灰和结渣的现象，直接影响锅炉的安全与经济运行。灰渣的热导率极低，一般仅为0．017～0．035 W／（m·K），约为钢的1／2 000，使受热面的吸热能力大为降低，炉膛出口温度升高，降低锅炉热效率；积灰，轻则使烟气阻力增加，降低出力，重则堵塞烟道，被迫停炉除灰；另外由于灰渣与烟气复杂的化学反应，受热面发生高温腐蚀，使管壁减薄，腐蚀速度可达0．8～2．6 mm／a。总之，有资料表明由此造成的锅炉热效率降低量可达1％～2．5％。
　　由此可见，如何选择一种性能优良、质量可靠、维护方便、价格适中和运行费用低的吹灰器，是保证锅炉安全与经济运行所不容忽视的问题。
　　目前，几乎所有的国内外热电厂，均采用蒸汽吹灰、压缩空气吹灰和高压水吹灰等几种传统的除灰技术。它们或多或少存在着一些缺陷，或者吹灰能量强度不够，或者作用范围有限，或者使用效率不高。例如，蒸汽吹灰连续运行时间长，能耗大，烟气湿度增加而导致更严重的积灰和堵塞；压缩空气吹灰产生的气流或射流扰动具有的能量上限较低；高压水吹灰需配备高压水泵，且布置位置受到较大限制。
　　弱爆炸波吹灰技术是新一代除灰技术，将空气动力学、燃烧学和机电技术等融为一体。这种高能量、脉冲式、干法除灰的吹灰器适用于电站燃煤机组和燃油机组。目前已在1 000 t／h煤粉锅炉和400t／h燃油锅炉上完成工业试验并投入运行，锅炉热效率可以提高0．6％～1％以上。
1　弱爆炸波吹灰器的原理
　　利用煤气、天然气、液化石油气、乙炔气等常用可燃气体燃料，在特殊设计的燃烧室中燃烧，并在输出管的喷口处发射出冲击波，通过冲击波的作用使受热面上的积灰脱落。可燃气体与空气，在经过各自的流量测控系统后，进行均匀混合，然后送入燃烧室中燃烧（这与常规的燃烧过程和燃烧方式有所不同，这种燃烧速度快，燃烧产生的气体压力被限制在一定的范围之内，如小于0．6 MPa）。不稳定燃烧气体在高湍流状态下，产生压缩波，形成动能（高速）、声能（声波）、热能（高温）。其中，高速气流通过卷吸、夹带、冲击等作用克服积灰与受热面表面的粘结力，使灰尘脱离；强烈的声波一方面使气体分子和灰尘粒子发生振动，使灰尘粒子不能在受热面沉积，另一方面可使受热面表面发生机械振动，由于惯性力或者变形剪切力作用而使积灰脱落；混合气体在吹灰器中被点燃后瞬间产生高温气流，积灰层表面受高温作用而被软化，粘结强度和疲劳强度降低，在高速气流吹扫下破碎脱落。亦即通过高速气流冲刷、热清洗和声波激振的综合作用，达到清除积灰的目的。
1．2　系统构成
    弱爆炸波吹灰器系统构成如图1所示。

　　弱爆炸波吹灰器主要由混合罐、点火罐、脉冲罐、分配箱、控制器、各级喷嘴、监测与控制系统、管路及附件等组成。输出管安装在受热面的正下方，喷口向上；点火系统设置手动和自动两档，方便调试；控制器有点火次数和点火时间间隔设置，使运行自动进行和停止；其余部分可根据锅炉的现场情况，灵活地布置在平台上。
1．3　技术指标
　　技术指标如下：脉冲频率0．04～0．2 Hz；可燃气体消耗量不大于20 m3／h，空气消耗量不小于200 m3／h；可燃气体压力0．02～0．15 MPa，空气压力0．002～0．01 MPa；沿喷嘴轴线压缩波声压级每10 mm口径不小于140 dB。
　　弱爆炸波吹灰器运行参数按设计要求给定，但可根据锅炉受热面积灰的严重程度和腐蚀状况等因素，作适应变更。据实验表明，影响吹灰器性能的因素，主要取决于燃料种类、阻塞比和出口截面比。
2　弱爆炸波吹灰与蒸汽吹灰比较
2．1　应用效果
　　据有关资料介绍，在北京第一热电厂、太原第一热电厂、阳泉二电厂等电厂的燃煤锅炉上，安装了燃烧弱爆炸波吹灰器取代原蒸汽吹灰装置。测试结果表明：投用弱爆炸波吹灰器后，排烟温度下降10～15℃左右，烟气阻力下降，空气预热器冷端在可视范围内比较清洁，排烟温度处于锅炉最好状态。
2．2　经济分析
2．2．1　300 MW机组锅炉两种吹灰技术比较
　　以1×300 MW机组亚临界压力中间再热自然循环锅炉的低温过热器、省煤器和回转式空气预热器等尾部受热面为例，比较弱爆炸波吹灰和蒸汽吹灰两种方法的经济效益。
    a）蒸汽吹灰
　　蒸汽吹灰设备的布置及单价：长伸缩吹灰器14个（蒸汽耗量1．3 kg／s，运行时间760 s），5．5万元／个；加长枪式吹灰器10个（蒸汽耗量1．2 kg／s，运行时间760 s），2．5万元／个；空预器吹灰器2个（蒸汽耗量1．0 kg／s，运行时间1 500 s），3万元／个。
    初投资共108万元。
　　运行费用：高压蒸汽0．015元／kg，按每年运行6 000 h，每天吹灰3次计算，则耗汽量约为78t／d，运行费用约29万元／a。
    b）弱爆炸波吹灰
　　弱爆炸波吹灰设备的布置及单价：需布置24个管式吹灰器，5万元／个；2个空预器吹灰器，15万元／个。
    初投资共150万元。
　　运行费用：按每年运行6 000 h，26个喷口每天消耗乙炔1瓶，每瓶按100元计算，运行费用2．5万元／a。
　　节煤效益：按提高锅炉热效率0．6％计算，锅炉MCR工况下的设计燃煤量171．5 t／h，每年运行6 000 h，煤单价250元／t，则节煤效益155万元／a。2．2．2　200 MW机组锅炉两种吹灰技术比较以茂名热电厂扩建1×200 MW燃油机组为例，可见采用弱爆炸波吹灰器有其性价比的优势。
    a）蒸汽吹灰
　　蒸汽吹灰设备实际布置及其单价：长伸缩吹灰器10个（蒸汽耗量1．3 kg／s，运行时间760 s），2．3万元／个；固定旋转式吹灰器16个（蒸汽耗量1．3 kg／s，运行时间670 s），0．95万元／个；空预器吹灰器4个（蒸汽耗量1．0 kg／s，运行时间1 500 s），3万元／个。
    初投资共50．2万元。
　　运行费用：按每年运行6 000 h，高压蒸汽0．015元／kg，每天吹灰3次计算，则耗汽量约为30 t／d，运行费用约为11．3万元／a。
    b）弱爆炸波吹灰
　　采用弱爆炸波吹灰，仿照2．2．1节的分析方法，可得初期投入约118万元，运行费用约2万元／a（仅为蒸汽吹灰的17％），节煤效益约100万元／a。
2．2．3　评价
　　从上面两例的分析可知，弱爆炸波吹灰运行费用明显低于蒸汽吹灰，设备的投资回收期均小于12个月，而且还未包括排烟温度降低带来的相应电耗的减少和设备维护费用的减少。可见，采用弱爆炸波吹灰技术，在经济上优于采用蒸汽吹灰技术。茂名热电厂3号机组的技术改造，就是将蒸汽吹灰器改为弱爆炸波吹灰器的。
3　结论
　　a）弱爆炸波吹灰技术先进，系统简单，运行可靠，应用范围广。
　　b）利用弱爆炸波吹灰技术可使锅炉排烟温度降低10～15℃，提高锅炉热效率0．6％～1％。
　　c）弱爆炸波吹灰器经济效益好，运行成本低，维护成本小。

参考文献：
［1］樊未军，孙文超，吴承康．电站锅炉燃气脉冲吹灰过程研究［J］．热能动力工程，2001，16（3）：255—258．
［2］容銮思．电站锅炉原理［M］．北京：中国电力出版社，1997．