鍋爐受熱面積灰影響及清灰方法

李軍寧

摘 要：鍋爐受熱面積灰降低鍋爐熱效率，導(dǎo)致鍋爐“四管”過(guò)熱，安全性降低。本文對(duì)鍋爐受熱面積灰的形成以及主要危害進(jìn)行了闡述，強(qiáng)調(diào)了鍋爐安裝吹灰器的必要性，以及對(duì)目前西柏坡發(fā)電廠所安裝的三類吹灰器：蒸汽吹灰器，聲波式吹灰器及燃?xì)饧げù祷移鞯奶攸c(diǎn)進(jìn)行了分析對(duì)比。

關(guān)鍵詞：積灰 蒸汽吹灰 聲波式吹

一 鍋爐受熱面積灰及影響

1鍋爐受熱面積灰的形成

來(lái)煤燃料中含有不可燃成分統(tǒng)稱為灰分，在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的灰分，一部分沉積在鍋爐受熱面上，另一部分隨煙氣帶入除塵器。沉積附著在鍋爐“四管”的灰，分為兩種形態(tài)，即積灰和結(jié)渣。所謂積灰，指溫度低于熔點(diǎn)時(shí)灰沉積物在鍋爐受熱面上的附著沉積。所謂結(jié)渣，是指高于熔點(diǎn)熔化了的灰粘附在受熱面上，一般多發(fā)生在屏式過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、爐膛出口等高溫區(qū)域。積灰在物理、化學(xué)綜合作用下，生成各種形態(tài)，按積灰強(qiáng)度來(lái)劃分，可分為蓬松性的積灰和結(jié)渣性的積灰，發(fā)生積灰結(jié)渣部位多數(shù)位于鍋爐出口水平煙道、尾部豎井煙道的高溫區(qū)域。

2鍋爐受熱面積灰的主要危害

電廠鍋爐燃煤多為高灰分、高硫份煤質(zhì)，在爐膛燃燒中容易引起受熱面管子積灰、結(jié)渣、腐蝕和磨損。它產(chǎn)生危害一方面使?fàn)t膛及各級(jí)受熱面吸熱量減少，大大降低受熱面?zhèn)鳠嵝剩M(jìn)而鍋爐各級(jí)受熱面出口煙氣溫度升高，鍋爐效率大大降低；另一方面積灰會(huì)使尾部受熱面及空氣預(yù)熱器發(fā)生積灰堵塞，使轉(zhuǎn)機(jī)電耗增加，此外，積灰、結(jié)渣還會(huì)使受傳熱和輻射受阻，導(dǎo)致鍋爐四管管壁超溫，發(fā)生高溫區(qū)域腐蝕甚至爆管；較大堅(jiān)硬的大渣塊墜落砸傷冷灰斗管排，影響鍋爐的安全運(yùn)行，有時(shí)因此發(fā)生爆管導(dǎo)致停爐事故。

對(duì)火電機(jī)組鍋爐而言，爐膛燃燒區(qū)結(jié)焦、輻射、對(duì)流 過(guò)熱器掛渣，尾部受熱面附著積灰是不可避免的。大的焦塊往往掛在水冷壁上，掉落大的焦塊將會(huì)使冷灰斗下部干渣機(jī)無(wú)法排渣，嚴(yán)重時(shí)必須停爐處理；過(guò)熱器掛渣嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)使煙氣通廊堵死；尾部煙道積灰嚴(yán)重時(shí)，將使空預(yù)器蓄熱元件堵死。

3鍋爐安裝吹灰器的必要性

鍋爐受熱面堆積附著積灰會(huì)不同程度的減弱煙氣與汽水之間的熱量交換，增大煙氣流動(dòng)阻力，使排煙溫度上升，降低傳熱效率，大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和熱力計(jì)算表明，鍋爐排煙溫度每升高20℃，鍋爐熱效率就會(huì)下降1 %，結(jié)渣、積灰較多時(shí)將嚴(yán)重影響鍋爐的正常運(yùn)行，過(guò)熱器超溫，加速過(guò)熱器的老化爆漏。焦、渣、積灰長(zhǎng)期覆蓋受熱面設(shè)備又會(huì)加劇受熱面管子的腐蝕、造成四管爆破，嚴(yán)重影響受熱面的壽命。

二 鍋爐受熱面主要清灰方式及存在的問(wèn)題

1蒸汽吹灰器

國(guó)內(nèi)外蒸汽鍋爐受熱面吹灰廣泛采用蒸汽吹灰的原因主要是由于低壓蒸汽取汽簡(jiǎn)單可靠，另一方面，蒸汽吹灰能起到“立竿見(jiàn)影”的效果，特別是受熱面上粘結(jié)附著的灰渣、熔融蓬松灰渣都能有效地被清除。它是工作原理利用低壓蒸汽噴射流的動(dòng)能，直接噴射至受熱面表面，沖擊動(dòng)壓瞬間高達(dá)到2000Pa，大量的灰渣迅速地被落，受熱面吹灰效果顯著，因此，在燃煤機(jī)組中常采用旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)短桿蒸汽吹灰器。但是，蒸汽吹灰也有它不利的一面。1蒸汽耗量較大，例如我公司#1—4爐省煤器每臺(tái)機(jī)組安裝了4臺(tái)吹灰器，每臺(tái)每天運(yùn)行6分鐘，每臺(tái)耗汽量72.8kg/min，總耗汽量為1750kg。4臺(tái)300MW機(jī)組鍋爐一共安裝400多臺(tái)蒸汽吹灰器，按吹灰程序順序執(zhí)行吹灰，全面吹灰每臺(tái)機(jī)組一次約需3小時(shí)，總耗汽量約220～400t，使鍋爐給水和補(bǔ)給水費(fèi)用大大提高；2排煙中的增加水蒸氣含量，尾部煙道中管排容易發(fā)生積灰粘結(jié)和低溫腐蝕，煙氣末端的空氣預(yù)熱器蓄熱元件更容易積灰堵塞，雖然可以在運(yùn)行中進(jìn)行在線沖洗，但效果大打折扣，使空預(yù)器壓差偏高，緊急情況下不得不采取停爐沖洗方式清灰；3蒸汽射流速度高，不斷卷吸周圍含塵高溫?zé)煔?，直接沖刷到鍋爐受熱面管排上，長(zhǎng)期吹灰致使受熱面磨損減薄而發(fā)生爆管；4爐膛蒸汽吹灰器的有效吹掃半徑多為1.5～2.0米，吹掃面積有一定局限，常常存在吹掃不到的區(qū)域死角。為了滿足受熱面清灰的要求，西柏坡電廠每臺(tái)300MW機(jī)組布置了100多臺(tái)長(zhǎng)、短桿蒸汽吹灰器，初投資較大。

2燃?xì)饧げù祷移?/p>

燃?xì)饧げù祷移鞯墓ぷ髟恚抢每諝夂涂扇細(xì)怏w在一固定的容器中混合，經(jīng)過(guò)高頻點(diǎn)火，產(chǎn)生劇烈燃燒，利用瞬間產(chǎn)生的巨大振動(dòng)和大量高溫高速氣體，以沖擊波的巨大能量振蕩、撞擊和沖刷鍋爐受熱面管排，使其表面積灰脫落飛濺，由煙氣排出，較大硬塊被沖擊破碎。

1）其技術(shù)性能主要優(yōu)點(diǎn)是：沖擊能量大，應(yīng)用于于松散性積灰和適合于粘結(jié)性積灰、結(jié)焦和堵灰的清除。整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，運(yùn)行程序全自動(dòng)化。操作簡(jiǎn)單，不需要經(jīng)常維護(hù)。結(jié)構(gòu)尺寸適中，易用于空間區(qū)域尺寸小的位置。

2）其技術(shù)性能主要缺點(diǎn)是：（1）需要周期性更換供氣裝置。（2）運(yùn)行成本高。（3）垂直沖刷面清灰效果好，水平管組清灰效果較差，存在吹灰死角。（4）長(zhǎng)期沖刷易使受熱面變薄或變形，影響正常運(yùn)行。（5）有嚴(yán)重的安全隱患。

3聲波式吹灰器

1）聲波式吹灰器的原理是將高壓濃縮空氣或蒸汽通過(guò)金屬膜片、旋笛、發(fā)聲共振腔或其它發(fā)生器產(chǎn)生很強(qiáng)的聲音，聲波在煙道或爐膛內(nèi)傳播，使煙氣中的灰粒發(fā)生共振，并按一定頻率改變積灰邊界層的縱向壓力梯度，依靠聲波振動(dòng)反復(fù)振擊作用，使受熱面上微少的灰粒沉積和積灰面上的灰塵受到破壞而剝離，從而清除積灰的效果。

2）其技術(shù)性能主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能可靠，操作控制方便；無(wú)吹掃介質(zhì)沖刷受熱面，運(yùn)行安全，維修簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低。聲波產(chǎn)生的穿透力可以到達(dá)其它吹灰裝置不易達(dá)到的區(qū)域，在作用范圍內(nèi)可以不留死角。運(yùn)行成本低廉。

3）其技術(shù)性能主要缺點(diǎn)是：（1）機(jī)械活動(dòng)部件組合較多來(lái)產(chǎn)生聲波，由于活動(dòng)部件較多，所以極易損壞，運(yùn)行中容易出現(xiàn)操作困難、發(fā)聲可靠性不強(qiáng)等現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生的聲能能量較低，由于現(xiàn)有吹灰器主要產(chǎn)生線性頻率，不能夠與鍋爐產(chǎn)生的所有灰垢的固有頻率產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生清灰不徹底，并影響了其適用的范圍。

三 結(jié)論

鍋爐四管管排積灰導(dǎo)致鍋爐效率降低，易引起鍋爐爆管，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性和安全性下降。鍋爐受熱面一般采用多種吹灰器綜合吹灰，在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)管排進(jìn)行定期吹掃，使其保持在合適的清潔狀態(tài)，提高了運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性。在西柏坡發(fā)電廠300MW機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰器主要應(yīng)用于鍋爐爐膛、燃?xì)饧げù祷移髦饕獞?yīng)用于旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器以及尾部煙道中布置的低溫過(guò)熱器、低溫再熱器和省煤器，且上述吹灰效果較好。而應(yīng)用于低溫過(guò)熱器、低溫再熱器的聲波式吹灰器吹會(huì)效果較差，應(yīng)須進(jìn)行改進(jìn)以提高吹灰效果。