某熱電廠3號爐受受熱面受到積灰、結(jié)渣影響，在按額定工況運行時排煙溫度達到190 ℃，停磨時高達210 ℃，明顯高于設計的150℃經(jīng)濟排煙溫度，影響鍋爐高效運行。其主要原因是設計排煙溫度高、受熱面局部結(jié)渣、積灰。排煙溫度過高不但增大鍋爐排煙損失、增加燃料成本，增加了該廠電―袋復合除塵器的投資和運行維護成本，同時還嚴重威脅著鍋爐的主汽系統(tǒng)的安全運行。

鑒于鍋爐運行多年的現(xiàn)狀，在設計參數(shù)無法重新設計更改的情況下，該廠通過在鍋爐受熱面安裝HQ型聲波吹灰器來加強清灰，增加受熱面吸熱能力的方式降低鍋爐排煙溫度、減少排煙損失，提高鍋爐熱效率。

1 吹灰技術簡介

鍋爐行使用廣泛的吹灰裝置主要有伸縮式蒸汽吹灰器、激波式吹灰器及聲波吹灰器三大類，簡介如下。

1.1 伸縮式蒸汽吹灰器

伸縮式蒸汽吹灰器是采用伸縮管形式將一定壓力蒸汽通入爐內(nèi)對受熱面積灰部位進行直接吹掃。對爐膛水冷壁等無障礙受熱面清灰效果好，但不適于過熱器等有障礙受熱面清灰，且結(jié)構復雜、安裝工作量大，槍管易彎曲、卡澀，故障率高、維護工作量大，另外由于吹掃蒸汽容易腐蝕、沖刷受熱面管，減少受熱面管壽命，極易出現(xiàn)受熱面爆管。該廠3#爐在使用吹灰器后出現(xiàn)過10余受熱面爆管事故。2007年曾經(jīng)一次出現(xiàn)過123根管束因吹灰器吹損使管壁厚度小于設計允許壁厚而進行更換。

1.2 激波吹灰器

激波吹灰器是利用氣體體積急劇膨脹產(chǎn)生的沖擊波清灰。這類吹灰器對有效作用范圍內(nèi)的清灰能力強、效果明顯，但不適合應用于爐膛清灰，另外作用于受到阻擋之后的其他部位，如過熱器、省煤器等對流受熱面清灰效果較差。

1.3 聲波吹灰器

聲波吹灰器是用強烈聲波所產(chǎn)生的起伏壓力連續(xù)不斷地沖刷管束表面達到除灰目的。這種吹灰器可以對過熱器、省煤器等受熱面有障礙表面和空間進行清灰，結(jié)構簡單、質(zhì)量輕、易于安裝、操作、維護，安全可靠，運行及維護費用低；但不適合應用于爐膛水冷壁清灰。此類吹灰器已經(jīng)在一些中壓及以下鍋爐中的得到了廣泛應用，效果良好。

2 HQ型蒸汽聲波吹灰器簡介

2.1 技術概述

HQ型蒸汽聲波吹灰器采用了轉(zhuǎn)鼓式發(fā)聲部件，并改進氣流切割孔的幾何形狀，在減小氣流切割孔寬度的同時，增大該孔的長度，相對提高切割速度，改變了聲波波形，使其更接近陡直脈沖，由此提高發(fā)聲效率和聲強，進一步提高了清灰效率。HQ型蒸汽聲波吹灰器使蒸汽聲轉(zhuǎn)換器出口產(chǎn)生160 dB的超強聲波，應用調(diào)頻技術使該聲波頻率3在特定的空間內(nèi)產(chǎn)生共振能量場，并呈圓錐形向清灰區(qū)域輻射傳播，積灰顆粒因受到強力振蕩而被剝離處于懸浮狀態(tài)，最終隨煙氣流帶走。

2.2 系統(tǒng)構成及主要參數(shù)

HQ型高效蒸汽聲波吹灰系統(tǒng)由多臺吹灰器分布組成，并以全自動可調(diào)定時工作方式運行，無需人工干預，系統(tǒng)由調(diào)制電機、發(fā)聲器、隔聲罩、安裝法蘭、聲導管、汽源接口組成的吹灰器及電控柜、聯(lián)接電纜、汽源管線及閥門、管件、表計等組成，吹灰器參數(shù)見表1

2.3 使用特點

（1）由于聲波吹灰器本身繞射特性，吹灰過程不存在死角問題。

（2）能量衰減慢。使用時靠動能吹灰、動能衰減慢，在離蒸汽噴口3 m處的動能幾乎為零，而聲波能量一般在距離聲源5 m處時為在聲源處的1/5。

（3）結(jié)構緊湊，活動部件少，全自動操作，故障率低，安裝及運行成本低、能耗低，可靠性高好，經(jīng)濟效益好。

（4）消除了蒸汽直接對受熱面管的吹損和腐蝕，延長了管束受熱面管束使用壽命。

（5）沒有在爐內(nèi)高溫、粉塵等惡劣環(huán)境工作的部件，操作方便、維護量小。

（6）保護裝置完善，可對缺相、短路、過載等進行自動保護，并自動越過發(fā)生故障的吹灰器而不影響其他在用設備的運行。

3 應分析

該廠3#鍋爐對流受熱面于2012年6月檢修期間安裝4臺HQ型蒸汽聲波吹灰器，分別安裝在上級省煤器、下級省煤器以及高、低溫過熱器之間南側(cè)及北側(cè)。投用近8個月以來效果顯著：

3.1 應用效果

經(jīng)過現(xiàn)場測試表明：當蒸汽壓力為1 MPa、距離聲導管1.5 m處實測聲強為160 dB，聲功率大于5000 W，軸向有效清灰距離超過15 m、而徑向擴散距離超過8 m。

由于吹灰器工作于較低聲頻段，因此具有較強的衍射能力，能有效作用于積灰部件的拐彎、邊角及多層管內(nèi)空間等區(qū)域。高效蒸汽吹灰器工作時，由于其主頻避開了鍋爐設備的固有頻率和二次諧頻，不會對鍋爐設備造成傷害。聲波吹灰器每間隔4 h自動清灰一次，無需人工干預，運行方便。安裝蒸汽聲波吹灰器前后，在負荷110 t/h、負壓-20 Pa時，平均排煙溫度由193 ℃下降至175 ℃、主汽溫度由429 ℃上升至441 ℃。與使用長伸縮式蒸汽吹灰器相比，鍋爐同期、同工況條件排煙溫度下降15 ℃。保守估計，鍋爐熱效率提高約1個百分點。

3.2 效益分析

3.2.1 投資費用

4臺HQ型聲波吹灰器設計使用壽命為10年，材料購置費用共計28萬元，配套閥門、管線、電纜、控制柜等材料購置費用7萬元，共計35萬元；蒸汽聲波吹灰器安裝施工費用2.5萬元；則項目支出費用共計37.5萬元，年折合成本約3.75萬元。

3.2.2 運行成本

聲波吹灰器電機功率為1.1 kW，耗汽量0.7t/h臺；單臺運行時間10 min/次，6次/天；電費0.416元/Kwh，1.0 MPa蒸汽75元/t；鍋爐年使用系數(shù)0.9；年維護費用1000元/年臺。

則四臺聲波吹灰器年運行成本約：[ 0 . 4 1 6 × 1 . 1 × 4 × （ 1 0 × 6 / 6 0 ） + 7 5 × 0 . 7 × 4 （ 1 0 × 6 / 6 0 ）]×365×0.9+1000×4 = 73568元/年，合為7.36萬元。

3.2.3 收益計算

（1）節(jié)約能耗費用

安裝聲波吹灰器后可降低鍋爐排煙溫度15 ℃左右，提高鍋爐熱效率1個百分點，煤價300元/t、3#鍋爐年合計耗煤9萬 t、電費0.416元/kwh計算，每年少支出購煤成本27萬元，制粉系統(tǒng)節(jié)約電費約3萬元；合計年節(jié)約能耗費用27+3=30萬元

（2）降低煙氣除塵成本

排煙溫度降低后達到袋式除塵器的設計要求。按設計標準，其使用壽命可由2年延長至4年。袋式除塵器一次性投資100萬元，則節(jié)約煙氣除塵成本費用：100/2-100/4=22.5萬元；年節(jié)約費用額22.5/4=5.625萬元。據(jù)此計算安裝HQ型聲波吹灰器后年收益：30+5.625-7.4-3.75=23.47萬元/年。

4 結(jié)語

某熱電廠3#鍋爐受熱面積灰結(jié)渣使得排煙溫度嚴重偏高，影響其高效經(jīng)濟運行。通過在鍋爐受熱面加裝4臺HQ型聲波吹灰器，有效解決鍋爐受熱面積灰問題，使用效果明顯，效益顯著。