（陕西延长油榆林煤化有限公司 陕西省榆林市 719000）
摘要：随着电力改革的逐步深入，厂网分开、竟价上网已成必然。安全管理与节能降耗作为电力企业适应新形势、降低发电成本、提高企业竞争力的重要手段，越来越受到众多电厂领导的重视。基于对现有清灰器的优缺点分析，并对比传统蒸汽吹灰器存在问题，本文推出一种新型蒸汽脉冲式声频清灰器，结合实际应用情况，以实现经济与环保效益的双重提升。
关键词：蒸汽脉冲式；传统与新型；脉冲清灰器
一、传统蒸汽吹灰器存在问题及原因分析
1、吹灰器吹损受热面
此类事故是吹灰器造成锅炉事故的主要形式，被吹损的受热面大多集中在炉膛水冷壁和炉膛出口处烟道的高温区。如果吹灰器枪管未退出炉膛，吹灰枪喷口固定朝着的某一角度方向上的水冷壁管外壁，该处的水冷壁管被吹灰蒸汽冲刷减薄，直至最终爆破泄漏。在这种情况下，若吹灰枪喷口在事故时的固定方向是垂直朝上或朝下的，则被吹损的水冷壁管数量较少；若事故时喷口的固定方向是朝左或右任何一侧，由于蒸汽横向吹扫多根水冷壁管表面，则被吹损的水冷壁的数量大大增加，多时可达十几根。若不及时停炉，则其它受热面管子也会相继被吹损爆破，造成重大损失。
2、吹灰管烧断后砸坏或卡住碎渣机
这类事故是当在炉膛部位的吹灰器管因故障不能退出而被烧断后，直接掉落到冷灰斗下部的碎渣机中，卡住或砸坏碎渣机，导致锅炉不能正常排渣。对于在碎渣机上部设有密封门的锅炉，还会将密封门同时砸坏。
3、空预器被吹灰管卡住
当安装在回转式空预器转子上部的吹灰器管及其支托架在运行中发生断裂落在转子上时，就会卡住空预器转子。对于尾部竖井烟道中布置的吹灰器，如果烟道在进入空预器之前没有进行水平转向设计，并在垂直烟道下部安装灰斗，则竖井烟道中的吹灰管因故障发生断裂，而断裂的管段恰巧沿竖井中管排的缝隙落下，就会砸坏烟道的支承件、管排的防磨瓦并落到空预器转子上，卡住转子。
4、吹灰器造成受热面泄漏
吹灰管断裂后砸坏冷灰斗处水冷壁 当在炉膛部位的吹灰管焊口断裂或因故障不能退出被烧断后，掉落到冷灰斗处的水冷壁上，因吹灰器安装部位高，落差大，而吹灰管又较重，当落到水冷壁上时，就会砸坏水冷壁管，造成泄漏。
二、蒸汽声频清灰装置替换实施的可行性
1.蒸汽声频清灰装置清灰机理
FSTQ-Ⅲ新型蒸汽脉冲式声频清灰装置是根据道格拉斯多孔喷注发声原理，利用旋笛结构切割2.0MPa高压汽流形成断续脉冲声波，在管束空间内形成持续振荡，空气产生强烈扰动，克服灰粒的惯性力及附着力等，使管束表面积灰剥离原来的位置，通过引风机气流将清理下来的积灰带走，达到清灰目的。
其旋笛结构利用电机调制频率，由于采用特殊的结构和制造工艺，其音频放大号筒出口处可产生≥160dB的超强声波，通过对该声波进行调频可在特定的空间内形成声波场效应。在此空间内的积灰颗粒在声波场效应作用下产生强烈振荡，处于悬浮状态，最终随烟气流进入除尘器。声频清灰装置工作时，由于其主频避开了锅炉设备的固有频率和二次谐振，因此不会引起锅炉自身振动造成设备损伤，在声波清灰装置的作用范围内金属受热面保持光洁。
2.蒸汽声频清灰装置的清灰效果
利用声波来清灰，相对传统蒸汽吹灰器减少了蒸汽量，消除了蒸汽直接吹灰对炉管的磨损和腐蚀等副作用，降低了爆管机率，提高了锅炉可靠性，是传统蒸汽吹灰器的升级换代产品。
采用能量更大的高压蒸汽作为发声工质，提高了声强，经测试：清灰器出口声功率≥5000W，轴向有效清灰距离大于13m、径向扩散距离6m。包括管道背后及狭缝、边旁角落，能做到360度无死角清灰，使各受热面露出原有金属光泽。
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同时在孟电集团300MW机组1025吨W火焰炉低再、低过部位，一比一与戴蒙德蒸汽长吹器做替换，交叉运行对比烟温数据，蒸汽声频清灰装置运行烟温下降数据统计比蒸汽长吹灰器烟温下降幅度高0.13℃。
3.在安全可靠性方面：
安全可靠性对于电力企业至关重要。由于蒸汽吹灰器易吹损受热面而导致爆管停炉是长久无法解决的问题。但是，蒸汽声频清灰装置则不然。因为蒸汽声频清灰装置已经将高压蒸汽的动量和焓值转换为声频的的波动能量，所以不存在对设备管束的冲刷磨损。此外，由于蒸汽声频清灰装置所采用的声波频率范围，避开了锅炉本体设备和管束的固有频率，因此，不会引发设备和管束的振动(共振)，仅对灰垢作用强烈而无损锅炉本体。可以说，该类蒸汽声频清灰装置是属于本质安全型的设备，从根本上解决了因吹灰而爆管的隐患。
4.蒸汽耗量及节能方面：
由于蒸汽声频清灰是将蒸汽的焓值和动能转化为低频声波，其使用的管路与压力与原蒸汽长吹相同，而其每台次工作时间仅为2～3分钟，因此其每台次消耗的蒸汽量仅为蒸汽长吹灰器的1/4～1/6。每年仅节约蒸汽，节能一项就可以为企业创造非常可观的经济效益。
5.检修维护方面:
蒸汽声频清灰装置的材料都是耐高温、耐腐蚀、耐磨损的优质材料，只要安装时按规程将管线吹扫干净，将蒸汽管路中的固体杂物经过过滤，蒸汽声频清灰装置的运行是长期可靠的，仅需半年加润滑油一次即可。
6.在运行管理方面:
该蒸汽声频清灰装置，运行时不需要维护和检修。只是在长时间停炉后再重新启动锅炉时，须要进行检查，将管线吹扫干净，清洗过滤器。不需要设置专门运行人员进行日常的使用和管理。这对于企业全系统的自动化程度和管理，具有十分重要的意义。
三、新型蒸汽脉冲式声频清灰器实际应用简介
1、2016年国电豫源经过超低排放改造后，450吨锅炉主蒸汽温度与设计值540℃偏差比较大，基本运行在485~496℃之间，且排烟温度超过185℃，甚至短时间超过195℃以上，用采用压缩空气膜片式吹灰器，基本无效，对生产构成严重威胁。11月中旬，采暖即将开始，西安远能临危受命，在国电豫源2#锅炉过热器，再热器以及高温省煤器部位替换原膜片式声波吹灰器18台，一比一替换为西安远能产FSTQ-Ⅲ新型蒸汽声频清灰装置。整个冬季采暖期间锅炉主蒸汽温度运行在530 ℃左右，排烟温度始终运行在145~150℃之间，排烟温度下降35~40℃，清灰效果非常显著。
2、孟电集团热力有限公司于2016年5月份在300MW机组2#东锅1025t/h W火焰炉低再、低过部位试装8台西安远能产FSTQ-Ⅲ新型蒸汽声频清灰装置，2016年10月整体替换安装2台锅炉共计100台原戴蒙德蒸汽长短吹，具体位置为：高过及水平烟道10台，低再、低过部位8台，省煤器12台，空气预热器2台，SCR部位三层共18台。
通过连续2年多运行观测，与蒸汽长吹相比，SCR部位模块前后差压优于原蒸汽长吹，锅炉高温过热器、低温过热器、低温再热器清灰前后运行参数持平（烟温降幅一致）。与同部位蒸汽长吹相比，流量计实测节约蒸汽约70.95%以上。单台炉年节约蒸汽约187万元以上（吨蒸汽成本110元计算），节能经济效益非常显著，且未对锅炉安全运行构成任何影响。
3、榆林煤化有限公司两台240吨煤粉锅炉，原锅炉安装24台激波吹灰器。2017年9月，1#锅炉开始一期施工，在过热器、省煤器、空预器部位，一比一替换原乙炔弱爆激波吹灰器12台。投运后锅炉主蒸汽温度由原来的520℃一度上升至540℃以上，目前锅炉主蒸汽温度稳定在520~535之间℃。2020年准备在2#锅炉过热器、省煤器、空气预热器部位共计替换安装12台蒸汽声频清灰装置。目前1#锅炉全部12台设备运行时间已超过一年，整体运行良好，维护成本为零，积灰清理比较干净。
结论
蒸汽声频清灰技术的产生就是在传统清灰方式所面对诸多无法解决的积灰问题、安全问题、成本问题的情况下产生，为满足日益发展的节能环保要求发展起来的一项新兴技术，通过多年的实际应用，声频清灰产品已初步形成规模，是技术成熟、性能稳定的定型产品，无疑是传统吹灰装置的升级换代产品。综上，新型清灰器经济效益和环保效益显著，具有很好的应用价值。
论文作者:惠朝军,李华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：蒸汽论文; 声频论文; 锅炉论文; 装置论文; 声波论文; 水冷论文; 部位论文; 《电力设备》2019年第23期论文;