新型聲波脈沖清灰裝置

1、新型聲波脈沖清灰裝置 摘 要：鍋爐燃燒積灰很大程度上影響鍋爐出力及效率，本文闡述了一種新型聲波清灰裝置在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：鍋爐燃燒積灰；積灰分析；聲波清灰 1 概述 燃料燃燒時，尤其煤燃燒時，燃燒產(chǎn)物中有灰粒、氧化硫等物質(zhì)，這些物質(zhì)的數(shù)量很大。例如一臺300mw的鍋爐每晝夜的飛灰量可達(dá)到7001200噸（視煤的含灰量而定），這么多的灰要流經(jīng)鍋爐的受熱面，其中有一部分以各種形式沉積在受熱面上，這就增加了傳熱熱阻，甚至使煙氣通道堵塞，造成引風(fēng)機壓頭不足而被迫降低鍋爐出力?？傊?，積灰會使鍋爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降，浪費能源，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，減少或杜絕鍋爐受熱面的結(jié)渣和積灰是對鍋爐

2、工作安全性、經(jīng)濟(jì)性的保證。 2 積灰分析 目前鍋爐的積灰分為三種：疏松灰、高溫粘結(jié)灰、低溫受熱面的積灰。其中高溫粘結(jié)灰主要形成于1000左右，低溫受熱面的積灰主要在50180范圍內(nèi)，這兩種積灰基本不屬于（或者很少部分屬于）新型聲波脈沖蒸汽清灰裝置應(yīng)用的范圍內(nèi)，因此我們在此主要分析疏松灰的特性。 所謂疏松灰是指積灰在形成的過程中沒有進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，灰層中沒有粘結(jié)成分，灰粒之間呈松散狀態(tài)，易于清除。這類灰主要沉積在對流過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器上，其導(dǎo)熱系數(shù)很小，熱阻大，形成后大大影響受熱面的傳熱性能，積灰嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致煙氣流通截面的堵塞。 疏松灰沉積的過程有兩個，其一為灰粒沉落在受熱面上，其二為更

3、大直徑的灰粒對已經(jīng)沉落在受熱面上的灰粒的撞擊作用，使其脫落受熱面。疏松灰層情況和這兩個過程的綜合結(jié)果有關(guān)，最終表現(xiàn)結(jié)果為：我們觀察到的疏松灰主要為細(xì)灰粒。 我們對于積灰問題的研究結(jié)論如下： （1）積灰過程中存在三種力的存在：慣性力、重力和附著力。當(dāng)灰粒直徑大于某一尺寸時，使灰粒脫離的慣性力和重力占優(yōu)勢，反之，則附著力占優(yōu)勢。 燃煤機組煙氣中攜帶的飛灰一般均200m，大部分都在30m以下。經(jīng)過研究，我們發(fā)現(xiàn)：1）粒徑10m的灰粒將在附著力的作用下吸附在管子壁面；2）粒徑35m的灰粒，附著力大于灰粒的重量，重力和慣性力難以使其與管壁脫離；3）粒徑0.2m的sio2顆粒甚至可以穿過鋼管的氧化層而與金

4、屬基材接觸。 （2）在煙氣流速很低時，管子的迎風(fēng)面才有少量積灰，而且是極細(xì)的灰，主要是在管子的背面積灰。 當(dāng)煙氣流速810m/s以上時，管子迎風(fēng)面就不會有積灰了。當(dāng)煙氣流速 2.53m/s時，疏松灰沉積十分嚴(yán)重，甚至可以把煙氣通道堵塞。 （3）疏松灰的形成過程中，煙氣中的大灰粒對積灰層有磨蝕作用，因而積灰層在增長到一定程度就會停止增長，達(dá)到一種動態(tài)的平衡。 （4）沉積疏松灰的情況和煙氣流速，管子直徑，管子節(jié)距及管子布置方式（順列布置或錯列布置）有關(guān)。 （5）對于膜式受熱面，煙氣流速控制在77.5m/s，可以避免積灰，煙氣流速過低容易積灰甚至堵灰。 （6）煙氣中灰的濃度對穩(wěn)定時積灰層的形狀和大小

5、沒有關(guān)系，只是影響達(dá)到此積灰層的時間。 3 目前市場上并存的三種清灰器比較 目前使用比較廣泛的清灰裝置有三大類： 3.1 伸縮式蒸汽吹灰器（包括短吹和長吹） 原理：伸縮式蒸汽吹灰器是采用伸縮管形式將高壓蒸汽通入爐內(nèi)對積灰部位進(jìn)行直接吹掃。 優(yōu)點：在其有效作用范圍內(nèi)清灰力度強、當(dāng)時效果明顯。短吹適合爐膛水冷壁清灰，長吹適合鍋爐尾部清灰。 缺點：結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、安裝工作量大、故障率高、使用周期短、維護(hù)工作量大。由于吹掃蒸汽容易腐蝕、沖刷爐管，直接減少爐管壽命，易引起爆管事故。 3.2 激波式清灰器（包括燃爆式和空氣炮） 原理：燃爆式是將可燃?xì)怏w和氧氣在瞬間混合點火發(fā)生爆燃，利用爆炸沖擊波清灰；空氣炮

6、是使用儲存壓縮空氣并瞬間釋放，以其噴發(fā)沖擊波進(jìn)行清灰。 優(yōu)點：在其有效作用范圍內(nèi)清灰力度強，能清理粘結(jié)性的結(jié)渣。適合用于粉倉、管道的阻塞清理。 缺點：燃料與空氣的配比要求嚴(yán)格，意外時會造成很大事故。并且沖擊波受到阻擋之后衰減很快，對管壁背面很難清理，對設(shè)備造成損壞的機率大，應(yīng)用于鍋爐尾部復(fù)雜空間的受熱面積灰時時清灰效果受限，不適合應(yīng)用于爐膛部位。 3.3 聲波清灰器（包括旋片式和旋鼓式）。 原理：利用多種發(fā)聲原理產(chǎn)生較強低頻聲波，以聲能進(jìn)行清灰。 優(yōu)點：利用低頻聲波可以繞射的特點作用，可以應(yīng)用于復(fù)雜空間的清灰工作，在有效工作范圍內(nèi)無死角，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝及操作，維護(hù)工作量小，運行維護(hù)費用低。 缺點：不適合應(yīng)用于爐膛部位。 4 新型聲波脈沖式清灰器介紹 4.1 影響清灰效果的主要因素 我們研究了國內(nèi)外的各種聲波清灰器結(jié)構(gòu)，并對許多國內(nèi)使用該類清灰器的用戶進(jìn)行了咨詢后發(fā)現(xiàn)，目前市場上應(yīng)用的聲波清灰器普遍存在要么不清灰，要么是清灰效果差的現(xiàn)象，均不能達(dá)到用戶期望的清灰效果。 經(jīng)過我們大量的試驗研究發(fā)現(xiàn)：聲波是完全可以用于積灰清理的，但是，清灰的效果取決于波形、頻率、聲強等要素，缺一不可，并不是所有的聲波都可以用于積灰清理。 我們研究發(fā)現(xiàn)： （1）強在130 db以下的聲波基本上不清灰，聲強小時清灰效果差。 （2）波形為圓弧形聲波不清灰，鈍角形聲