声波吹灰技术在燃煤锅炉上的应用

电力18讯：    0　前言
      　　锅炉的炉内燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程，燃煤特性、受热面的结构、温度水平及空气动力场工况等因素，都影响着受热面的沾污结渣程度。特别是对易沾污结渣煤种，仅依*锅炉本体设计和运行调整解决沾污积灰结渣是不够的。据测试，积灰结焦层的导热系数只有金属管壁的1／400－1／1000。灰焦的存在将极大地影响锅炉受热面的热量传递，导致排烟温度升高、锅炉效率下降，严重时还将影响锅炉的正常运行。因此，作为火力发电厂锅炉不可缺少的重要辅助设备，吹灰器的正常投运与否将直接影响到锅炉运行的安全性与经济性。　　我国电站燃煤锅炉大多沿用传统的蒸汽、钢珠以及水力清灰等方法，由于其设计原理及实现方式上的不足，使得传统吹灰器投入率很低，且除灰效果均不理想。
      　　早在1912年国外便有人提出利用声波清除受热面积灰的理论，直到70年代，该项技术的试验研究工作才得到发展。80年代中期到90年代我国研制开发了适用于电厂的声波吹灰器。1997年3月九江电厂在1号炉上成功应用了由河北国网江山电力设备有限公司研制生产的低频声波清灰除焦技术系统，随后又分别于1998年2月及1998年11月在2、3号炉上安装了该系统。本文对声波吹灰器在九江电厂的应用情况做一介绍。
      1　设备概况
      　　九江电厂共有2台400t／h炉，2台670t／h炉，总装机容量650
      MW。1、2号炉系上海锅炉厂生产的SG－400／13．7－M410型煤粉炉，设计燃用烟煤。原在锅炉炉膛出口水平烟道的对流过热器处两侧对称安装2台cc－I长伸缩蒸汽吹灰器，在炉本体左、右墙和前墙分别安装12台Rc－III型短伸缩旋转吹灰器。3、4号炉为DG670／13．7－8型煤粉炉。该炉原在燃烧器区域及上部共布置了36只短伸缩式蒸汽吹灰器，在折焰角上部布置8只长伸缩式蒸汽吹灰器，在尾部竖井布置了8只固定旋转式蒸汽吹灰器。
      　　近几年来，由于煤质的变化，运行煤种与设计煤种不符，造成运行中的锅炉受热面经常发生不同程度的结焦现象。其中对流过热器处结焦尤为严重，形成管排与管排横向节矩堵焦，不但增加了烟道阻力，严重时使锅炉降低出力运行；同时由于热交换性能变差，致使排烟温度升高，锅炉效率降低。由于对流过热器管壁长期结焦，外壁氧化皮较厚，管子球化程度升级，机械强度下降，致使在运行中造成过热器超温而发生爆管泄漏，影响了锅炉的安全经济运行。同时每次锅炉清焦时，要耗费大量人力和物力，且有时不易清扫干净，而原蒸汽吹灰器系统由于存在操作复杂、设备故障多、维修量大等缺点，长期以来无法正常投入使用。为了解决和防止锅炉受热面在运行中结焦积灰问题，提高锅炉运行的安全性、经济性，在大量调研收资的基础上，我厂选用了低频声波（蒸汽型）吹灰器。根据炉内结焦积灰情况于1997年3月，1998年2月和1998年11月分别在1、2、3号炉上安装了6台、8台和12台低频声波吹灰器，经过长期连续运行，均取得了良好的清灰除焦效果，为锅炉的安全、经济运行提供了可*保证。
      2　声波吹灰技术系统简介
      2．1　声波吹灰机理及实现
      　　锅炉运行过程中，由于灰粒子的表面引力、粒子之间及粒子与炉内管壁之间的粘结力、分子附着力、静电引力以及化学亲合力等多方面的作用，在炉膛及烟道各部位的换热面上就会逐渐形成积灰结焦。烟气中的灰粒是一种宽筛分组成，但大部分都＜220μm，其中多数为10－30μm的微粒。当烟气横向冲刷受热面时，管子的背风面产生旋涡，将许多小尘粒吸附进去，灰粒依*分子和静电引力吸附在管壁上，灰粒越小其单位重量的表面积就越大，因而相对分子和静电引力就越大。小于3－5μm的灰粒与管壁接触时，其分子引力大于本身重量，从而使其吸附在管壁上；另外烟气中的灰粒可以被感应而带有静电荷，当带电的灰粒与管壁接触时，静电引力大于灰粒自身重力的颗粒便会吸附在管壁上。一般情况＜10μm带电灰粒都会被吸附住，有时＜20－30μm的带电灰粒也能吸附灰管壁上。但大的灰粒不但不会吸附在管壁上，而且还有可能会冲击管壁，使积灰减轻，声波吹灰正是利用这一原理进行除灰的。
      　　在声场中，细小尘粒可以凝并成大颗粒已被证实。声波引起的振动，致使不同大小（或不同密度）的尘粒被带动的程度不同，从而产生不同的移动速度。小尘粒由于质量小将参与大幅度的声波振动，并与难以振动的大尘粒相碰撞，在静电作用下凝并。凝并增大了粉尘粒径，从而达到减轻和清除积灰的目的。
      　　另外，声波作为一种以能量形式存在的机械波，还可以使积灰表面产生附加振动而进行除灰<