1　存在的問題

廣東省某水泥廠4 500 t/d生產(chǎn)線配套9 MW純低溫余熱發(fā)電，所配套余熱鍋爐設計進煙風溫度550 ℃，過熱器出口設計煙溫310 ℃，額定蒸汽量20 t/h，進口蒸汽溫度210 ℃，出口蒸汽溫度450 ℃。設備投運2年以來，窯頭過熱器（型號為170AY01-2-1-0）積灰非常嚴重，該過熱器有上下兩層受熱面，下層為光管，上層為鰭片管。運行2年半后，煙氣溫度因為積灰提高了15 ℃。每次停爐檢查都需要人工清理。圖1為運行2年半后的光管和鰭片管的積灰情況。

目前，水泥行業(yè)余熱鍋爐吹灰裝置有以下幾種類型，可通過分析其優(yōu)缺點選擇合適的吹灰裝置。

2　幾種吹灰器的形式及特點

2.1　機械振打清灰

機械振打清灰是一種傳統(tǒng)的清灰方式，由傳動裝置、擺動裝置和彈簧砧組件裝置組成，落錘是由傳動裝置轉動，轉到一定位置時，通過拔叉帶動擺動裝置提升到一定高度時，使擺錘自由落下，撞擊在彈簧砧的導力軸上，同時產(chǎn)生一個合適的振打頻率，使水冷壁固有頻率的振動模態(tài)被充分地激勵出來，得到最大的有效振動，取得最佳清灰效果。

優(yōu)點：結構簡單，控制靈活方便，在傳統(tǒng)設備上應用廣泛，對浮灰效果好。缺點：機械裝置故障率高，維修量大，隨著傳動桿距離能量有衰減，對黏性灰的清灰效果差。

2.2　蒸汽吹灰器

蒸汽吹灰器也是一種傳統(tǒng)的清灰方式，依靠高溫蒸汽強大的動能釋放，直接對受熱面進行噴吹，大量應用在電力行業(yè)的大型機組。

優(yōu)點：可以直接對受熱面進行吹灰，適應性強，對結焦結渣灰、黏性灰的效果也很好。缺點：設備易卡澀，故障率高，對維護要求較高，對吹灰部位管道有吹損。

2.3　聲波吹灰器

聲波吹灰器是近年發(fā)展起來的吹灰器，在水泥廠余熱鍋爐應用廣泛。其原理是依靠聲波的振動帶動煙氣中積灰的振動，然后積灰隨煙氣帶走。

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優(yōu)點：聲波相對沒有方向性，屬于無死角清灰，每個位置和角度都能收到聲波振動；只需要壓縮空氣即可產(chǎn)生聲波，設備運行安全性好；耗電量可以忽略不計，運行成本低。缺點：聲波吹灰器振動清灰受灰特性的影響較大，如對黏性灰和結焦性黏灰的清灰效果比較差，只適合浮灰。

2.4　燃氣激波吹灰器

燃氣激波吹灰器是燃氣（一般用乙炔）和空氣按一定比例配比后，通過點火器點火，在激波發(fā)生罐中發(fā)生微爆炸，從而產(chǎn)生沖擊波，作用在受熱面積灰上，將積灰清理干凈。

優(yōu)點：吹灰力度大，噴口對應位置吹灰效果好。缺點：因為噴口固定，方向性強，存在吹灰盲區(qū)；運行成本高，乙炔作為微爆的燃料，消耗量較大；有安全隱患，存在啞炮、回火等現(xiàn)象；如果安裝角度或位置不當，可能損壞爐墻，且直吹部位有吹損。

2.5　氣能激波旋轉吹灰器

氣能激波旋轉吹灰器是一種以壓縮空氣（氮氣）為介質，采用瞬間泄壓釋放技術，利用瞬間產(chǎn)生超音速流體激波（沖擊波）的能量，清除鍋爐積灰的新型吹灰器。其采用具有特殊結構的激波發(fā)生器，每次脈沖產(chǎn)生持續(xù)時間大于100 ms，噴管管內(nèi)激波強度可達5馬赫。

其原理是管內(nèi)平面正激波出噴口后，形成球面激波，球面激波直徑不斷增大，其球心沿噴口軸線向前運動，同時隨著球面激波直徑的增大，強度不斷衰減，最后減弱為聲波。在鍋爐煙道的有限空間內(nèi)，激波會因煙道四壁產(chǎn)生反射、折射，在受熱面管束間產(chǎn)生透射、折射、反射，在有限的空間內(nèi)，激波的有效作用空間會比自由空間場內(nèi)的增大。激波會在積灰與基底的物理界面發(fā)生反射，并能通過折射而導入積灰內(nèi)部，激波劇烈的壓力縱波對積灰產(chǎn)生一種先壓后拉的作用，使積灰破裂，導入積灰中的折射激波還會在灰體中產(chǎn)生橫波，和入射波及反射波相互作用，使積灰脫離基底。

同時在噴口由于激波及高速氣流沖擊，產(chǎn)生極為強勁的噴口噪聲，距噴口1 m處，聲強為160~170 dB，會對積灰結焦在受熱面的附著狀態(tài)產(chǎn)生分離效應，并使積灰、結焦產(chǎn)生疲勞斷裂和破碎傾向。噴口噴射出的壓縮空氣到達受熱面管壁后，使其上所附著的灰垢層、結焦產(chǎn)生碎裂、脫落傾向。

噴口隨激波后噴射出高速氣流（速度＞音速），直射、折射和反射氣流動能直接作用于積灰、結焦層，使依附在受熱面表面的積灰、結焦因受氣流機械外力作用直接脫離。

優(yōu)點：氣能激波強度大，吹灰效果好；噴頭可旋轉，可以無死角吹灰；運行只需要壓縮空氣即可，而且消耗量非常小，運行成本幾乎可以忽略不計；只需要壓縮空氣設備，保證了安全；吹灰位置不固定，對管道沒有吹損；吹灰強度可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整，靈活性強；設備故障率低。缺點：幾乎沒有缺點。只對氣源壓力有要求，建議0.6~0.7 MPa，一般工廠的壓縮站空氣可滿足要求。單點每次激波釋放僅需要0.6~0.7 MPa的壓縮空氣0.12 m3，成本僅為0.075元（按電費1元/kWh計）。根據(jù)積灰情況，每個班循環(huán)吹灰1~2次即可。

3　吹灰方案的確定及吹灰效果

考慮到該廠蒸發(fā)器有鰭片管，擔心聲波的效果弱；而蒸汽吹灰故障率太高，效果也不理想，所以將該方案排除掉。最后對燃氣激波和氣能激波旋轉方案進行詳細對比分析，見表1。

最終確定方案為在兩層受熱面中間布置2臺氣能激波旋轉吹灰器，安裝方案見圖2。

使用半年后，光管蒸發(fā)器、鰭片管蒸發(fā)器吹灰效果見圖3。

改造后的運行參數(shù)如下：

1）鍋爐運行可以帶負荷19~25 t/h（設計額定負荷20 t/h），帶負荷能力明顯加強。

2）進口煙風溫度570~580 ℃，出口煙風溫度295~308 ℃，比改造前降低了20~30 ℃。

3）進口煙氣溫度設計值550 ℃，出口煙氣溫度設計值310 ℃。與設計值相比，在進口煙氣溫度提高了20~30 ℃的情況下，出口煙氣溫度仍低于設計值。

以上3點和現(xiàn)場檢查的結果證明，通過吹灰器改造，過熱器換熱效率大大提高，達到了改造目標。

4　結束語

每種設備都有優(yōu)缺點，分別適用于不同的工況環(huán)境。在工程應用中，應該充分考慮設備特性與工況環(huán)境的適配性，以保證良好的吹灰效果；同時對于設備的投資金額、運行成本、維護費用也要充分考慮，以保證技改的投資回報率。事實證明，氣能激波旋轉吹灰器在水泥廠余熱鍋爐的工程應用可以滿足以上要求，具有良好的應用前景。

作者單位：

河北誠毅環(huán)保設備有限公司