摘要：為解決DG260-9.81/540-1型循環流化床鍋爐尾部受熱面積灰嚴重，原有聲波吹灰器不能有效清除積灰，造成排煙溫度升高，鍋爐熱效率降低的問題。本公司將原有的聲波吹灰器改造成脈沖吹灰器，改造后，鍋爐尾部受熱面積灰情況明顯改觀，鍋爐排煙溫度接近設計值，對同類型循環流化床鍋爐吹灰器的選用有一定的借鑒作用。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；受熱面；積灰；聲波吹灰器；脈沖吹灰器

  1 引言

對燃用無煙煤鍋爐而言，尾部受熱面積灰是不可避免的。沉積在鍋爐受熱面上的積灰層的導熱系數為0.0581—0.116W/㎡·℃,而鍋爐受熱面金屬管壁的導熱系數為46.5—58.1W/㎡·℃，積灰層的導熱系數比金屬管壁的導熱系數低500—800倍。因此，在鍋爐受熱面積灰的情況下，積灰層帶來的附加熱阻也會嚴重影響鍋爐受熱面內外熱量的傳遞，使排煙溫度升高，鍋爐熱效率降低，同時鍋爐受熱面的積灰還會增加煙氣阻力，提高廠用電率。

該公司2×50MW抽凝式供熱機組，配DG260-9.81/540-1型高溫高壓循環流化床鍋爐，在尾部煙道依次布置有雙繞蛇形管束高溫過熱器、雙繞順列逆流布置的低溫過熱器、雙圈繞順列布置的三管組省煤器和臥式順列三回程管式空氣預熱器?？諝忸A熱器出口設計煙溫147℃。

      2 鍋爐聲波吹灰器運行情況

在鍋爐投產時，其尾部煙道內的各組受熱面共配備了A公司的18臺SCK-18A小聲波吹灰器。調試運行一段時間，發現吹灰效果很差，雖然采取了增加吹灰的時間與頻次，但是兩臺鍋爐排煙溫度還是居高不下，在夏季溫度較高的環境，鍋爐滿負荷運行時，排煙溫度最高超過230℃，嚴重降低了鍋爐的熱效率。

2007-2008年對鍋爐吹灰系統進行技改，每臺鍋爐各加裝了6臺大功率BS-201旋笛式聲波吹灰器后，尾部受熱面積灰的狀況雖有所緩解，但鍋爐的排煙溫度依然偏高，最高達174℃，仍超過設計值約27℃。

鍋爐正常運行時，旋風分離器出口煙溫均接近或稍高于設計值，而尾部煙道內的過熱器、省煤器及空預器的出口煙溫則明顯高于設計值。綜合各方面的影響因素，初步斷定受熱面積灰嚴重是造成排煙溫度高的主要原因。

  3 鍋爐尾部受熱面積灰產生的原理及措施

循環流化床鍋爐灰濃度的比較大，如果使用傳統的蒸汽吹灰器,會增加煙氣的濕度,在低負荷時易造成受熱面積灰板結,并加劇空預器的低溫腐蝕。

從鍋爐尾部受熱面的狀況來看，所有尾部受熱面均有不同程度的積灰，尤其是省煤器和空氣預熱器積灰較為嚴重，上下管排間幾乎堵滿積灰，顯然原有的聲波吹灰器沒有起到應有的作用。

通過反復觀察，我們發現在省煤器和空預器管排的背風面存在大量的積灰，即使是比較靠近吹灰器的部位也同樣存在不同程度的積灰。如下圖所示，最上面2～3排管表面比較干凈，而下面的管排在上下管間存有大量的積灰，絕大部分上下管排間隙中已堵滿積灰。

由于該型鍋爐受熱面大部分采用順列管排，而且管排橫向間距大于縱向間距，因此在縱向的兩列管排間存在一個順暢的氣流通道。這樣的設計可以有效減少煙氣的流通阻力，降低機組能耗。但這樣的結構卻不利于聲波吹灰。因為高速流動的煙氣會在上下兩管間形成回流區吸引飛灰向此處積聚，而聲波吹灰因能量較低且順于煙氣流向，作用于管排表面的能量已十分有限，雖然可以抑制飛灰的聚集，但卻無法完全阻止，下面管排迎風和背風面的積灰不能及時清除從而形成如圖所示的管間積灰。此類積灰掩埋了管排近1/3的表面積，并阻擋煙氣的橫向流動，將管排隔成了一個個縱向煙氣走廊，由于熱阻增加，換熱效率大大降低。這是鍋爐排煙溫度居高不下的主要問題所在，見圖1聲波吹灰器吹灰示意圖。

圖1  聲波吹灰器吹灰示意圖

       4 采用新型節能高效脈沖裝置及安裝使用

通過調研，采用JD智能單元脈沖吹灰器對受熱面積灰進行吹掃可有效降低循環流化床鍋爐的排煙溫度。 2011年11月該廠結合#1鍋爐A級檢修，拆除了旋笛式聲波吹灰器，實施JD智能單元脈沖吹灰器的改造，旋笛式聲波吹灰器型號、JD智能單元脈沖吹灰器設備技術規范，見表1。

表1  吹灰器設備技術規范

該脈沖吹灰器的顯著優點，其產生的沖擊波攜帶有較高的能量，并伴有高速膨脹氣流。沖擊波的物理性狀屬球面波，嚴格意義上講本身無方向性。但沿沖擊波波振面上的能量分布密度卻是矢量值，受爆振源所處狀態和空間等物理條件的影響而不同。但通過脈沖發生器及發射噴口的結構設計，可使所產生的沖擊波強度及能流方向完全受控。

圖2  脈沖吹灰器吹灰器示意圖

在脈沖噴口的控制下，沖擊波的主要能量被集中在朝向受熱面管排的波陣面半球上，見圖2。 沖擊波同樣具有波動的一切特性，與普通聲波吹灰器不同的是，沖擊波能量集中，強度衰減較慢。沖擊波經過管排時其波動強度不會明顯減小，幾乎對管排周向的整個表面發生同樣強度的作用，因此對管排間各方向的積灰都具有很好的清理作用。由此分析，對于順列管排的受熱面采用智能單元式燃氣脈沖吹灰系統可產生良好的脈沖吹灰效果，安裝位置及數量見表2。

表2  #1鍋爐脈沖發生器及噴口的位置布置

空氣使用壓縮空氣，可從現場現有的壓縮空氣母管中引出。燃氣氣源使用乙炔鋼瓶，乙炔瓶定置于0m層。 

混合氣管路為Ф60×5或Ф57×3.5無縫管；空氣管路為Ф32×3無縫管，乙炔管路為Ф20×2.5無縫管，脈沖吹灰裝備配置及管線工藝見圖3。

圖3  脈沖吹灰裝備配置及管線工藝

脈沖吹灰器噴口與爐墻的連接結構見圖4，在過熱器處采用密封盒加套管的結構，即在吹灰口周圍包墻管上加裝矩形密封盒，中間裝套管，套管和密封盒間的空腔內填充保溫材料。在省煤器和空氣預熱器區直接加裝穿墻套管，套管焊接在爐墻護板上。發射管由專用的內外格蘭夾持固定，外格蘭直接焊接在密封盒上或護板上，內外格蘭之間填充足夠的石棉繩等密封材料并壓緊，保證密封，并使發射管與爐墻保持柔性連接，以避免振動對設備及鍋爐爐墻的影響。

圖4 脈沖吹灰器噴口與爐墻的連接結構

除了對脈沖噴口安裝位置的爐墻及包覆墻做相應的改造外，無需對原設備系統做任何改動。

  5 脈沖吹灰器改造應用后的效果

5.1  降低排煙溫度

自改造后脈沖吹灰器運行穩定，鍋爐排煙溫度夏季平均為146.1℃，比設計的排煙溫度147℃降低0.9℃，比改造前的排煙溫度174℃低26.9℃， 隨著排煙溫度的降低，鍋爐煤耗也明顯減少，有效提高了鍋爐的整體效率，見圖5。

圖5  #1鍋爐脈沖吹灰器改造前后排煙溫度（℃）

5.2 節能減排效果明顯。

(1)排煙溫度年平均降低26℃。可提高鍋爐效率1.38%，供電煤耗降低約4.32g/kWh，年滿負荷運行按300天計算（標煤不含稅價格770元/噸進行測算），年節約標煤約1555.2t、年可節約154萬元燃料成本。 

(2)燃氣脈沖吹灰器吹灰每天運行3次，單路投入5個脈沖/次，每天消耗乙炔氣量約2瓶（壓縮空氣<15Nm³、電耗0.3kW忽略不計），乙炔氣價格按90元/瓶,則年平均運行費用為：

90元/瓶×2瓶/天×300天=5.4萬元/年

(3) 年增加經濟效益

154萬元-5.4萬元=148.96萬元

5.3 降低員工勞動工作強度。

脈沖吹灰器自動化程度較高，通過PLC控制可實現遠程控制，且運行平穩，故障率低于，基本達到免維護，有效提高設備的可靠性。

5.4系統簡化。

脈沖吹灰設備自成系統，獨立工作，僅與現場壓縮空氣系統相連，與機組本體設備無任何硬件關聯，其有效吹灰強度也被設計在限定的安全范圍內，因此，脈沖吹灰系統對現場其它設備無任何影響。

5.5環保降噪。

脈沖吹灰系統運行中無有毒有害物質排放，脈沖爆燃所產生的噪聲，比聲波吹灰器降低5dB,未超出國家環境保護標準要求的范圍，因而對環境無影響，有效降低作業環境職業病危害因素。

該公司#1鍋爐吹灰系統改造22臺JD智能單元式脈沖吹灰器后，運行穩定，基本達到免維護，設備可靠性得到了保證，排煙溫度、節能減排達到預期效果，投資回報率高，做到當年投資，當年就可以收回。

參考文獻：

     [1] JD-單元式智能型說明書

     [2] 50MW機組鍋爐運行規程