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摘要：结焦和积灰无论是对锅炉炉膛，还是锅炉水冷壁、过热器受热面都产生不利的影响，而吹灰是一个有效的解决办法。吹灰器是利用一定的吹灰介质（蒸汽、声波、乙炔等）清扫受热面结焦或者积灰，使得其表面恢复清洁状态。目前电力行业常用的吹灰器一般为蒸汽吹灰器、压缩空气吹灰器、声波吹灰器和气脉冲吹灰器，本文主要就新型蒸汽声频清灰装置工作原理、设备结构、吹灰效果等方面进行了介绍。
关键词：吹灰器;声频;清灰
引言
某自备电厂配置华西能源工业股份有限公司2009年制造的高温、高压、自燃循环Π型布置、单汽包室内布置、紧身封闭、四角切圆燃烧的锅炉（型号：DGJ480/9.81-Ⅱ5），机组容量4*125MW空冷发电机组，锅炉尾部竖井烟道位置设置8台乙炔激波弱爆吹灰器，乙炔吹灰器在使用过程中存在倒运拆装乙炔罐，同时激波吹灰器运行过程中喷口凝结水堵灰可能导致哑炮、储罐炸裂等安全隐患，严重威胁到锅炉安全、稳定、经济运行;锅炉受热面积灰严重影响锅炉换热效率，烟道积灰严重，导致烟道过流截面变小，引风机出力增大，电耗增加，且检修人员常年需要对蒸汽及乙炔吹灰器检修维护，维护工作量较大。
为了彻底解决上述诸多问题，我公司于2019年6月份、2020年8月份组织对4台锅炉省煤器吹灰器进行技改，在锅炉尾部烟道竖井省煤器部位，安装8台新型蒸汽声频清灰装置，彻底解决了省煤器部位积灰问题，而且使锅炉尾部烟道烟气阻力大幅降低，锅炉排烟温度降低约3℃，同时杜绝乙炔罐拆装、运输过程中的安全隐患，杜绝每次停炉人工清灰。
1 新型蒸汽声频清灰装置工作原理
新型蒸汽声频清灰装置是根据道格拉斯多孔喷注发声及孔缝耦合原理，利用旋笛结构切割高压汽流形成断续脉冲声波，在管束空间内形成持续振荡，使空气产生强烈扰动，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，主要优点如下：
1.1经典道格拉斯多孔喷注发生结构紧凑，声频具有强烈衍射能力，360度清灰无死角，清灰效果明显。
1.2由于采用特殊的材质，结构和制造工艺，其声音频放大装置出口1米处可产生≥160dB的超强声波，清灰能量大。
1.3精确灰粒共振范围控制，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保持金属受热面光洁;
1.4蒸汽耗量为同类型蒸汽长吹的1/3-1/4，运行费用较低。
2 新型蒸汽声频清灰装置在省煤器中的应用
2.1省煤器设计
原省煤器部位因内部原因自然分割，而且左右侧吹灰孔位置有部分省煤器联箱阻挡。因此在省煤器部位拟利用前后墙分高低温两层安装共计8台新型蒸汽声频清灰装置，每层4台，前后各2台（如下图所示）。
2.2设备安装示意图
2.2.1新型清灰装置利用省煤器部位前后墙位置施工。
2.2.2该部位没有包墙管，音频放大装置深入炉内。
2.2.3音频放大号筒外沿与锅炉内墙距离不超过10cm，密封盒与炉墙护板密封焊接。
2.3系统汽源及参数
清灰装置汽源：蒸汽汽源在锅炉蒸汽吹灰调节阀前接出，通过调节阀调节汽源压力，
实际工作压力1.5-2.5MPa;温度≤360℃;蒸汽流量：40～50kg/min。
2.4.系统管路布置
系统取汽点就近吹灰母管，同时设置手动阀、调门、安全阀及电动开关阀，声频吹灰器运行压力单独进行调节控制（声频蒸汽吹灰器运行蒸汽压力为2.0Mpa）。主蒸汽管路吹灰系统经过高低温省煤器后接入疏水总管，主管道上连接设置8台蒸汽吹灰支系统，分别由手动阀，电动阀，过滤器，金属软管以及吹灰设备组成。
2.5运行方式及控制逻辑
2.5.1运行方式新型蒸汽脉冲式声频清灰装置采用程序控制设置（PLC控制系统），程控系统采用西门子可编程序控制器（PLC），通过程控柜面板上的启、停按钮实现锅炉清灰的自动控制和手动控制。由试验确定最佳运行周期，初步设定间隔24小时投运1次 ，每台次2min。清灰时，按烟气流动方向分组依次进行。
2.5.2电控系统设置
控制系统采用西门子公司的S7-200系列PLC控制模块，可与原蒸汽吹灰器并列运行，也可单独运行，实现单台锅炉清灰装置的自动运行与安全检测功能，整个控制系统的设计充分体现了控制，信息管理等设备控制思想的发展理念，具有投资性价比高，可靠性好、便于扩展，技术先进等优点。
2.5.3清灰控制逻辑
程序执行前判断疏水阀是否完全打开，总进汽阀是否完全关闭，待检测到阀门完全执行到位后的反馈信号后，程序可以开始执行。
3 新型蒸汽声频清灰装置创新点
3.1清灰过程安全可靠
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，而蒸汽声频清灰装置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，可以说蒸汽声频清灰装置是属于本质安全型的設备，从根本上解决了因吹灰而爆管的隐患。
3.2蒸汽耗量低、节能效果明显
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，因此每台次消耗的蒸汽量仅为蒸汽长吹灰器的1/4-1/6。
3.3检修及后期维护工作量较小
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。
4 结束语
新型蒸汽声频吹灰器在投运近一年来，经过运行期间对省煤器、低温过热器处的烟温进行跟踪观察，且在停运期间对省煤器内部进行检查时，管束无积灰、减薄情况，改造后的蒸汽声频吹灰器能满足生产需求，是蒸汽长吹灰器的升级换代产品，继承了蒸汽长吹清灰效果明显的优点，同时摒弃了蒸汽长吹极易吹损减薄受热面管排、吹灰能耗大、故障率高的缺点。
参考文献
[1]刘佳.声波清灰技术声场数值分析与仿真研究[D].沈阳：东北大学，2014：3-7.
[2]潘亚娣，司风琪，徐治皋，等.电站锅炉受热面灰污沉积模型.中国电机工程学报，2010，30（8）：63-66.
[3]师中新，宋光辉，熊全举，等.变音频吹灰器在静电除尘器上的应用.热力发电，2007，36（3）：88-89.
关键词：吹灰器;声频;清灰
引言
某自备电厂配置华西能源工业股份有限公司2009年制造的高温、高压、自燃循环Π型布置、单汽包室内布置、紧身封闭、四角切圆燃烧的锅炉（型号：DGJ480/9.81-Ⅱ5），机组容量4*125MW空冷发电机组，锅炉尾部竖井烟道位置设置8台乙炔激波弱爆吹灰器，乙炔吹灰器在使用过程中存在倒运拆装乙炔罐，同时激波吹灰器运行过程中喷口凝结水堵灰可能导致哑炮、储罐炸裂等安全隐患，严重威胁到锅炉安全、稳定、经济运行;锅炉受热面积灰严重影响锅炉换热效率，烟道积灰严重，导致烟道过流截面变小，引风机出力增大，电耗增加，且检修人员常年需要对蒸汽及乙炔吹灰器检修维护，维护工作量较大。
为了彻底解决上述诸多问题，我公司于2019年6月份、2020年8月份组织对4台锅炉省煤器吹灰器进行技改，在锅炉尾部烟道竖井省煤器部位，安装8台新型蒸汽声频清灰装置，彻底解决了省煤器部位积灰问题，而且使锅炉尾部烟道烟气阻力大幅降低，锅炉排烟温度降低约3℃，同时杜绝乙炔罐拆装、运输过程中的安全隐患，杜绝每次停炉人工清灰。
1 新型蒸汽声频清灰装置工作原理
新型蒸汽声频清灰装置是根据道格拉斯多孔喷注发声及孔缝耦合原理，利用旋笛结构切割高压汽流形成断续脉冲声波，在管束空间内形成持续振荡，使空气产生强烈扰动，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，主要优点如下：
1.1经典道格拉斯多孔喷注发生结构紧凑，声频具有强烈衍射能力，360度清灰无死角，清灰效果明显。
1.2由于采用特殊的材质，结构和制造工艺，其声音频放大装置出口1米处可产生≥160dB的超强声波，清灰能量大。
1.3精确灰粒共振范围控制，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保持金属受热面光洁;
1.4蒸汽耗量为同类型蒸汽长吹的1/3-1/4，运行费用较低。
2 新型蒸汽声频清灰装置在省煤器中的应用
2.1省煤器设计
原省煤器部位因内部原因自然分割，而且左右侧吹灰孔位置有部分省煤器联箱阻挡。因此在省煤器部位拟利用前后墙分高低温两层安装共计8台新型蒸汽声频清灰装置，每层4台，前后各2台（如下图所示）。
2.2设备安装示意图
2.2.1新型清灰装置利用省煤器部位前后墙位置施工。
2.2.2该部位没有包墙管，音频放大装置深入炉内。
2.2.3音频放大号筒外沿与锅炉内墙距离不超过10cm，密封盒与炉墙护板密封焊接。
2.3系统汽源及参数
清灰装置汽源：蒸汽汽源在锅炉蒸汽吹灰调节阀前接出，通过调节阀调节汽源压力，
实际工作压力1.5-2.5MPa;温度≤360℃;蒸汽流量：40～50kg/min。
2.4.系统管路布置
系统取汽点就近吹灰母管，同时设置手动阀、调门、安全阀及电动开关阀，声频吹灰器运行压力单独进行调节控制（声频蒸汽吹灰器运行蒸汽压力为2.0Mpa）。主蒸汽管路吹灰系统经过高低温省煤器后接入疏水总管，主管道上连接设置8台蒸汽吹灰支系统，分别由手动阀，电动阀，过滤器，金属软管以及吹灰设备组成。
2.5运行方式及控制逻辑
2.5.1运行方式新型蒸汽脉冲式声频清灰装置采用程序控制设置（PLC控制系统），程控系统采用西门子可编程序控制器（PLC），通过程控柜面板上的启、停按钮实现锅炉清灰的自动控制和手动控制。由试验确定最佳运行周期，初步设定间隔24小时投运1次 ，每台次2min。清灰时，按烟气流动方向分组依次进行。
2.5.2电控系统设置
控制系统采用西门子公司的S7-200系列PLC控制模块，可与原蒸汽吹灰器并列运行，也可单独运行，实现单台锅炉清灰装置的自动运行与安全检测功能，整个控制系统的设计充分体现了控制，信息管理等设备控制思想的发展理念，具有投资性价比高，可靠性好、便于扩展，技术先进等优点。
2.5.3清灰控制逻辑
程序执行前判断疏水阀是否完全打开，总进汽阀是否完全关闭，待检测到阀门完全执行到位后的反馈信号后，程序可以开始执行。
3 新型蒸汽声频清灰装置创新点
3.1清灰过程安全可靠
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，而蒸汽声频清灰装置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，可以说蒸汽声频清灰装置是属于本质安全型的設备，从根本上解决了因吹灰而爆管的隐患。
3.2蒸汽耗量低、节能效果明显
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，因此每台次消耗的蒸汽量仅为蒸汽长吹灰器的1/4-1/6。
3.3检修及后期维护工作量较小
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。
4 结束语
新型蒸汽声频吹灰器在投运近一年来，经过运行期间对省煤器、低温过热器处的烟温进行跟踪观察，且在停运期间对省煤器内部进行检查时，管束无积灰、减薄情况，改造后的蒸汽声频吹灰器能满足生产需求，是蒸汽长吹灰器的升级换代产品，继承了蒸汽长吹清灰效果明显的优点，同时摒弃了蒸汽长吹极易吹损减薄受热面管排、吹灰能耗大、故障率高的缺点。
参考文献
[1]刘佳.声波清灰技术声场数值分析与仿真研究[D].沈阳：东北大学，2014：3-7.
[2]潘亚娣，司风琪，徐治皋，等.电站锅炉受热面灰污沉积模型.中国电机工程学报，2010，30（8）：63-66.
[3]师中新，宋光辉，熊全举，等.变音频吹灰器在静电除尘器上的应用.热力发电，2007，36（3）：88-89.