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【摘要】高能燃气脉冲吹灰装置是根据乙炔爆炸的机械冲击、声波辐射、热清洗作用合理的设计吹灰装置系统及加速脉冲罐的结构、尺寸、形状，从而获得可控的吹灰强度，达到最佳吹灰效果。实际加装到锅炉上后，平均降低烟温100～120℃，且无需停炉即可保证锅炉在高效率状态下运行，热效率提高5%，降低单耗2.8kg/t，节约了大量的资金。
【关键词】高能燃气脉冲吹灰装置 锅炉 乙炔 脉冲 吹灰 烟温 研究 应用
华油实业公司现有11台9.2t锅炉和4台23t锅炉，所用燃料为渣油，油质中灰分含量高，造成积灰较多，烟温上升较快，造成吹灰次数多，影响锅炉热效率，增加了成本，这对锅炉运行是十分不利的，而传统的吹灰方法在效果和经济性上都不能令人满意。随着锅炉的使用年限增加，对流段翅片管吸热效果逐年渐差，目前燃油锅炉烟温在315℃以上，这些烟气携带了大量热量被排放到大气中，排烟热损失是锅炉最大一项热损失，目前锅炉热效率为75%～80%之间，提高锅炉热效率是锅炉运行的当务之急。为解决上述问题，主要从高能燃气脉冲吹灰入手，减少锅炉热损失，节约能源。
1 高能燃气脉冲吹灰装置的技术原理1.1 爆炸吹灰的基本原理
因为乙炔气体爆炸极限范围较宽（爆炸极限为1.5%～82%），易于掌握，且可在较大范围内调节吹灰强度，所以采用乙炔爆炸吹灰。
乙炔与空气按爆炸极限内的比例混合后经点火燃烧，其反应式为：
从反应式中看出，乙炔爆炸后产生二氧化碳和水在特殊装置中混合，经高频点火，产生爆燃，气体急剧膨胀，产生高温、高压的爆燃气体。该燃烧气体，在特殊结构的加速脉冲罐体内得到加速和加强，蓄积了极高的能量，经过喷嘴以冲击动能、热能和声能的形式进入炉内，作用在锅炉受热面上的积灰层上，使积灰脱落，被烟气带出炉外。
合理的设计吹灰装置系统及加速脉冲罐的结构、尺寸、形状，从而获得可控的吹灰强度，达到最佳吹灰效果。1.2 爆炸吹灰的作用机理1.2.1 机械冲击作用
混合气经点燃后，体积瞬间发生急剧增益，经加速脉冲罐的激发，产生较高的压力（通常1～10kg/cm2），较高的速度（300～350m/s），经喷嘴进入炉内，其动能已冲击波的形式作用于受热面积灰表面并经多次折射，使积灰脱落飞扬。同时，受热面管子发生振动，使附着在管子表面的积灰破裂、脱落，其作用类似与机械振打，但其效果远比机械振打强，且作用时间极短（毫秒级），对受热面无任何损坏，这种作用特别适合于坚硬的结层积灰。
1.2.2 声波辐射作用
当爆燃气体进入炉体时，产生巨大响声，是能量以声能释放出来的体现。
由运行实验可知，在距喷油嘴6～7m处，其声压级保持在160dB以上。而目前国际、国内采用的声波除灰装置，距喷油嘴轴线1m处的声压级只达到150～156dB。
由于本装置采用的声波频率高、能量大，因此进入炉膛后，不易衰减，并以辐射状向炉膛的各个方向传播，通过声能的作用，使这些区域的受热管表面积灰层产生振荡。由于声波振荡的反复作用，使积灰松散、破裂、脱落。
1.2.3 热清洗作用
混合气体点火爆燃后，产生高温高压燃气。当高温燃气射向积灰层时，可以使积灰软化，粘结强度降低，在高压气流吹扫下，灰层破碎脱落。则对于燃油锅炉、炼钢厂、加热炉和余热炉的粘结性积灰尤为有效。
2 高能燃气脉冲吹灰装置的工艺
控制系统由触摸屏、可编程序控制器、电动阀、压力流量计量元件、点火装置等组成，可实现自动、半自动及手动控制。该系统具有良好的安全性、稳定性，既降低了操作者的劳动强度又提高了生产效率。
3 高能燃气脉冲吹灰装置的现场实施情况
设备现场安装后，手动点火，接通风机，将压力控制在8kPa，流量控制在100m3/ h，打开乙炔气阀，压力控制在0.1～0.2Pa之间，启动制动控制程序，依次从1—4点开始试验。试验会出现以下结果；第一点吹灰面达到70%以上，第二点达到80%以上，第三点达到85%以上，第四点达到82%以上。
根据注汽锅炉尾部受热面特点，确定乙炔充气时间、压力、风压、流量。
采用现场操作方法，按着操作程序进行试验：将脉冲加速器固定在注汽锅炉尾部受热面；用快速联接管，将混合加量与加速器连接；确定移动式吹灰器位置；调整好各参数。
将控制程序确定的手动方式，由于在线试验指标为注汽锅炉的排烟温度，记录1到4点的试验结果。
将控制程序确定的自动设置，根据注汽锅炉的尾部积灰性质，采用进行单循环，记录每次循环的试验数据。
4 效果分析
使用高能脉冲吹会装置以来，经生产实际应用中检验，发现该系统起到了很好的效果，实施一次该措施可以：平均降低烟温100～120℃，在锅炉运行中大幅度的降低烟温，且无需停炉即可保证锅炉在高效率状态下运行。
高能燃气脉冲吹灰装置一次性投入31万元，以单炉计算，该技术使用的乙炔为298元/瓶，每瓶乙炔可吹灰三次，每炉每月平均吹灰两次，则单炉年吹灰投入资金为2384元。
该装置可平均降低烟温110℃，热效率提高5%，降低单耗2.8kg/t，按每炉年注汽量10万方计算，则年节约燃油296.8。
按燃油费用2000元/吨计算，则可节约59.3万元。每炉年节约燃油费用59.3万元。投入产出比为0.53。
可见加装该装置第一年初即可收回成本，全年节约28.06万元。
5 结论
（1）解决了锅炉吹灰效果不好、吹灰费用高的问题，为公司的整体效益做出了贡献。
（2）加装的高能燃气脉冲吹灰装置具有良好的工作安全性与稳定性，避免了吹灰现场中人和物的不安全因素。
（3）加装的高能脉冲吹灰装置具有较高的自动化程度，可实现手动、半自动、全自动控制，降低了操作人员的劳动强度，提高了劳动生产率。
参考文献
[1] 刘俊然.燃气高能脉冲吹灰装置的性能及其应用[J].机械工程与自动化，2005（5）
[2] 姚纪恒 冯景源 罗红新.锅炉蒸汽吹灰、声波吹灰和高能燃气脉冲吹灰的技术经济比较[J].锅炉技术，2001（12）
[3] 徐啸虎.燃煤锅炉吹灰优化的研究及系统开发[D].东南大学，2003
[4] 周克毅.锅炉积灰损失与吹灰时间间隔[J].东南大学学报，1994（11）
作者简介
王忠伟（1965-），男，工程师，大庆石油学院采油工程专业，现为辽河石油勘探局华油公司热注一公司副经理。
【关键词】高能燃气脉冲吹灰装置 锅炉 乙炔 脉冲 吹灰 烟温 研究 应用
华油实业公司现有11台9.2t锅炉和4台23t锅炉，所用燃料为渣油，油质中灰分含量高，造成积灰较多，烟温上升较快，造成吹灰次数多，影响锅炉热效率，增加了成本，这对锅炉运行是十分不利的，而传统的吹灰方法在效果和经济性上都不能令人满意。随着锅炉的使用年限增加，对流段翅片管吸热效果逐年渐差，目前燃油锅炉烟温在315℃以上，这些烟气携带了大量热量被排放到大气中，排烟热损失是锅炉最大一项热损失，目前锅炉热效率为75%～80%之间，提高锅炉热效率是锅炉运行的当务之急。为解决上述问题，主要从高能燃气脉冲吹灰入手，减少锅炉热损失，节约能源。
1 高能燃气脉冲吹灰装置的技术原理1.1 爆炸吹灰的基本原理
因为乙炔气体爆炸极限范围较宽（爆炸极限为1.5%～82%），易于掌握，且可在较大范围内调节吹灰强度，所以采用乙炔爆炸吹灰。
乙炔与空气按爆炸极限内的比例混合后经点火燃烧，其反应式为：
从反应式中看出，乙炔爆炸后产生二氧化碳和水在特殊装置中混合，经高频点火，产生爆燃，气体急剧膨胀，产生高温、高压的爆燃气体。该燃烧气体，在特殊结构的加速脉冲罐体内得到加速和加强，蓄积了极高的能量，经过喷嘴以冲击动能、热能和声能的形式进入炉内，作用在锅炉受热面上的积灰层上，使积灰脱落，被烟气带出炉外。
合理的设计吹灰装置系统及加速脉冲罐的结构、尺寸、形状，从而获得可控的吹灰强度，达到最佳吹灰效果。1.2 爆炸吹灰的作用机理1.2.1 机械冲击作用
混合气经点燃后，体积瞬间发生急剧增益，经加速脉冲罐的激发，产生较高的压力（通常1～10kg/cm2），较高的速度（300～350m/s），经喷嘴进入炉内，其动能已冲击波的形式作用于受热面积灰表面并经多次折射，使积灰脱落飞扬。同时，受热面管子发生振动，使附着在管子表面的积灰破裂、脱落，其作用类似与机械振打，但其效果远比机械振打强，且作用时间极短（毫秒级），对受热面无任何损坏，这种作用特别适合于坚硬的结层积灰。
1.2.2 声波辐射作用
当爆燃气体进入炉体时，产生巨大响声，是能量以声能释放出来的体现。
由运行实验可知，在距喷油嘴6～7m处，其声压级保持在160dB以上。而目前国际、国内采用的声波除灰装置，距喷油嘴轴线1m处的声压级只达到150～156dB。
由于本装置采用的声波频率高、能量大，因此进入炉膛后，不易衰减，并以辐射状向炉膛的各个方向传播，通过声能的作用，使这些区域的受热管表面积灰层产生振荡。由于声波振荡的反复作用，使积灰松散、破裂、脱落。
1.2.3 热清洗作用
混合气体点火爆燃后，产生高温高压燃气。当高温燃气射向积灰层时，可以使积灰软化，粘结强度降低，在高压气流吹扫下，灰层破碎脱落。则对于燃油锅炉、炼钢厂、加热炉和余热炉的粘结性积灰尤为有效。
2 高能燃气脉冲吹灰装置的工艺
控制系统由触摸屏、可编程序控制器、电动阀、压力流量计量元件、点火装置等组成，可实现自动、半自动及手动控制。该系统具有良好的安全性、稳定性，既降低了操作者的劳动强度又提高了生产效率。
3 高能燃气脉冲吹灰装置的现场实施情况
设备现场安装后，手动点火，接通风机，将压力控制在8kPa，流量控制在100m3/ h，打开乙炔气阀，压力控制在0.1～0.2Pa之间，启动制动控制程序，依次从1—4点开始试验。试验会出现以下结果；第一点吹灰面达到70%以上，第二点达到80%以上，第三点达到85%以上，第四点达到82%以上。
根据注汽锅炉尾部受热面特点，确定乙炔充气时间、压力、风压、流量。
采用现场操作方法，按着操作程序进行试验：将脉冲加速器固定在注汽锅炉尾部受热面；用快速联接管，将混合加量与加速器连接；确定移动式吹灰器位置；调整好各参数。
将控制程序确定的手动方式，由于在线试验指标为注汽锅炉的排烟温度，记录1到4点的试验结果。
将控制程序确定的自动设置，根据注汽锅炉的尾部积灰性质，采用进行单循环，记录每次循环的试验数据。
4 效果分析
使用高能脉冲吹会装置以来，经生产实际应用中检验，发现该系统起到了很好的效果，实施一次该措施可以：平均降低烟温100～120℃，在锅炉运行中大幅度的降低烟温，且无需停炉即可保证锅炉在高效率状态下运行。
高能燃气脉冲吹灰装置一次性投入31万元，以单炉计算，该技术使用的乙炔为298元/瓶，每瓶乙炔可吹灰三次，每炉每月平均吹灰两次，则单炉年吹灰投入资金为2384元。
该装置可平均降低烟温110℃，热效率提高5%，降低单耗2.8kg/t，按每炉年注汽量10万方计算，则年节约燃油296.8。
按燃油费用2000元/吨计算，则可节约59.3万元。每炉年节约燃油费用59.3万元。投入产出比为0.53。
可见加装该装置第一年初即可收回成本，全年节约28.06万元。
5 结论
（1）解决了锅炉吹灰效果不好、吹灰费用高的问题，为公司的整体效益做出了贡献。
（2）加装的高能燃气脉冲吹灰装置具有良好的工作安全性与稳定性，避免了吹灰现场中人和物的不安全因素。
（3）加装的高能脉冲吹灰装置具有较高的自动化程度，可实现手动、半自动、全自动控制，降低了操作人员的劳动强度，提高了劳动生产率。
参考文献
[1] 刘俊然.燃气高能脉冲吹灰装置的性能及其应用[J].机械工程与自动化，2005（5）
[2] 姚纪恒 冯景源 罗红新.锅炉蒸汽吹灰、声波吹灰和高能燃气脉冲吹灰的技术经济比较[J].锅炉技术，2001（12）
[3] 徐啸虎.燃煤锅炉吹灰优化的研究及系统开发[D].东南大学，2003
[4] 周克毅.锅炉积灰损失与吹灰时间间隔[J].东南大学学报，1994（11）
作者简介
王忠伟（1965-），男，工程师，大庆石油学院采油工程专业，现为辽河石油勘探局华油公司热注一公司副经理。