弱爆炸波吹灰技术在锅炉尾部吹灰中的应用

孙长春

作者通联：神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司 北京市 100025

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神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司两台200MW的发电供热机组，各配备两台410t/h锅炉，由哈尔滨锅炉厂生产，型号HG-410/9.8-YM115。锅炉原设计煤种为大同混煤。因燃煤结构的调整，改烧神华煤。神华煤的特点是发热量高、挥发分高、灰分低，是优质的动力煤，但神华煤的含钙量高，易沾污受热面。由于煤种的改变造成了锅炉省煤器和空气预热器积灰堵灰加剧，原有的蒸汽吹灰效果不佳，影响了锅炉的安全运行。

一、锅炉尾部受热面积灰原因分析

1.燃烧煤质影响因素

神华煤含钙高与湿度较大的烟气结合后形成积灰较坚硬，锅炉省煤器、空气预热器采用蒸汽吹灰，锅炉在高负荷时（350～410t/h）每班吹灰两次，低负荷时，每班吹灰一次，每次吹灰约用时110min，大约耗用7t多蒸汽。吹灰时造成烟气湿度增大，加剧了灰对受热面的沾污。吹灰次数过多使烟气中水蒸汽含量高，造成了锅炉省煤器管积灰和空气预热器堵灰严重。

2.吹灰蒸汽影响因素

吹灰蒸汽系统疏水阀在暖管时全开，暖管结束后全关，两个疏水阀前后布置，前一疏水阀对水冷壁和过热器吹灰器疏水，后一疏水阀对省煤器吹灰器疏水。吹灰顺序是先水冷壁，再过热器，最后省煤器。省煤器的吹灰蒸汽经过1h的等待冷却，管道内已有凝结水存在,吹省煤器时部分吹灰器带水，形成湿泥灰状态，这也是尾部受热面堵灰的重要原因。

3.排烟温度影响因素

由于省煤器和空气预热器积灰堵灰加剧，致使锅炉排烟温度升高，4台锅炉排烟温度在146℃左右（100%额定负荷时，锅炉排烟温度设计值为135℃），比设计值高出10℃左右。对于燃用灰沾污倾向大的煤种时，蒸汽吹灰造成瞬时部分烟气的湿度增大，更增加了在锅炉尾部受热面上粘结灰的机率。

二、弱爆炸波吹灰器工作原理及其系统构成

经过对电厂锅炉吹灰方式进行调研发现，弱爆炸波吹灰方式是目前解决锅炉尾部积灰的最佳措施。

1.弱爆炸波吹灰器工作原理

弱爆炸波吹灰器的工作原理是按一定比例预混的可燃气体在特别设计的燃烧室中快速燃烧，形成一定的压力脉冲，并产生高速射流和冲击波，由于冲击波能量比较集中，并且伴随着高速气流的冲刷和强烈的频带较宽的气流激振作用使换热表面上的积灰脱落。

2.弱爆炸波吹灰器系统构成

弱爆炸波吹灰器主要包括动力气源、流量系统、混合点火系统、分配联箱、爆炸腔、球面波发生器和控制保护系统等部分，该系统构成如图1所示。

图1 弱爆炸波吹灰器系统构成

动力气源包括燃气和空气，燃气常用乙炔。流量系统分别测量燃气和空气的流量使它们按一定混合比混合。混合点火系统均匀混合燃气和空气以保证它们在特殊设计的燃烧室里快速燃烧。通过分配联箱的合理分流使弱爆炸波吹灰器可以达到一机多口，以满足多部位清灰要求。爆炸腔使燃烧发展为弱爆炸波加速，球面波发生器引导冲击波向清灰面做功，使冲击波产生最佳效果，由爆炸腔和球面波发生器的合理配合可以达到更好的清灰效果。

控制保护系统采用工业控制计算机系统，操作界面简洁、操作方便。采用PLC控制方式进行程序控制，并在控制柜配备触摸屏与PLC进行通信以实现现场控制，在控制室配备工业控制计算机与PLC进行通信实现远方控制。

操作画面除具备操作功能外，还具备报警提示功能。在操作画面中的“警情信息”显示为系统运行出现故障时的故障信息，比如“温度过高”、“主燃料正在运行”等等，一旦故障解除，警情信息会自动消失。

在操作画面中可以实时监视弱爆炸波吹灰系统中的温度、压力和流量等运行参数，调试时可以根据显示信息进行现场参数的设置，这些参数都设置有峰值，一旦超过峰值，系统会自动发出报警信息。

弱爆炸波吹灰系统正常运行中红白相间颜色闪烁表示的是气体的流通管路，在系统某段管路有气体通过时，这段管路会闪烁以示气体正在通过。

在操作画面中设置有调试界面和设置参数界面，调试界面功能可在系统进行调试时对比现场情况查看阀门状态，参数设置界面功能中可以根据实际需要设定吹灰次数和吹灰强度。

三、改造效果

4台锅炉采用弱爆炸波吹灰后，有效清除了锅炉尾部积灰，降低了锅炉的排烟温度5～12℃，烟气阻力降低了100～300Pa。从检修期对锅炉尾部清理来看，积灰量也比以前减少了约75%。

以公司1台哈尔滨锅炉厂生产的HG-410/9.8-15单汽包高压自然循环锅炉的低温过热器、省煤器和回转式空气预热器等尾部受热面为例，蒸汽吹灰设备初投资共48万元，按每年运行5500h、高压蒸汽0.109元/kg、每天吹灰3次计算，每天耗汽量约为71t，运行费用约为177.4万元。弱爆炸波吹灰设备初投资共120万元,按每年运行5500h、24个喷口每天消耗乙炔1瓶、每瓶按120元计算，运行费用2.7万元。弱爆炸波吹灰比蒸汽吹灰每年可节约费用170多万元。

四、使用中出现的问题及解决方法

（1）锅炉如果是露天布置，冬季弱爆炸波吹灰吹灰运行时常出现空气管路冻冰问题，这主要是空气管路布置平缓，无法正常疏水，解决办法可将管路倾斜布置，使管中积水排出。

（2）整个尾部吹灰部分由上至下分为5部分，吹灰顺序也是由上至下依次吹灰，每次吹灰锅炉负压都要反正，影响锅炉正常运行。分析原因为锅炉运行一段时间后，受热面存在一些积灰，弱爆炸波吹灰使这些积灰落下，堵塞通流面，另一个因素是在爆炸时，流动的烟气会出现滞留现象，两者叠加，使锅炉出现反正现象，解决办法可将吹灰顺序改为由下至上进行，在保证吹灰效果的前提下适当降低吹灰压力。

经过实践证明，改用弱爆炸波吹灰后锅炉尾部受热面的清洁效果明显好于蒸汽吹灰，是解决锅炉尾部积灰的一个好方法，有效降低了锅炉排烟温度和烟道阻力，提高了效率和保证了锅炉安全运行。

1 樊未军，孙文超，吴承康.电站锅炉燃气脉冲吹灰过程研究［J］.热能动力工程，2001，16（3）