声波吹灰器与脉冲吹灰器对比分析.doc

目 录
前 言 - 2 -
1　吹灰器的原理 - 2 -
1.1 声波吹灰 - 2 -
1.2　弱爆吹灰 - 2 -
2　各种吹灰器的工作效果 - 3 -
2.1 声波吹灰 - 3 -
2.2　弱爆吹灰装置的工作效果 - 3 -
3　几种吹灰器运行费用比较 - 3 -
3.1　全年运行费用 - 4 -
3.1.1　声波吹灰的运行费用： - 4 -
3.1.2　弱爆炸波吹灰运行费用： - 4 -
3.2　全年的检修费用： - 4 -
3.3　吹灰器的一次性投资 - 4 -
3.4 两种吹灰器的经济性对比列表如下： - 5 -
4　两种吹灰的优缺点 - 5 -
4.1　声波吹灰的优缺点： - 5 -
4.2　弱爆炸波吹灰的优缺点： - 5 -
5　结论 - 6 -

锅炉声波吹灰和弱爆吹灰的
技 术 经 济 性 比 较

摘　要　锅炉及热交换器的积灰、结焦使锅炉排烟温度上升，导致热效率下降，并会引起受热面腐蚀，影响经济性、安全性。故长期以来，人们一直在寻求较好的除灰方式。通过对目前主要采用的声波吹灰及弱爆吹灰（也称燃气脉冲吹灰、激波吹灰或燃气高能脉冲吹灰）的原理、效果、费用比较，认为弱爆吹灰值得推广应用。
前 言
长期以来，锅炉受热面的除灰问题一直是锅炉运行中特别受关注的问题之一，锅炉、加热器和换热器的积灰、结焦影响受热面的传热效率，使锅炉排烟温度上升，导致锅炉的热效率下降，理论计算和运行经验表明，锅炉排烟温度升高20℃，锅炉热效率就会下降1%，同样严重的是积灰、结焦达到一定程度时会引起锅炉受热面的腐蚀和意外停炉，造成重大的经济损失。多年来，人们为了解决此类问题先后研制了蒸汽吹灰，高压水力吹灰，钢珠清灰，压缩空气吹灰、声波吹灰技术和弱爆吹灰；其中弱爆吹灰技术是由北京热电分公司（北京一热）于1988年从乌克兰进口的100×104kcal/h热水锅炉配套引进的；从此该技术开始用于国内电站锅炉，并获得显著效果，几年来经过改进，在电站锅炉、水泥窑余热炉、有色金属冶炼余热炉和化工行业加热炉上得到较大的推广，并取得了明显的效果，下面对声波吹灰和弱爆吹灰作一简要的技术经济性分析和比较。
1　吹灰器的原理
1.1 声波吹灰
金属膜片在压缩空气的作用下产生具有一定声压和频率的声波，锅炉受热面的积灰在声波的作用下处于松动和悬浮状态，易被有一定速度的烟气带走，达到清理受热面积灰的目的。
1.2　弱爆吹灰
弱爆吹灰的基本原理比较简单：主要是使预混可燃气（例如乙炔－空气预混气）在特制的、一端连接喷管的爆燃罐内点火爆燃，产生强烈的压缩冲击波（即爆燃波）并通过喷管导入烟道内，通过压缩冲击波对受热面上的灰垢产生强烈的“先冲压后吸拉”的交变冲击作用而实现吹灰。
爆燃罐每次爆燃通过喷口发射出的爆燃波有两个：首先是爆燃罐内由于爆燃造成的压力骤增而产生的热爆冲击波，而后紧跟着的则是在喷口处由压力骤降造成的物理弱爆而产生的压缩冲击波，两道冲击波之间的间隔只有8～12ms，这种紧邻的双冲击波无疑更加强化了其吹灰效果，与双层刀片的剃须刀能够将胡须剃得更干净具有异曲同工之妙。
这种双重的、强烈的“冲压吸拉”的交变冲击作用是弱爆吹灰器最主要、也是最重要的吹灰机理，但不是弱爆吹灰器的唯一机理。
除此之外，弱爆吹灰器还存在另外三种吹灰机理：
●首先是爆燃产生的高温高压气体通过喷口喷射出的高温高速射流的喷射冲击作用，这种机理与传统的喷射式吹灰器的吹灰机理基本相同，不同的是在冲击的同时还伴有高温气体对积灰的热冲击所产生的“热解”作用。
●其次，是爆燃引起受热面的激振，干松积灰和已经被冲击波松脱的高温结渣、低温板结积灰会由于振动产生的强烈的交变惯性力而脱离受热面，这与传统的振动清灰器的清灰机理是完全相同的，只不过振动清灰器的振动是通过机械运动产生的，工作时是振动几分钟至几十分钟，而弱爆吹灰器的振动则是由爆燃产生的，振动的时间很短，一般不足1秒。
●再次，是爆燃产生的强烈的声波作用，这与声波吹灰的机理是完全相同的，不同的是这种声波的声级要大得多，也不是长时间连续不停的，而是只持续一个很短的时间。
2　各种吹灰器的工作效果
2
2.1 声波吹灰
某电厂SG400t/h炉原设计为蒸汽吹灰，后因故障多，不能正常投运而拆除，之后安装了声波吹灰器。声波除尘器投运后，蛇形管上的积灰有所减少，受热面上的吸热增加，从而使受热面入口和出口的烟气温差加大，工质的温升亦增大，排烟温度有所下降(4.5℃)，相当于锅炉机组热效率提高了0.23%。
2.2 弱爆吹灰装置的工作效果

弱爆吹灰装置自国产第一套装置投入运行以来，已经在全国数百台电站锅炉、化工行业加热炉、有色金属冶炼余热炉和水泥余热炉上得到推广和应用，安装位置的环境适应性也越来越宽，温度最高1170℃，炉膛最大负压：－700mm水柱，最大正压＋370mm水柱，烟气含水最大30%。而其除尘、除焦的效果也极为明显，一般能降低排烟温度15℃左右。

3　几种吹灰器运行费用比较
3.1　全年运行费用
下面以260t/h循环流化床锅炉为例全面分析对比一下几种吹灰器的运行费用，260t/h锅炉需设计安装24台声波吹灰或24台脉冲吹灰装置，其运行条件如下：
脉冲吹灰：(24台)
声波吹灰：(24台)
1.乙炔价格按85元/瓶
2.每年运行时间7000h
3.每炮耗气量为15~20g

1.声波吹灰所需空压机功率55kW
2.声波吹灰器鸣音时间12min
3.每年运行时间7000h
4.供电煤耗0.377kg/kW.h
5.煤价按640元/t
按上面的运行条件计算蒸汽吹灰和声波吹灰的运行费用：
3.1.1　声波吹灰的运行费用：
声波吹灰能耗计算——吹灰空压机55kW，每年运行7000小时，其电机电能消耗折算成煤耗为：
55×7000×0.377＝145.145 t/年
全年费用:145.145t×640元/t＝9.29万元
3.1.2　弱爆炸波吹灰运行费用：
（1）空气消耗80~100Nm3/h，由于运行时间短，其消耗可忽略不计。
（2）对于260t/h锅炉安装24台弱爆吹灰器，每个吹灰点一天打9炮，每炮消耗15~20g乙炔气，即24台弱爆吹灰器每天消耗乙炔气3.24kg~4.32kg。假设一标准乙炔瓶充装5kg乙炔气，对于4瓶工业用乙炔瓶组成的乙炔站，每月约需更换乙炔瓶6次，按乙炔每瓶85元计，每月费用为：
85×24＝2040元/月
锅炉全年运行7000小时，即10个月，那么每年乙炔消耗费用为：
2040元/月×10＝2.04万元
3.2　全年的检修费用：
声波吹灰为20000元，弱爆炸波吹灰无需大的检修2000元。
3.3　吹灰器的一次性投资
设备采购费，安装费（设备费15%-20%），其他费（设备费的5%）按一台260t/h锅炉的布置，其一次投资的比例如下：
蒸汽吹灰：100%
声波吹灰：130%
脉冲吹：90%
3.4 两种吹灰器的经济性对比列表如下：
序号
吹灰器名称
固定投资比例
年能耗（万元/年）
年检修费用（万元/年）
排烟温度下降℃
锅炉机组效率提高%
1
声波吹灰
130％
9.29
2
4.5℃左右
0.25％
2
弱爆吹灰
90％
2.04
0.2
15～20℃
0.8～1.0％
4两种吹灰的优缺点
4.1　声波吹灰的优缺点：
4.1.1 优点：
1) 结构简单可靠，启停操作方便运行安全，维修工作量少，费用低。
2) 声波可以贯穿和清洁蒸汽吹灰难以达到的位置。
3) 适合于松散积灰的清除。
4.1.2 缺点：
1) 需要配备空压站，设备一次性投资大。
2) 能量较小，对于炉膛和对流受热面，特别是低温段空气预热器结渣，粘结性积灰和严重堵灰以及坚硬的灰垢无法清除。
3) 作用距离有限，声波吹灰器安装的台数要比传统吹灰器多；采用扩音结构的声波吹灰器在高温区域的安装受到限制。
4) 由于次声波吹灰器所使用的为饱和压缩空气，过滤器需定期排水，而且冬季频繁出现冻凝导致过滤器破裂；声波吹灰器油雾器需定时加油。
5) 空气管如果不配备冷却风或冷却风压力低，会造成压缩空气管腐蚀严重；声波吹灰器如果使用的压缩空气压力达不到要求，吹灰效果变差。
4.2　弱爆炸波吹灰的优缺点：
4.2.1 优点：
1) 除具有蒸汽吹灰和声波清灰的功能外，还具有热清洗功能，能量大，既适合于松散性积灰又适合于粘结性积灰，结焦和堵灰的清除。
2) 能量强度和喷口的方向，形状易于调整，对于不同类型的积灰和不同形状的工作面都有最佳的适当性。
3) 整个系统简单，无转动机械，运行程序全自动化。操作简单，可靠性高，不需要经常维护。
4) 结构尺寸小，易用于空间尺寸小的位置。
5) 一次性投资少，运行和维护成本低、经济性好、效率高。
4.2.2 缺点：
1) 需定期更换乙炔瓶。
2) 爆燃后易卷吸高温烟气，所以不能用于锅炉炉膛。
3) 系统较为复杂，控制系统要求高
5　结论
声波吹灰和弱爆炸波吹灰，对锅炉受热面的清灰都有一定的作用。弱爆炸波吹灰包容了蒸汽吹灰和声波吹灰的一切优点，其对于不同积灰清除的有效和彻底，装置调整的方便，维护的简单以及成本的低廉都是其它除灰方法无法比拟的，建议推广和应用。

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