AKW氣體激波吹灰器在我廠鍋爐系統(tǒng)的應(yīng)用

張 亞

（南化集團(tuán)連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

連云港堿廠目前有電站鍋爐4臺(tái)，建廠至今依次使用過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械式吹灰器和聲波吹灰器，這兩種吹灰器的吹灰效果都不太好，并且經(jīng)常損壞，耗時(shí)費(fèi)力。2013年10月份，我廠通過(guò)技術(shù)改造，使用比較先進(jìn)的AKW氣體激波吹灰器，這種吹灰器目前在國(guó)內(nèi)使用較少。本文對(duì)該吹灰器的原理和實(shí)際使用效果進(jìn)行總結(jié)分析。

1 AKW型氣體激波吹灰器介紹

1.1 基本工作原理及吹灰機(jī)理

一定壓力的氣體（壓縮空氣）通過(guò)具有特殊結(jié)構(gòu)的激波發(fā)生器，每次脈沖產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間大于100ms（毫秒）、強(qiáng)度可達(dá)5馬赫（噴管管內(nèi)激波強(qiáng)度）的數(shù)百道激波，加上同時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈聲能、高速氣體的沖擊動(dòng)能、氣流的清洗效應(yīng)，共同作用在受熱面的積灰層或結(jié)焦層上，能夠有效的清除受熱面上各種不同類型的積灰或者結(jié)焦。對(duì)于煙道部分內(nèi)的受熱面，該吹灰器的氣動(dòng)式步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭，使沖擊激波噴口隨每一個(gè)沖擊脈沖旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，數(shù)次脈沖（12次）使噴口旋轉(zhuǎn)一周，使沖擊波能量最大范圍的、最有效的加以利用，達(dá)到最佳吹灰效果。

1.2 AKW型氣體激波吹灰器的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的吹灰器相比，AKW氣體激波吹灰器最大的創(chuàng)新點(diǎn)就是以普通壓力（0.5～1MPa）的壓縮空氣為工作介質(zhì)，一次壓縮空氣脈沖噴射產(chǎn)生持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的（大于100ms）、連續(xù)不斷的較高強(qiáng)度（管內(nèi)激波強(qiáng)度可達(dá)5馬赫）激波，強(qiáng)度較高的數(shù)百道激波空間內(nèi)追趕、疊加的結(jié)果，使激波的空間作用范圍空前的加大了。在自由空氣場(chǎng)中，以激波面轉(zhuǎn)化的聲波面為球面邊界，壓縮空氣瞬時(shí)噴爆原理的（僅能產(chǎn)生一道強(qiáng)度為11.5馬赫的主激波）空氣炮類發(fā)生器產(chǎn)生的激波球直徑約為0.7～1m（壓縮空氣壓力為：1～2MPa）；燃?xì)獗Z類激波發(fā)生器（能產(chǎn)生數(shù)道強(qiáng)度可達(dá)5馬赫的激波）產(chǎn)生的激波球直徑約為2.5～3m（不產(chǎn)生噴口二次爆炸的情況下），而AKW氣體激波吹灰器產(chǎn)生的激波球直徑為5～8m（壓縮空氣壓力為：0.3～0.9MPa）。更大的激波球意味著在煙道等局限的空間內(nèi)，激波更容易到達(dá)煙道的四壁及內(nèi)部的受熱面管束內(nèi)，煙道壁面及管束管壁對(duì)所到達(dá)的激波產(chǎn)生反射、折射會(huì)使激波強(qiáng)度增加，同樣后續(xù)的反射、折射激波會(huì)繼續(xù)追趕前面的反射、折射激波并繼續(xù)疊加，所以在局限的空間內(nèi)激波的衰減速度相比自由空間內(nèi)的激波衰減速度進(jìn)一步減慢，激波吹灰作用的空間范圍進(jìn)一步加大。相反，激波球太小，激波很難到達(dá)煙道四壁及管束內(nèi)，也不會(huì)有激波的反射、折射增強(qiáng)作用。

1.3 AKW型氣體激波吹灰器先進(jìn)性

1）能耗低：脈沖式工作方式，工作時(shí)間短，氣耗量低。

2）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，免維護(hù)：氣體激波吹灰器噴頭短小，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置，為純氣動(dòng)型設(shè)計(jì)，產(chǎn)生激波強(qiáng)度穩(wěn)定，運(yùn)行極為可靠。激波發(fā)生器、氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭間由柔性接管連接，不會(huì)因鍋爐膨脹對(duì)設(shè)備加載破壞性機(jī)械應(yīng)力，其設(shè)計(jì)壽命為＞50萬(wàn)次脈沖。

圖1 自由空間場(chǎng)中不同裝置產(chǎn)生的球面激波大小對(duì)比

3）安裝、改造方便：安裝布局靈活，激波發(fā)生器、氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭間柔性接管可自帶彎曲，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)情況靈活擺放，其單控電磁閥通斷電控制與聲波吹灰器的控制方式一樣，可在原程序上修改使用。

4）適用性廣：①使用不受溫度限制，噴頭耐溫可達(dá)1 000℃，可在鍋爐全溫度區(qū)域范圍使用；②壓縮空氣氣源要求簡(jiǎn)單，僅為0.5～1.0MPa壓力的壓縮空氣，一般工廠現(xiàn)有氣源都能夠使用。③激波能量大小可以調(diào)節(jié)，給定氣源壓力的情況下，氣體激波發(fā)生器的工作壓力可調(diào)節(jié)，以控制激波發(fā)生器產(chǎn)生不同大小的吹灰能量和激波強(qiáng)度。

圖2 氣體激波吹灰器系統(tǒng)的布置示意圖

2 AKW型氣體激波吹灰器的安裝

AKW氣體激波吹灰器由氣體激波發(fā)生器、氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭、高壓硅橡膠連接管等組成。

氣體激波發(fā)生器一般放置于鍋爐的附屬平臺(tái)上，可平行靠近煙道外護(hù)板，激波發(fā)生器管接頭與氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭管接頭直接距離一般不超過(guò)1.2 m，設(shè)備支撐腳與平臺(tái)焊接固定。

表1 幾種吹灰器技術(shù)先進(jìn)性比較表

氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭安裝于鍋爐爐墻上，一般裝設(shè)在受熱面分組間隔空間側(cè)墻幾何中心處，典型安裝如圖3所示。氣體激波發(fā)生器與氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭之間由高壓硅橡膠管聯(lián)接。

圖3 氣動(dòng)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴頭安裝

3 AKW型氣體激波吹灰器的效果

3.1 主要性能參數(shù)

表2 AKW型氣體激波吹灰器主要性能參數(shù)

3.2 AKW型氣體激波吹灰器使用效果

經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行記錄，設(shè)備運(yùn)行時(shí)的供氣壓力范圍基本保持在0.70～0.80MPa，符合供氣要求。在設(shè)備正式投運(yùn)后車間確定氣體激波吹灰器的正常工作時(shí)間為每班接班1小時(shí)后進(jìn)行吹掃，單臺(tái)氣體激波吹灰器吹掃8min（共9臺(tái)），吹掃頻率為每班吹掃一次。

4＃鍋爐新型吹灰器從正式投入運(yùn)行至今，運(yùn)行總時(shí)間超過(guò)2 000h，運(yùn)行情況良好。選取2013年9月3日鍋爐啟運(yùn)后吹灰器試運(yùn)行前兩周相關(guān)參數(shù)作為鍋爐初始考核值，見(jiàn)表3。吹灰器運(yùn)行時(shí)的參數(shù)情況與去年同期比較，見(jiàn)表4、圖4。

表3 吹灰器使用前4＃鍋爐的煙溫度參數(shù)

表4 4＃爐氣溫、鍋爐負(fù)荷相當(dāng)條件下排煙溫度參數(shù)

圖4 2013年、2014年同期排煙溫度曲線

對(duì)比一：使用新型吹灰器后2014年1月1日～20日的平均排煙溫度為156.3℃，與使用前2013年9月11日～30日的168.3℃比較降低了12℃。抵消氣溫和鍋爐負(fù)荷的影響（氣溫每上升10℃，排煙溫度上升約4℃，鍋爐負(fù)荷每上升10t／h，排煙溫度上升約3℃），使用新型吹灰器后，排煙溫度下降約7℃。

對(duì)比二：氣溫、鍋爐負(fù)荷、球磨機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)相當(dāng)情況下，2014年1月1日～20日平均排煙溫度為156.3℃，與2013年同期的163.4℃比較降低了7.1℃。

根據(jù)指標(biāo)比對(duì)，在目前9個(gè)吹灰器投用6個(gè)情況下（且在投用的6個(gè)中還有2個(gè)位置需待停爐做出調(diào)整，以便吹灰效果更佳），排煙溫度已下降7℃，若9個(gè)吹灰器全部投用，排煙溫度必將下降更多。

國(guó)內(nèi)目前在鍋爐系統(tǒng)使用的吹灰器方法相對(duì)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)還存在一定的差距，從安全角度和實(shí)際使用方面，使用空氣為介質(zhì)的氣體激波吹灰器是一種嘗試，雖然在使用中還存在一些問(wèn)題，但相對(duì)于傳統(tǒng)的吹灰裝置效果較好。

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