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1、图1蒸汽式吹灰器图2蒸汽式吹灰器工作原理蒸汽式吹灰器蒸汽吹灰是目前大型电厂常用的清除锅炉内部附着于换热管表 面积灰的方法，它是利用水蒸汽的自由射流冲击力， 消除受热面积灰 的吹灰方法，它使用压力 P=1.5-2.0Mpa,温度t < 320的蒸汽吹除受 热面积灰。蒸汽吹灰器可以布置在锅炉各个部位，能对炉膛、水平烟 道和尾部竖井进行吹灰，对结渣性强，灰熔点低和较粘的灰有明显效 果，并且蒸汽来源比较充分。图1所示为蒸汽吹灰器在锅炉上的安装情况，从图上看出，蒸汽 吹灰器体积较大，设计安装蒸汽吹灰器要专门设置吹灰平台， 这会影 响到整台锅炉的空间布局。图2所示为蒸汽吹灰器工作示意图，吹灰 时，长
2、达6-9米的中空的伸缩管螺旋伸入到锅炉中，伸缩管上分布有 蒸汽出口，伸缩管伸入炉墙的同时蒸汽出口开始喷出蒸汽，对换热面进行吹扫，伸长到最大限度后伸缩管返回，如此往复，完成对换热管 积灰的吹扫过程。在现场应用中，吹灰器会发生机械卡涩、热态进退困难、受热面 吹损等现象，严重时可导致受热面发生爆管事故， 机械卡涩等原因也 会导致电机烧损。另外，蒸汽吹灰有吹灰死角，被蒸汽吹到的部位， 积灰会被清理干净，蒸汽吹不到的地方，积灰的去除效果不佳。如图 3所示为山东石横热电厂所用的上海锅炉厂煤粉炉折焰角部位积灰情 况，此部位蒸汽吹不到，折焰角部位的积灰相当严重。这些机械故障 和除灰性能的缺陷，使吹灰器投入率很
3、低，200MW以下机组蒸汽吹 灰器的投入率不到20%, 300MW以上机组的蒸汽吹灰器在锅炉投运 安装后维护投入的成本和人力很大，有的甚至由制造厂方派专人长年 维护，平均每台锅炉每年为此要多付出几十万元的维护费用。蒸汽吹 灰器的投运要消耗大量高温高压蒸汽，运行成本大大高于其它类型的 吹灰器，有些还影响大机组的负荷。图3遮掩角积灰CFB循环流化床锅炉飞灰的主要化学成份是 SiO2、Al 2O3和CaO 等，可用作粘土质原料，提供硅铝成份，并有较咼活性，广泛用于水 泥等建材制造。CFB如果使用蒸汽吹灰器吹灰，会向炉内吹进大量水 分和湿蒸汽，一台蒸汽吹灰器的耗气量为0.3T/H。大量的水分和湿汽 进
4、入炉内会使积灰形成水泥状结块，还会造成尾部受热面低温腐蚀。 为提高锅炉效率，CFB锅炉采用比煤粉炉更低的排烟温度，尾部受热 面低温腐蚀降低了锅炉的使用寿命和锅炉运行的安全性，再结合蒸汽 吹灰器自身存在的运行维护上的诸多弊端分析，蒸汽吹灰器在CFB循环流化床锅炉上是不适用的。大功率旋笛式声波吹灰器较蒸汽式吹灰器在技术上有较大优势， 具体表现在：(1) 有效作用范围大，除灰不留死角。声波除灰器的作用范围 主要取决于所使用的声波频率和强度，其作用半径与声波波长成正比。同时，由于声波的反射、透射和绕射作用，不管声源的安装位置 与方向如何，声能量均能够进入炉体所有的边角， 管束间隙与漏斗等 隐蔽的小空间
5、区域，而且建立起比在炉膛中央等大空间中更强， 有效 地阻止灰尘颗粒的沉积。因此，可以全面清除炉膛水冷壁及烟道内各 换热的表面的积灰和结渣。(2) 设备投资小。因为声波一旦送入炉内，就能够自动传播到 需要除灰的空间部位，无须类似蒸汽吹灰器庞大复杂的伸缩、 旋转机 构。声波吹灰器有效作用范围大，单台声波吹灰器的有效吹灰半径可 达9米，比蒸汽式吹灰器有效吹灰半径大，因此同样的锅炉，较少台数的声波吹灰器便可达到较多台数的蒸汽吹灰器所达到的效果。根据了解，大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂，有 8台锅炉，采用 蒸汽吹灰，每台锅炉安装吹灰点多达 40个，若采用大功率旋笛式声 波吹灰器，每台锅炉只需设置大
6、约 20个吹灰点，并且保证无吹灰死 角。设备成本远低于蒸汽吹灰器。（3）运行与维护费用较低。声波吹灰器的唯一易磨损部件为发 生器内部的机电运动部分，但其寿命一般都能维持一个大修期； 另一 方面，产生声能量所需压缩空气（或蒸汽）的流量和成本约占蒸汽吹 灰器的10%20%。蒸汽吹灰器在锅炉投运安装后维护投入的成本和 人力很大，有的甚至由制造厂方派专人长年维护， 平均每台锅炉每年 为此要多付出几十万元的维护费用。蒸汽吹灰器的投运要消耗大量高 温高压蒸汽，运行成本大大高于其它类型的吹灰器， 有些还影响大机 组的负荷。（4）除灰效果可靠，电脑控制，全自动运行，操作使用方便。 减少停炉检修次数，节省人力物
7、力，提高锅炉效率。对设备和人体无 害。所使用的声波频率远高于锅炉炉体各部分结构的固有振动频率， 所以因声波激励而产生的结构振动很小，而且绝大部分的声能量都被 多层结构的炉壁隔绝在炉内，声波吹灰器正常运行时产生的噪声均小 于国际安全与健康机构（OSHA）规定的允许值，不会对外部造成噪 声污染，也不会伤害人体。（5）可实现实时在线除灰。设备由微电脑实现自动控制，设定 好吹灰时间和吹灰频率后，吹灰器便可自动运行，可根据现场情况，调试合适的吹灰时间和频率，使吹灰速度大于积灰速度，这种主动除 灰方式可保持换热面一直处于不积灰状态。 也可根据电厂现有设备实 时监测受热面，优化吹灰方案。蒸汽吹灰对锅炉换热面
8、有损伤，因此 蒸汽吹灰器不可能像声波吹灰器那样频繁工作，一般每班运行一次， 运行完成后积灰会再次积累，直到吹灰器下次运行，显然这种被动的 除灰方式会影响锅炉的换热效率。蒸汽吹灰与旋笛式声波吹灰对比的个案分析通过以上分析，针对贵州安顺电厂个案，我们可以做一个蒸汽吹 灰器和旋笛式声波吹灰器的对比。贵州安顺电厂已建厂13年，有4台1025T/H锅炉，对应机组为300MW，每台锅炉使用84台蒸汽吹 灰器，若用旋笛式声波吹灰器替代，只需用30台即可。下表是两种吹灰器的对比情况，从对比可以反映出旋笛式声波吹灰器的优势。对比项目蒸汽式吹灰器旋笛式声波吹灰器对比优势安装台数84台30台安装量少气源锅炉蒸汽，
9、2.2-2.6Mpa,温 度 360-420°。 耗气量10-20吨/班，运行成 本高，如控制不 好，会影响机组 的负荷。压缩空气0.2-0.8Mpa,温度为 室温。声波吹灰器 所需气源压 力和温度较 低，对气源 的要求低。设备体积吹灰器长达6-9米，安装困 难。设备长度仅1.76 米，占用空间小， 重量轻，安装方便。声波吹灰器 设备小，重 量轻，安装 方便。安装空间每台蒸汽吹灰 器需专门搭建 6-9米宽的平 台，会影响到 整台锅炉的空 间布局。无需搭建专门吹灰 平台，可利用锅炉 维修走廊做吹灰平 台。安装方便。声波吹灰器 所需安装空 间小，不需 专门搭建吹 灰器平台， 安装方便。设
10、备运行 稳定性容易导致机械 卡涩。每台锅 炉安装的84台 吹灰器平均每 2-3天发生一 次故障。运动部件少，正常 运转时间一般都能 维持个大修期。声波吹灰器 设备运行部 件少，正常 运转时间 长。对设备的 维护因设备故障率 高，现电厂常 驻吹灰器厂家 专们维护人员 十多个，每台 锅炉上吹灰器 更换密封部件 的费用约20 力、。设备故障率低，定 期加注润滑油即 可。一般可保证大 修期内无故障。声波式吹灰 器故障率 低，维护简 单。吹吹4-5米9米声波式吹灰灰 效 果灰 半 径器吹灰半径 较大，因此 每台锅炉安 装的台数也 相对蒸汽式 少。吹 灰 死 角蒸汽吹不到的 部位会有吹灰 死角。由于声波的
11、反射、 透射和绕射作用， 声能量可进入炉体 所有的边角，不留 吹灰死角。声波吹灰器 不留吹灰死 角。锅 炉 运 行 温 度主气温度可稳 定在535 C, 较正常，燃用 低热值煤时排 烟温度偏高大 约 40° C。经我公司改造过的 电厂锅炉主气温度 和排烟温度均较正 常。声波吹灰器 吹灰效果稳定O除 灰 的 连 续 性每天运行一 次，每次6分 钟左右，除灰 间隔时间长， 不能及时清除 换热面积灰。根据积灰情况每 1-2小时运行次， 每次6分钟左右， 可及时清除换热面 积灰。声波式吹灰 器可实现在 线除灰。对 换 执八、 面 的 损 伤 及 造 成 的蒸汽吹到部位 换热面有吹损 现象，吹
12、损严 重时会爆管， 严重时每台锅 炉每年发生 2-3次爆管现 象。每次爆管 换管时间为48-72小时，每 年因换管所需声波频率与锅炉的 固有频率相差很 大，对锅炉几乎无 损伤。声波吹灰器 对锅炉几乎 无损伤。无 意外停产损 失。损 失停炉时间大约 一周。锅炉母 次点火费用60 万元，每台锅 炉每年光点火 费用就要支出 120-180 万元， 停产损失大约 1260万元，总 计损失大约 1400万元。安装费用84台蒸汽吹灰 器，每台报价4 万元，总计336 万元30台声波吹灰器， 每台报价7万元， 总计210万元。蒸汽吹灰所 用吹灰平台 需专门搭 建，加上平 台费用会大 大高于声波 吹灰器的安
13、装费用。蒸汽吹灰改造的经济效益分析1. 节能效果以大唐电力集团 600MW容量机组为例，对应锅炉蒸发量为 2095T/H，锅炉每小时耗标准煤量约为 204吨，按经验排烟温度每下 降10C，锅炉热效率提高1%,节约标准煤2.04吨/小时，若年运行 7000小时，根据试验结果，大功率低频声波吹灰器投运后，排烟温 度可下降10-20C，热效率可提高1%-2%，若按提高1.5%计算，则 全年可节约标准煤量为2.04 ¥000X1.5=21420 吨按标准煤价750元人民币/吨，折合人民币1606.5万元。大唐电力集 团总装机容量达1亿千瓦，若全部锅炉都选用大功率低频声波吹灰 器，每年可节标准
14、煤357万吨，折合人民币26.8亿元。2. 运行费用以容量为 2095T/H 的锅炉， 对应机组容量为 600MW 为例，此种 型号锅炉设计在水平烟道和竖井烟道安装 CI 6 蒸汽吹灰器数量基 本上为 100 台左右，做声波吹灰器改造后，大约需 40 台大功率声波 吹灰器。计算依据蒸汽吹灰器的技术参数： 型号 行程吹灰蒸汽压力 吹灰蒸汽温度 耗气量 行程时间 电动机型号CI66000 毫米1.28 1.4MPa< 35CC0.6 11kg/s6.84分钟JO-12-6T2 0.6KW对蒸汽吹灰器和大功率低频声波吹灰器的运行费用进行估算： 蒸汽式吹灰器 蒸汽吹灰耗气量5 公斤 /秒 蒸汽吹
15、灰行程时间6 分钟 每班蒸汽清洁次数1 次 每吨煤能产生吹灰用蒸汽 10 吨 每年运行以 7000小时、 290 天，每吨标准煤 750元计算， 则 100 台蒸汽式吹灰器每年的运行费用为50X60/1000/10 750 >290X100=391.5 万元旋笛式声波吹灰器 声波除灰所需空压机功率 声波吹灰器） 供电耗煤 每台吹灰器工作时间110 千瓦（供 40 台大功率低频0.34Kg/kWh0.6小时/天每年运行以 7000小时、290天，每吨标准煤价格 750元计算，则 40 台声波吹灰器每年的运行费用为110>0.6>290>0.34/1000 7>50&
16、gt;40=19.5万元经计算 100 台蒸汽吹灰器全年需用标准煤 5220 吨，折合人民币 391.5万元，而 40台大功率低频声波吹灰器全年用煤 325.38吨，折 合人民币 19.5 万元。可以看出，蒸汽吹灰器和声波吹灰器的运行费 用相差悬殊，若按大唐电力集团装机总容量 1 亿千瓦算，每年可节约 运行费用达 6.2 亿元。3. 回收年限如不计大功率低频声波吹灰器和蒸汽吹灰器在设备安装和日常 维护管理等费用上的差别， 仅计大功率低频声波吹灰器的节能效果和 它们在运行费用上的差别， 那么用大功率低频声波吹灰器代替蒸汽吹 灰器，以 600MW 机组为例，每年能收效 1873.1 万元，以每台大功率 低频声波吹灰器 7 万元人民币计， 40 台吹灰器总价 280 万，不到两 个月就能收回设备投资费。4. 环保方面大唐电力集团现装机总容量约 1 亿千瓦，若用声波吹灰器替代蒸 汽吹灰器，每年节约费用约 33 亿元，按标准煤价格 750元每吨计算， 相当于每年节约标准煤 440 万吨。若每燃烧一吨煤产生的二氧化碳为 2620千克，二氧化硫 8.5 千克，各种氮氧化物 7.4千克。则每年可减 少大气中二氧化碳排放量 1152.8万吨，二氧化硫排放量 3.74 万吨， 各种氮氧化物排放量约 3.3 万吨。可有效降低环保方面的成本投入， 并且符合国家大力提倡降耗减排、低碳经济的大政策。