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某热电厂3号炉受受热面受到积灰、结渣影响，在按额定工况运行时排烟温度达到190 ℃，停磨时高达210 ℃，明显高于设计的150℃经济排烟温度，影响锅炉高效运行。其主要原因是设计排烟温度高、受热面局部结渣、积灰。排烟温度过高不但增大锅炉排烟损失、增加燃料成本，增加了该厂电―袋复合除尘器的投资和运行维护成本，同时还严重威胁着锅炉的主汽系统的安全运行。
鉴于锅炉运行多年的现状，在设计参数无法重新设计更改的情况下，该厂通过在锅炉受热面安装HQ型声波吹灰器来加强清灰，增加受热面吸热能力的方式降低锅炉排烟温度、减少排烟损失，提高锅炉热效率。
1 吹灰技术简介
锅炉行使用广泛的吹灰装置主要有伸缩式蒸汽吹灰器、激波式吹灰器及声波吹灰器三大类，简介如下。
1.1 伸缩式蒸汽吹灰器
伸缩式蒸汽吹灰器是采用伸缩管形式将一定压力蒸汽通入炉内对受热面积灰部位进行直接吹扫。对炉膛水冷壁等无障碍受热面清灰效果好，但不适于过热器等有障碍受热面清灰，且结构复杂、安装工作量大，枪管易弯曲、卡涩，故障率高、维护工作量大，另外由于吹扫蒸汽容易腐蚀、冲刷受热面管，减少受热面管寿命，极易出现受热面爆管。该厂3#炉在使用吹灰器后出现过10余受热面爆管事故。2007年曾经一次出现过123根管束因吹灰器吹损使管壁厚度小于设计允许壁厚而进行更换。
1.2 激波吹灰器
激波吹灰器是利用气体体积急剧膨胀产生的冲击波清灰。这类吹灰器对有效作用范围内的清灰能力强、效果明显，但不适合应用于炉膛清灰，另外作用于受到阻挡之后的其他部位，如过热器、省煤器等对流受热面清灰效果较差。
1.3 声波吹灰器
声波吹灰器是用强烈声波所产生的起伏压力连续不断地冲刷管束表面达到除灰目的。这种吹灰器可以对过热器、省煤器等受热面有障碍表面和空间进行清灰，结构简单、质量轻、易于安装、操作、维护，安全可靠，运行及维护费用低；但不适合应用于炉膛水冷壁清灰。此类吹灰器已经在一些中压及以下锅炉中的得到了广泛应用，效果良好。
2 HQ型蒸汽声波吹灰器简介
2.1 技术概述
HQ型蒸汽声波吹灰器采用了转鼓式发声部件，并改进气流切割孔的几何形状，在减小气流切割孔宽度的同时，增大该孔的长度，相对提高切割速度，改变了声波波形，使其更接近陡直脉冲，由此提高发声效率和声强，进一步提高了清灰效率。HQ型蒸汽声波吹灰器使蒸汽声转换器出口产生160 dB的超强声波，应用调频技术使该声波频率3在特定的空间内产生共振能量场，并呈圆锥形向清灰区域辐射传播，积灰颗粒因受到强力振荡而被剥离处于悬浮状态，最终随烟气流带走。
2.2 系统构成及主要参数
HQ型高效蒸汽声波吹灰系统由多台吹灰器分布组成，并以全自动可调定时工作方式运行，无需人工干预，系统由调制电机、发声器、隔声罩、安装法兰、声导管、汽源接口组成的吹灰器及电控柜、联接电缆、汽源管线及阀门、管件、表计等组成，吹灰器参数见表1
2.3 使用特点
（1）由于声波吹灰器本身绕射特性，吹灰过程不存在死角问题。
（2）能量衰减慢。使用时靠动能吹灰、动能衰减慢，在离蒸汽喷口3 m处的动能几乎为零，而声波能量一般在距离声源5 m处时为在声源处的1/5。
（3）结构紧凑，活动部件少，全自动操作，故障率低，安装及运行成本低、能耗低，可靠性高好，经济效益好。
（4）消除了蒸汽直接对受热面管的吹损和腐蚀，延长了管束受热面管束使用寿命。
（5）没有在炉内高温、粉尘等恶劣环境工作的部件，操作方便、维护量小。
（6）保护装置完善，可对缺相、短路、过载等进行自动保护，并自动越过发生故障的吹灰器而不影响其他在用设备的运行。
3 应分析
该厂3#锅炉对流受热面于2012年6月检修期间安装4台HQ型蒸汽声波吹灰器，分别安装在上级省煤器、下级省煤器以及高、低温过热器之间南侧及北侧。投用近8个月以来效果显著：
3.1 应用效果
经过现场测试表明：当蒸汽压力为1 MPa、距离声导管1.5 m处实测声强为160 dB，声功率大于5000 W，轴向有效清灰距离超过15 m、而径向扩散距离超过8 m。
由于吹灰器工作于较低声频段，因此具有较强的衍射能力，能有效作用于积灰部件的拐弯、边角及多层管内空间等区域。高效蒸汽吹灰器工作时，由于其主频避开了锅炉设备的固有频率和二次谐频，不会对锅炉设备造成伤害。声波吹灰器每间隔4 h自动清灰一次，无需人工干预，运行方便。安装蒸汽声波吹灰器前后，在负荷110 t/h、负压-20 Pa时，平均排烟温度由193 ℃下降至175 ℃、主汽温度由429 ℃上升至441 ℃。与使用长伸缩式蒸汽吹灰器相比，锅炉同期、同工况条件排烟温度下降15 ℃。保守估计，锅炉热效率提高约1个百分点。
3.2 效益分析
3.2.1 投资费用
4台HQ型声波吹灰器设计使用寿命为10年，材料购置费用共计28万元，配套阀门、管线、电缆、控制柜等材料购置费用7万元，共计35万元；蒸汽声波吹灰器安装施工费用2.5万元；则项目支出费用共计37.5万元，年折合成本约3.75万元。
3.2.2 运行成本
声波吹灰器电机功率为1.1 kW，耗汽量0.7t/h台；单台运行时间10 min/次，6次/天；电费0.416元/Kwh，1.0 MPa蒸汽75元/t；锅炉年使用系数0.9；年维护费用1000元/年台。
则四台声波吹灰器年运行成本约：[ 0 . 4 1 6 × 1 . 1 × 4 × （ 1 0 × 6 / 6 0 ） + 7 5 × 0 . 7 × 4 （ 1 0 × 6 / 6 0 ）]×365×0.9+1000×4 = 73568元/年，合为7.36万元。
3.2.3 收益计算
（1）节约能耗费用
安装声波吹灰器后可降低锅炉排烟温度15 ℃左右，提高锅炉热效率1个百分点，煤价300元/t、3#锅炉年合计耗煤9万 t、电费0.416元/kwh计算，每年少支出购煤成本27万元，制粉系统节约电费约3万元；合计年节约能耗费用27+3=30万元
（2）降低烟气除尘成本
排烟温度降低后达到袋式除尘器的设计要求。按设计标准，其使用寿命可由2年延长至4年。袋式除尘器一次性投资100万元，则节约烟气除尘成本费用：100/2-100/4=22.5万元；年节约费用额22.5/4=5.625万元。据此计算安装HQ型声波吹灰器后年收益：30+5.625-7.4-3.75=23.47万元/年。
4 结语
某热电厂3#锅炉受热面积灰结渣使得排烟温度严重偏高，影响其高效经济运行。通过在锅炉受热面加装4台HQ型声波吹灰器，有效解决锅炉受热面积灰问题，使用效果明显，效益显著。
