AKW气体激波吹灰器在我厂锅炉系统的应用

张 亚

（南化集团连云港碱厂，江苏 连云港 222042）

连云港碱厂目前有电站锅炉4台，建厂至今依次使用过传统机械式吹灰器和声波吹灰器，这两种吹灰器的吹灰效果都不太好，并且经常损坏，耗时费力。2013年10月份，我厂通过技术改造，使用比较先进的AKW气体激波吹灰器，这种吹灰器目前在国内使用较少。本文对该吹灰器的原理和实际使用效果进行总结分析。

1 AKW型气体激波吹灰器介绍

1.1 基本工作原理及吹灰机理

一定压力的气体（压缩空气）通过具有特殊结构的激波发生器，每次脉冲产生持续时间大于100ms（毫秒）、强度可达5马赫（喷管管内激波强度）的数百道激波，加上同时产生的强烈声能、高速气体的冲击动能、气流的清洗效应，共同作用在受热面的积灰层或结焦层上，能够有效的清除受热面上各种不同类型的积灰或者结焦。对于烟道部分内的受热面，该吹灰器的气动式步进旋转喷头，使冲击激波喷口随每一个冲击脉冲旋转一个角度，数次脉冲（12次）使喷口旋转一周，使冲击波能量最大范围的、最有效的加以利用，达到最佳吹灰效果。

1.2 AKW型气体激波吹灰器的特点

与传统的吹灰器相比，AKW气体激波吹灰器最大的创新点就是以普通压力（0.5～1MPa）的压缩空气为工作介质，一次压缩空气脉冲喷射产生持续较长时间的（大于100ms）、连续不断的较高强度（管内激波强度可达5马赫）激波，强度较高的数百道激波空间内追赶、叠加的结果，使激波的空间作用范围空前的加大了。在自由空气场中，以激波面转化的声波面为球面边界，压缩空气瞬时喷爆原理的（仅能产生一道强度为11.5马赫的主激波）空气炮类发生器产生的激波球直径约为0.7～1m（压缩空气压力为：1～2MPa）；燃气爆轰类激波发生器（能产生数道强度可达5马赫的激波）产生的激波球直径约为2.5～3m（不产生喷口二次爆炸的情况下），而AKW气体激波吹灰器产生的激波球直径为5～8m（压缩空气压力为：0.3～0.9MPa）。更大的激波球意味着在烟道等局限的空间内，激波更容易到达烟道的四壁及内部的受热面管束内，烟道壁面及管束管壁对所到达的激波产生反射、折射会使激波强度增加，同样后续的反射、折射激波会继续追赶前面的反射、折射激波并继续叠加，所以在局限的空间内激波的衰减速度相比自由空间内的激波衰减速度进一步减慢，激波吹灰作用的空间范围进一步加大。相反，激波球太小，激波很难到达烟道四壁及管束内，也不会有激波的反射、折射增强作用。

1.3 AKW型气体激波吹灰器先进性

1）能耗低：脉冲式工作方式，工作时间短，气耗量低。

2）设备结构简单、运行可靠，免维护：气体激波吹灰器喷头短小，无机械传动装置，为纯气动型设计，产生激波强度稳定，运行极为可靠。激波发生器、气动步进旋转喷头间由柔性接管连接，不会因锅炉膨胀对设备加载破坏性机械应力，其设计寿命为＞50万次脉冲。

图1 自由空间场中不同装置产生的球面激波大小对比

3）安装、改造方便：安装布局灵活，激波发生器、气动步进旋转喷头间柔性接管可自带弯曲，可根据现场平台情况灵活摆放，其单控电磁阀通断电控制与声波吹灰器的控制方式一样，可在原程序上修改使用。

4）适用性广：①使用不受温度限制，喷头耐温可达1 000℃，可在锅炉全温度区域范围使用；②压缩空气气源要求简单，仅为0.5～1.0MPa压力的压缩空气，一般工厂现有气源都能够使用。③激波能量大小可以调节，给定气源压力的情况下，气体激波发生器的工作压力可调节，以控制激波发生器产生不同大小的吹灰能量和激波强度。

图2 气体激波吹灰器系统的布置示意图

2 AKW型气体激波吹灰器的安装

AKW气体激波吹灰器由气体激波发生器、气动步进旋转喷头、高压硅橡胶连接管等组成。

气体激波发生器一般放置于锅炉的附属平台上，可平行靠近烟道外护板，激波发生器管接头与气动步进旋转喷头管接头直接距离一般不超过1.2 m，设备支撑脚与平台焊接固定。

表1 几种吹灰器技术先进性比较表

气动步进旋转喷头安装于锅炉炉墙上，一般装设在受热面分组间隔空间侧墙几何中心处，典型安装如图3所示。气体激波发生器与气动步进旋转喷头之间由高压硅橡胶管联接。

图3 气动步进旋转喷头安装

3 AKW型气体激波吹灰器的效果

3.1 主要性能参数

表2 AKW型气体激波吹灰器主要性能参数

3.2 AKW型气体激波吹灰器使用效果

经一段时间的运行记录，设备运行时的供气压力范围基本保持在0.70～0.80MPa，符合供气要求。在设备正式投运后车间确定气体激波吹灰器的正常工作时间为每班接班1小时后进行吹扫，单台气体激波吹灰器吹扫8min（共9台），吹扫频率为每班吹扫一次。

4＃锅炉新型吹灰器从正式投入运行至今，运行总时间超过2 000h，运行情况良好。选取2013年9月3日锅炉启运后吹灰器试运行前两周相关参数作为锅炉初始考核值，见表3。吹灰器运行时的参数情况与去年同期比较，见表4、图4。

表3 吹灰器使用前4＃锅炉的烟温度参数

表4 4＃炉气温、锅炉负荷相当条件下排烟温度参数

图4 2013年、2014年同期排烟温度曲线

对比一：使用新型吹灰器后2014年1月1日～20日的平均排烟温度为156.3℃，与使用前2013年9月11日～30日的168.3℃比较降低了12℃。抵消气温和锅炉负荷的影响（气温每上升10℃，排烟温度上升约4℃，锅炉负荷每上升10t／h，排烟温度上升约3℃），使用新型吹灰器后，排烟温度下降约7℃。

对比二：气温、锅炉负荷、球磨机运行小时数相当情况下，2014年1月1日～20日平均排烟温度为156.3℃，与2013年同期的163.4℃比较降低了7.1℃。

根据指标比对，在目前9个吹灰器投用6个情况下（且在投用的6个中还有2个位置需待停炉做出调整，以便吹灰效果更佳），排烟温度已下降7℃，若9个吹灰器全部投用，排烟温度必将下降更多。

国内目前在锅炉系统使用的吹灰器方法相对国际先进技术还存在一定的差距，从安全角度和实际使用方面，使用空气为介质的气体激波吹灰器是一种尝试，虽然在使用中还存在一些问题，但相对于传统的吹灰装置效果较好。

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