能源动力系统除灰新技术的机理及应用

于浩波

摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，对能源的需求也是越来越大。当前的电站锅炉中使用了大量的高灰煤，在很大程度上限制了其运行效率，而且排放量非常大，对生态环境也造成了很大的破坏。为此，人们研究推出了一种可用于大型电站锅炉设备除灰的新技术。本文就能源动力系统除灰新技术的机理及应用展开研究。

关键词：能源动力系统；除灰新技术；机理；应用

随着经济社会的发展，我国对能源的消耗和排放日渐增多，但使用的大量高灰煤的燃烧效率并不高，这不但增大了煤炭的消耗，也不利于环境的保护，还会影响到动力设备的安全性。当前，在众多发电厂中，高灰煤是最为重要的动力能源之一，其燃烧过程中往往会在锅炉，特别是锅炉尾部的受热面上出现大量的积灰，影响到锅炉的正常运行。如果不能及时的予以清理，积灰有可能会在特定条件下再次燃烧，损害锅炉的同时还会引发安全危险。

1除灰新技术的原理及特点

对于能源动力系统积灰的处理，国内一般会选用以下几种方法：固定式、旋转伸缩式和振动式等，实践表明，这些方法对积灰有着一定的清理效果，但也存在着诸多问题与不足。 比如，应用这些方法所投入的人力、物力是非常可观的，而且对于长期积攒的灰垢的清理效果并不理想。因此，怎样才能有效的清除积灰就成为了相关领域人士所不断研究的课题，经过多次的试验研究，人们得出了燃烧气脉冲技术。

其原理是：使用一组具有较大强度的冲击波，脉冲式地对积灰进行冲击，从而将积灰清除。预混可燃气体被燃烧后，在经过特定设计的空间内迅速燃烧，形成所需要的强大压力，经由输出口向积灰发射出强劲的冲击波；通过脉冲式运行的高能、高速、“干”燃气流不断的冲击在积灰上，能够比较有效地清除掉积灰以及积攒的灰垢。

该技术的特点：主要是基于一种称之为“爆燃”的燃烧技术。与常见技术有所不同，它是一种带有较强冲击波的燃烧过程，运行在燃烧波阵面的前面，而且可以在极短的时间内实现完整的燃烧过程，相比常见的燃烧要快的多，能超过2-3个数量级。当然，为确保运行安全，要对该过程加以控制，以防止燃烧由“爆燃”转换为“爆轰”。因为这一技术属于一种非定常燃烧，这就要求人们在空间设计、参数设定、燃烧气体的选择以及安全可靠性等方面要慎之又慎，并充分的考虑到“非定常”这一因素。

2燃烧气脉冲技术机理研究

有关机理的研究，也就是对相应的非定常燃烧过程的研究，从而能够对其燃烧技术及控制方法做到充分的掌握。研究表明，使用不同的燃料、不同的配比、不同的结构都会形成不同的燃烧速率和压力波，进而产生不同的除灰效果。一般来说，火焰速度越快，也就有着更好的除灰效果。但火焰速度又不能过快，一旦超过了某个阈值就会出现急剧的变化，从而对整个运行系统造成损坏。

2.1燃料浓度对火焰速度的影响

在其他因素不变的情况下，我们研究燃料浓度对火焰速度的影响。随着燃料用量的减少，燃料浓度随之下降，火焰速度也就随之变慢，一旦增大燃料的用量，火焰燃烧的速度也就随之加快，可以说，燃料浓度与火焰速度之间有着密切的联系。

2.2 燃料种类对火焰速度的影响

使用不同的燃料种类，因为其所具有的燃烧性质有所不同，燃烧时形成的温度也就不同，会对火焰速度造成一定的影响。在其他因素不变的情况下，研究燃料种类对火焰速度的影响，在贫燃料混合物燃烧的过程中，因为其含氧量较大，形成有利于燃烧的氧气，燃烧速度也就越快，由此能够得出水煤气高于液化石油气的火焰速度，甲烷则是其中最低的。

2.3 燃烧室结构对火焰速度的影响

燃烧室结构对火焰速度也有着很大的影响，在阻塞比更大的管道中，火焰速度要更快一些，而在阻塞比较小的管道中，燃烧速度相对变慢。在阻塞比不断减小的过程中，火焰贯穿障碍物的压力随之减小，燃烧气流受到相应的阻碍而变大，火焰速度随之升高。

3除灰新技术的应用

通过大量的实验研究，对燃烧室的结构以及设定参数进行不断的优化。当前，该技术已被广泛的应用于多个机组的锅炉除灰中，并且除灰效果相当理想，同时有效的提升了相关企业的经济效益。

许多企业在应用该技术前都是使用的蒸汽吹灰，因为燃煤生成的积灰含有较多的钙成分，除灰效果非常差，而使用该技术后，效果比较好，比如某电厂四台300MW机组，应用該除灰新技术后，空气预热装置的烟阻由之前的1200Pa下降到800Pa左右，而且能长期保持在这一水平上，有效的提高了锅炉的运行效率；而在其他电厂也取得了不错的效果，比如某电厂两台125MW机组使用该技术后，清理次数明显减少，停机间隔时间明显延长，在一定程度上节省了清洁成本，增加了发电量；同时，因为该技术良好的除灰效果，可确保烟气通道的通畅，进而减轻炉膛压力，比如某电厂200MW机组应用该技术后，压力摆动从之前的±700Pa降低到±100Pa，不仅烟阻有所下降，而且锅炉燃烧的更加充分，灰尘含碳量也有所减少，设备稳定性显著提高；此外，该技术的使用还能够帮助减小排烟温度及引风电流，比如某电厂四台300MW机组运行一年多来，排烟温度下降了大约10- 15℃，引风机电流下降了大约20A，烟阻由之前的1500Pa降低到800Pa，而且能够长时间的保持在这一水平。

4结语

随着国民经济的加快发展，我国对能源的需求逐渐增大，为提高能源动力系统的运行效率，对除灰技术的研究一直以来都是人们关注的重点。本文就能源动力系统除灰新技术的机理及应用进行了分析，通过在不同机组锅炉除灰中的应用，取得了非常好的效果，以及显著的经济效益和社会效益。在未来，应大力推进除灰新技术的推广应用，以促进我国电力工业的发展。

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