在电站锅炉的设计与应用中，为有效地清除受热面积灰，保证受热面传热效果良好，在锅炉的受热面布置了不同形式、不同种类的吹灰器。目前电站锅炉安装的吹灰设备主要是蒸汽吹灰器和声波吹灰器。蒸汽吹灰器，由于结构和介质的特点，加上高温环境的影响，吹灰枪管常常发生卡涩、失灵、漏汽等现象，设备故障率很高，维护工作量很大，投用率很低；声波吹灰器，由于能量不足（目前最大声能在140分贝左右），与灰粒的固有频率差别很大，与积灰特性不适应，吹灰效果很差，基本上不能除掉已有的积灰，只能在其吹灰时阻止积灰的产生，造成锅炉受热面积灰严重，排烟温度升高，从而大大降低了锅炉热效率。吹灰器运行不正常和吹灰效果不好，是目前锅炉排烟温度高的主要原因之一。
近年来一种新型燃气脉冲激波吹灰器的出现比较有效的克服了以上问题。燃气脉冲激波吹灰技术最早出现在20世纪70年代引进的前苏联电站锅炉上，因当时工业自动化技术水平低，该项技术的燃爆工艺未得到国内同行认同，使该项技术在进入我国电力工业生产15年间并未引起专业人士的重视。然而，伴随火力发电机组参数和容量的不断升级，高效率和环境保护的发展需求，电站锅炉受热面清洁维护技术的种种缺陷暴露无遗，这时候业内人士想到了颇受争议的燃气脉激波吹灰技术，在无人重视的情况下其长达15年安全可靠的运行和良好的吹灰效果，使其在电力行业为自己赢的了声誉。为此，于20世纪90年代初，中科院力学研究所研制开发了第一代中国的燃气脉冲激波吹灰系统投入到电站锅炉的发电生产中，这种新型的吹灰技术一经推出其良好的吹灰效果就受到电力、石油、化工等行业的广泛好评。目前在电力行业锅炉上正在得到广泛的应用（主要是吹灰器部分）。事实上该技术的最大特点在于它不但利用了强烈的激波对积灰的冲击，同时也利用了巨大的声能（达160分贝以上）产生的震动和高速气流的直接冲击的复合作用，由于激波及声波在空间的扩散能力较强，因此其吹灰作用的空间范围距离都较大，有效克服蒸汽吹灰器须伸缩进退的问题，其强烈的激波和气流冲击作用又能产生远远优于声波吹灰器的吹灰效果。但是该技术也存在一定的不足，主要有：
1、在锅炉上的应用范围很窄，由于爆燃后极易卷吸高温烟气和燃气泄漏等方面的考虑目前还只能应用于温度相对较低的尾部烟道下部（如空预器等）。
2、存在一定的安全隐患，由于工作介质为可燃气体，一旦设计结构不合理，生产质量有问题，都易引起可燃气体的泄漏，从而造成炉膛或环境发生安全事故。
3、系统较为复杂，对控制系统的要求很高。
4、没有稳定气源，需定期更换。
针对以上吹灰技术的现状，成都风雷科技公司的几位近二十年从事锅炉技术开发和研究的高级工程师，经过长期思考、潜心钻研，结合上述三种吹灰技术的各自优点，克服其不同的缺点，通过数年时间反复试验，独创性地开发出了一种全新的吹灰技术：蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器技术，该技术在完全能产生与燃气脉冲激波吹灰技术相同效果的脉冲激波、声能等级和高速气流的基础上有效克服其主要缺点，由于未采用可燃气体，它能毫无限制的安装于锅炉的任何部位、没有因使用燃气而带来的安全隐患、控制简单无须更换气源。同时由于该吹灰技术的系统结构和控制原理与原普通蒸汽吹灰器和声波吹灰器系统非常类似，因此对于旧锅炉吹灰系统的改造将极为方便，投资费用和运行成本费用都大大低于燃气脉冲激波吹灰。蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器具有很强的冲击波，而且没有燃气的局限，还能够应用于循环流化床锅炉冷渣器的清堵，实验表明，对于结块状态的渣能在该系统的冲击下粉碎，解决了循环流化床锅炉冷渣器的堵塞问题。我们深信该吹灰技术的诞生，必然会引起吹灰技术的一场革命。
普通蒸汽吹灰器和声波吹灰器的吹灰原理是大家所熟知的，激波吹灰器基本上是上述两种吹灰原理再加上激波作用的一种复合作用吹灰技术。激波是空气中有限扰动波的传播，空气的各项物理参数在激波的前后有有限的变化。激波的强度与其速度相关。激波是一个剧烈的压缩波，空气在经过激波后会受到急剧的压缩，其压力、温度和密度都会产生有限提高。与此同时，这种压缩是在极短时间完成的，典型的激波厚度只有空气分子的平均自由层厚度。 通常情况下，一道4倍声速的激波造成的空气参数变化比140分贝声波引起的空气参数脉动峰值要高一万倍左右。
空气动力学知识告诉我们，在密闭的空间内的高压气体在极短的时间内迅速与低压气体接触时，其前锋面就会形成一个压缩波，在专门设计的冲击管内，前锋压缩波被不断加强、加速最终产生一定强度的激波。此种激波的形成与强度极大程度上决定于高压气体与低压气体瞬间接触的时间，即所谓的破膜时间，当其达到一定的临界值后就能产生激波，时间越短激波强度越大。蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器正是利用这一原理，它以一定压力、体积的蒸汽或压缩空气为介质，在特殊结构的激波发生器中通过瞬间释放产生冲击波并形成激波，最终形成的激波速度通常在2倍音速以上，从冲击管喷射到锅炉受热面上，当激波从冲击管中喷射出来后，将在喷射口外的扇形空间作球面扩散，扩散的激波波面后由于不能维持高于常压的压力，在波面后形成一个反向压力峰，峰值低于空间中常压下的压力。扩散后的激波会在被吹物体表面上发生物理界面折射，并通过折射层层导入。激波剧烈的压力脉动纵波对积灰产生一种先压后拉的作用，使受热面上的积灰受激波的冲击而破碎、剥落脱离积灰基底；导入积灰中的折射波还会在灰体中产生横向波，这些横向波在积灰基底上的反射和入射波的相互作用使积灰与积灰激底之间的结合面产生剪力，使积灰与基底发生分离。通过控制激波的能量，可以以适应锅炉不同类型的换热设备积灰，迫使受热面积灰在不同强度的激波冲击下脱落。与此同时激波吹灰器同样具有普通蒸汽吹灰器所具有的气体直接作用的机械冲击力以及声波吹灰器各种频率（尤其是其中的低频及次声部分）声波的声能作用力（其频谱范围高于声波吹灰器）。实际上，激波吹灰器良好的吹灰效果，更确切地说它来自于激波、气力吹扫和各种频率声能的共同作用。蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器正是恰当地结合了这及方面的作用力。
本装置选用的工作介质是蒸汽或压缩空气，工作压力为0.7-1.6Mpa，工作时，通过进气阀门将一定压力的蒸汽或压缩空气导入激波发生器，当压力达到一定水平后启动激波发生器，产生激波，同时关闭进气阀门，激波经冲击管进入炉内，产生的震动使管道或波形板上的灰垢脱落，并由烟气带走。此时系统内压力迅速降低，蒸汽或压缩空气被重新导入，在极短时间内重新启动激波发生器，从而循环往复工作，循环次数将根据燃烧不同煤种的锅炉积灰的严重程度进行设定。蒸汽（空气）脉冲激波吹灰系统由于其工作过程的简化，因此其脉冲时间要远远低于燃气脉冲激波吹灰系统，每两次脉冲之间的时间间隔可达到甚至低于1s，因而极大的提高吹灰效果。蒸汽（空气）脉冲激波吹灰系统主要包含：吹灰程控装置、激波发生器、连接管、冲击管等。通过对蒸汽（空气）不同压力的调整，即可控制得到理想的激波强度。因而可以使激波的强度最适合其对应被吹物体的积灰类型，以达到最佳吹灰效果。
● 除灰效果明显（与燃气激波吹灰器具有同样好的吹灰效果），已有积灰的空预器上能使烟气阻力和排烟温度下降，一般可使烟气阻力下降100-400Pa，烟气温度可下降5-10℃；
● 清灰有效范围大、速度快、时间短、清灰彻底,完全不留吹灰死角 ；
● 在线除灰，每天一次，一次只需5-40炮，每次约1-5分钟；
● 利用电厂本身大量拥有的蒸汽或压缩空气非常方便；
● 采用非可燃气体，克服了燃气激波吹灰器系统泄漏或炉膛烟气回流所产生的不安全隐患；
● 适用范围广，目前的燃气激波吹灰器仅能适用于烟气温度低于700℃的区域，而蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器却能适用于包括炉膛在内的所有区域。
● 系统简单，可在原有的蒸汽吹灰器和声波吹灰器基础上改造，完全可利用原有的蒸汽或空气管路；
● 运行成本低、投资小，同比情况下运行成本和投资低于目前所有形式的吹灰器、工期快，单台安装可在一天内完成，安装维护方便。
几种吹灰技术特点比较一览表 |
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项目 |
蒸汽吹灰器 |
声波吹灰器 |
燃气吹灰器 |
蒸汽（空气）脉冲吹灰器 |
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清灰原理 |
利用高压蒸汽的射流冲击力清除结焦积灰
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利用声波的能量与灰粒产生共振使灰粒松动而落下
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利用可燃气体爆燃产生的冲击波进行清灰
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利用多种复合作用清灰 |
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投资 |
大
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大
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小
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小 |
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安装部位
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炉膛、对流过热器
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所有受热面
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尾部烟道换热设备
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所有受热面 |
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设备系统
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复杂
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简单
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简单 |
简单 |
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运行活动件
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有
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无
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无
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无 |
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能耗种类
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蒸汽
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蒸汽、空气、电 |
燃气、空气
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蒸汽、空气 |
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清灰效果
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较好
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差
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好
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好 |
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可靠性 |
差
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较好
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好
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好 |
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清灰范围
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受限制
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不受限制
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受限制
|
不受限制
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运行工作量
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大
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小
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小
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小 |
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运行费用
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大
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较小
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小
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小 |
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维护工作量
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大
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小
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小
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小 |
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维护费用
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大
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小
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小
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小 |
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副作用
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蒸汽的冲刷力会使管壁减薄
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无
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燃气会产生安全隐患
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无 |
三、 蒸汽（空气）脉冲吹灰器系统构成及主要参数
系统构成
1、 蒸汽型
蒸汽型脉冲激波吹灰系统包括：减温减压站、蒸汽管路、激波发生器、气罐、冲击管、电磁阀、支吊装置、吹灰程控系统。
2、 空气型
空气型脉冲激波吹灰系统包括：空压站（空气压缩机、储气罐）、空气管路、激波发生器、气罐、电磁阀、冲击管、支吊装置、吹灰程控系统。
3、 主要参数
作用距离： 9M
作用范围； 110M3
脉冲间隔时间： 1S
峰值声压： ≥165dB
蒸汽压力： 1.0-1.6Mpa
空气压力： 0.7-1.6Mpa
蒸汽耗量： ≤2 M3/次
空气耗量： ≤2 M3/次
电源： 220V 1000VA
锅炉积灰根据严重程度不同，通常会降低1~3%锅炉效率，所以电站锅炉的吹灰设备是发电厂非常重要的设备，其运行状况和使用效果直接关系到发电厂的经济效益。
1、以一台200MW机组锅炉为例（目前国内200MW及以下容量机组锅炉多数未使用吹灰器或投用率极低），若按中等积灰程度考虑，安装蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器并良好使用后可使锅炉效率提高约2%（假设原吹灰器未投入使用）。
若每年按7000小时，发电机组煤耗按360g/kwh、标煤单价按每吨300元计算，则每年因节煤而产生的直接经济效益为：
M=7000×200×1000×360×0.02×300×10-6 =3024000元
约300万元
2、仅以空预器吹灰器为例：安装蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器，可使空预器换热组件长期处于清洁状态，保证良好的换热效率。根据以往的经验，一般仅采用或未采用普通蒸汽吹灰器的空预器，按投影面积计算，堵灰率大约在40%左右。在考虑因空预器漏风引起的排烟温度下降因素后，实际因堵灰引起的排烟温度上升一般在6-10℃左右，同时因阻力增加，引风机、送风机电耗均有所增加。
安装蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器后，可使锅炉排烟温度下降6-10℃。一般200MW机组锅炉，约提高锅炉效率0.6%。若每年按7000小时，发电机组煤耗按360g/kwh、标煤单价按每吨300元计算，则每年因节煤而产生的直接经济效益为：
M=7000×200×1000×360×0.006×300×10-6 =907200元/年。
约90万元
3、对于近年投运的300MW、600MW机组来说，目前电厂普遍采用的办法是每年向吹灰厂家提供一笔费用，由吹灰厂家派人长期维护，在这种情况下吹灰器的投用率还较能让人满意，但也存在一定问题，首先蒸汽吹灰器对于回转空预器几乎无计可施，其次蒸汽吹灰器长时间的吹扫对对流管束的磨损特别严重。由于这些问题，目前300MW、600MW机组已运行的电厂都纷纷在空预器上改造激波吹灰器
使用蒸汽（空气）脉冲激波吹灰器每年的运行费用很低。从效益上讲远不到一年就能收回投资，而且由于每年大量的节煤以及送、引风机的电耗下降而产生的环保效益和经济效益均是相当可观的。
1、 按照操作规程要求坚持每天操作，可保证在本吹灰器作用范围内无积、堵灰现象。
2、 不会因除灰装置的使用而影响锅炉本体设备的寿命。
3、 本装置使用产生的噪声符合健康安全允许的噪声强度标准（OSHA）。
4、 设备无故障期两年，终身维修。
5、 本公司负责设备安装指导、调试及免费对设备操作人员进行培训。
6、 提供产品说明书，产品合格证、操作规程及相关技术资料。
成都风雷科技有限责任公司
联系人：董勇强
电话：13908092170 028-82955196