内置阵列式高声强声波吹灰技术及节能计量和智能吹灰优化系统，声波发生器

北极星环保网讯:本文介绍了国内唯一将声波发生器成功布置于发电厂燃煤锅炉烟道内部的专利技术---内置阵列式高声强声波吹灰技术及其装置的实际应用，从设计原理和运行实践中证明该技术彻底消除了吹损热交换器管的问题，在保证最佳吹灰效果的同时，为发电企业带来显著的节能减排效益。随着公司对基于该吹灰技术开发的智能吹灰优化系统、及节能计量系统的研发，届时该吹灰系统会带来更大的节能经济效益。

关键词：电厂燃煤锅炉；内置阵列式布置；声波吹灰器；吹灰优化；节能计量减排

1前言

锅炉热损失是燃煤发电机组主要的热损失，其中排烟热损失是最大一项，约占锅炉热损失的65%。一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失上升0.6%～1%，相应多耗煤1.2%～2.4%。目前节能与减排已经成为燃煤发电企业日常生产当中的两个约束性指标，因此减少锅炉热损失、降低排烟温度就成为电站锅炉节能减排技术发展的必然选择。

燃煤锅炉炉内积灰不能及时、有效清除，直接导致锅炉排烟温度升高、热效率下降，及风机载荷加重和炉内管道腐蚀等，在脱硝部位如果清灰不利还会影响脱硝效果、造成排放不达标。选择安全、节能、简单、稳定、可靠、维护量低，吹灰效果好、运行成本低的吹灰装置对锅炉运行的安全性、经济性、排放达标影响极大。

内置阵列式高声强声波吹灰技术是目前国内唯一将声波发生器成组布置在锅炉烟道内部的声波吹灰技术，获得国家发明专利及国家科技部“中国好技术”称号，在不吹损管排、有效吹灰的同时，与传统蒸汽吹灰相比节约运行费用90%以上，并起到了减少锅炉热损失、降低排烟温度、提高锅炉效率的显著效果，通过西安热工院对已使用内置阵列式高声强声波吹灰技术的大唐太原第二热电厂吹灰系统实际运行测试，结果表明实测排烟温度降低了9.5℃,锅炉效率提高了0.43%,机组供电煤耗降低1.33g/（kW˙h）。

北京中电慧能国际电力科技有限公司基于内置阵列式高声强声波吹灰系统技术优势，开发了锅炉优化吹灰及节能计量系统，将二者有效结合可以实现适时、优化吹灰的要求，同时实现节能量累积计量，构成一整套完整的智能吹灰、节能计量系统。

2内置阵列式高声强声波吹灰技术

2.1内置阵列式高声强声波吹灰技术原理

内置阵列式高声强声波吹灰系统及装置的关键部件是获得国家发明专利的高声强声波吹灰器（如图一），这种声波吹灰器工作气源既可以是蒸汽也可以是压缩空气，声波发生器工作时在瞬间发出每秒数千次高声强声波，迫使积灰疲劳、断裂从换热器管道表面剥离、脱落，随高速流动的烟气带走，达到清除锅炉积灰的目的。

声波发生器从材质和构造上充分考虑了锅炉烟道内部的特殊环境，内置阵列式高声强声波吹灰系统及装置采用成组阵列式将若干数量（须根据项目实际情况进行具体设计布置）声波发生器分组布置在烟道内部，实现了烟道中声场的全面覆盖，使声波能量场能够作用到换热器管道的每个角落，因此清灰更彻底。

内置阵列式布置方式（如下图二、图三）是目前唯一一种将声波发生器布置在烟道内部的吹灰布置方式，这种布置方式已经获得国家专利。

2.2内置阵列式高声强声波吹灰系统组成

内置阵列式高声强声波吹灰装置由阵列式声波系统、汽（气）源系统、控制系统组成。

2.2.1阵列式声波系统

由若干组高声强声波吹灰器组组成，每组吹灰器由不同数量的吹灰器组成，布置在锅炉烟道内部，通常利用原长杆吹灰器开孔引入吹灰器联箱，每组独立控制运行。

北极星环保网讯:本文介绍了国内唯一将声波发生器成功布置于发电厂燃煤锅炉烟道内部的专利技术---内置阵列式高声强声波吹灰技术及其装置的实际应用，从设计原理和运行实践中证明该技术彻底消除了吹损热交换器管的问题，在保证最佳吹灰效果的同时，为发电企业带来显著的节能减排效益。随着公司对基于该吹灰技术开发的智能吹灰优化系统、及节能计量系统的研发，届时该吹灰系统会带来更大的节能经济效益。

关键词：电厂燃煤锅炉；内置阵列式布置；声波吹灰器；吹灰优化；节能计量减排

1前言

锅炉热损失是燃煤发电机组主要的热损失，其中排烟热损失是最大一项，约占锅炉热损失的65%。一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失上升0.6%～1%，相应多耗煤1.2%～2.4%。目前节能与减排已经成为燃煤发电企业日常生产当中的两个约束性指标，因此减少锅炉热损失、降低排烟温度就成为电站锅炉节能减排技术发展的必然选择。

燃煤锅炉炉内积灰不能及时、有效清除，直接导致锅炉排烟温度升高、热效率下降，及风机载荷加重和炉内管道腐蚀等，在脱硝部位如果清灰不利还会影响脱硝效果、造成排放不达标。选择安全、节能、简单、稳定、可靠、维护量低，吹灰效果好、运行成本低的吹灰装置对锅炉运行的安全性、经济性、排放达标影响极大。

内置阵列式高声强声波吹灰技术是目前国内唯一将声波发生器成组布置在锅炉烟道内部的声波吹灰技术，获得国家发明专利及国家科技部“中国好技术”称号，在不吹损管排、有效吹灰的同时，与传统蒸汽吹灰相比节约运行费用90%以上，并起到了减少锅炉热损失、降低排烟温度、提高锅炉效率的显著效果，通过西安热工院对已使用内置阵列式高声强声波吹灰技术的大唐太原第二热电厂吹灰系统实际运行测试，结果表明实测排烟温度降低了9.5℃,锅炉效率提高了0.43%,机组供电煤耗降低1.33g/（kW˙h）。

北京中电慧能国际电力科技有限公司基于内置阵列式高声强声波吹灰系统技术优势，开发了锅炉优化吹灰及节能计量系统，将二者有效结合可以实现适时、优化吹灰的要求，同时实现节能量累积计量，构成一整套完整的智能吹灰、节能计量系统。

2内置阵列式高声强声波吹灰技术

2.1内置阵列式高声强声波吹灰技术原理

内置阵列式高声强声波吹灰系统及装置的关键部件是获得国家发明专利的高声强声波吹灰器（如图一），这种声波吹灰器工作气源既可以是蒸汽也可以是压缩空气，声波发生器工作时在瞬间发出每秒数千次高声强声波，迫使积灰疲劳、断裂从换热器管道表面剥离、脱落，随高速流动的烟气带走，达到清除锅炉积灰的目的。

声波发生器从材质和构造上充分考虑了锅炉烟道内部的特殊环境，内置阵列式高声强声波吹灰系统及装置采用成组阵列式将若干数量（须根据项目实际情况进行具体设计布置）声波发生器分组布置在烟道内部，实现了烟道中声场的全面覆盖，使声波能量场能够作用到换热器管道的每个角落，因此清灰更彻底。

内置阵列式布置方式（如下图二、图三）是目前唯一一种将声波发生器布置在烟道内部的吹灰布置方式，这种布置方式已经获得国家专利。

2.2内置阵列式高声强声波吹灰系统组成

内置阵列式高声强声波吹灰装置由阵列式声波系统、汽（气）源系统、控制系统组成。

2.2.1阵列式声波系统

由若干组高声强声波吹灰器组组成，每组吹灰器由不同数量的吹灰器组成，布置在锅炉烟道内部，通常利用原长杆吹灰器开孔引入吹灰器联箱，每组独立控制运行。

2.2.2汽（气）源系统

汽（气）源系统可用锅炉蒸汽，也可用压缩空气作为工作介质，通过减压阀减压后作为汽（气）源，驱动声波吹灰器发出高声强声波，工作压力为0.35～0.7MPa。采用锅炉蒸汽作为气源时取汽从低再入口双侧取汽。汽（气）源系统配置疏水阀门，保证了吹灰介质品质，吹灰装置运行时用气量仅为传统蒸汽吹灰的5～10%，烟气中水蒸气分量大大减少，对脱硫、脱销和除尘达标益处非常大。

2.2.3控制系统

控制系统由PLC、信号采集模块、设备控制模块、吹灰控制阀组成，可以实现自动程控吹灰，也可以实现手动吹灰。系统预留与电厂DCS通讯接口，可以实现通过DCS控制吹灰系统吹灰的功能。

北京中电慧能国际电力科技有限公司根据近十多年项目的实际运行经验，结合积灰特性开发出一套适应吹灰工艺的控制软件，并申请取得了相应的软件著作专利。

2.3内置阵列式高声强声波吹灰系统运行参数

工作介质：蒸汽或压缩空气

工作压力：0.35～0.7MPa

最大流量（单只声波发生器）：0.5～2kg/min（蒸汽介质）、1～3m3/min（压缩空气介质）

有效半径（单只声波发生器）：轴向6-9M，横向4-8M

最大声强：150dB(炉内)，炉外不大于70dB（符合国家工业环境噪声标准）

2.4内置阵列式高声强声波吹灰技术特点

（1）安全可靠，不吹损管道

内置阵列式高声强声波吹灰技术利用声波原理，依靠高强声波迫使积灰处于振动流化状态，同时声波具有声致疲劳断裂效应，迫使积灰脱落，随烟气流走，达到清灰的目的，将工作介质由机械能转化为声能，属于非直接吹灰方式，不会吹损管道，使发电运维部门彻底摆脱了吹灰安全困扰，并为按需吹灰、适时吹灰提供了有利保证。

（2）炉内布置，清灰彻底

内置阵列式高声强声波吹灰技术采用的声波发生器具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的特点，能够布置于烟道内部，突破了声能在烟道内部衰减快致使声波覆盖面有限的弊端，通过设计计算将若干数量声波发生器成组阵列式布置在需要吹灰的烟道部位，利用声波传播可以绕射、反射、折射的特点，全方位不留死角的清除积灰。

（3）介质多样，费用低廉

内置阵列式高声强声波吹灰技术吹灰工作介质可以为蒸汽或压缩空气任选。使用蒸汽时，从锅炉低再入口取气，节省了锅炉高品位发电做功蒸汽。与传统蒸汽吹灰相比，节约蒸汽90%以上；由于整套装置无机械传动，运维成本大大下降。

（4）清洁生产、节能降耗

内置阵列式高声强声波吹灰装置无机械传动，安装孔与炉墙密封良好，在锅炉运行中，既不会从吹灰器孔喷出积灰污染环境，也不会漏风进入锅炉影响效率。由于吹灰用气量小、并能够满足实际吹灰频次要求，有效减少排烟热损失，起到了显著的节能降耗效果。

3内置阵列式高声强声波吹灰技术应用

对于锅炉烟道内部非粘性积灰面，只要在高声强声波发生器有效作用范围内，就能达到良好吹灰效果。内置阵列式高声强声波吹灰装置是目前业内唯一能够将声波发生器成组布置在烟道内部的吹灰器，实现了声波全面覆盖，对于大型燃煤锅炉烟道吹灰优势非常明显。

根据锅炉不同部位积灰性质不同，内置阵列式高声强声波吹灰装置完全适用于存在非粘性积灰的锅炉竖井烟道、脱硝反应器、回转式空预器、低低温省煤器等部位的吹灰。

3.1大唐太原第二热电厂采用内置阵列式高声强声波吹灰技术对尾部烟道吹灰器进行技术改造

大唐太原第二热电厂10#锅炉为东方锅炉厂DG1065/17.4-II12型亚临界、中间一次再热、自然循环、燃煤汽包锅炉，于2006年底投产

。在7#、8#、9#锅炉均采用内置阵列式高声强声波吹灰技术改造取得良好效果后，该电厂对10#锅炉进行了相应的技术改造，在竖井烟道拆除长伸缩式蒸汽吹灰器50台，安装内置阵列式高声强声波吹灰器50组，每组由8只高声强声波发生器组成，在低温省煤器部位拆除蒸汽吹灰器3台，安装内置阵列式高声强声波吹灰器12组。改造后，系统运行稳定，吹灰效果良好，满足锅炉运行要求，不再有因吹灰而引起的管排磨损。

2016年5月，西安热工院对大唐太原第二热电厂吹灰系统实际运行测试，结果表明实测排烟温度降低了9.5℃,锅炉效率提高了0.43%,机组供电煤耗降低1.33g/（kW˙h），取得明显节能效果。

3.2国电长治热电有限公司在新建项目中采用内置阵列式高声强声波吹灰技术

国电长治热电有限公司2X330MW级亚临界空冷供热机组采用东方锅炉厂生产的DG1171/18.3-II型锅炉，在项目新建中直接采用了内置阵列式高声强声波吹灰技术，在低过、低再、省煤器等部位共安装46组内置阵列式高声强声波吹灰器组，而且省去了庞大的设备平台。两台机组2011年7月实现双投至今已满五年，吹灰系统运行稳定，吹灰效果好，运行费用低，维护工作量小，得到电厂及运维人员的一致认可。

3.3胜利油田自备电厂在脱硝反应器部位采用内置阵列式高声强声波吹灰技术进行改造

胜利油田自备电厂二期4#炉为上锅产1025t/h锅炉，采用SCR脱硝工艺。北京中电慧能国际电力科技有限公司采用内置阵列式高声强声波吹灰技术在反应器催化剂层上方布置安装高声强声波吹灰器组，在投入运行的一年里吹灰效果良好，完全实现了运行免维护，对催化剂无任何吹损。

4内置阵列式高声强声波吹灰技术节能分析

内置阵列式高声强声波吹灰技术在安全、有效吹灰的同时，与传统蒸汽吹灰比具有显著的节能效益，以下主要从三个方面进行分析探讨。以一台300MW机组1025t/h煤粉锅炉，将竖井烟道原有36台传统蒸汽吹灰器改造为36组内置阵列式高声强声波吹灰器为例，其技术改造后的节能效益分析如下。

4.1节约运行费用带来的效益

表1是一台传统蒸汽吹灰器与一组内置阵列式高声强声波吹灰器，各自吹灰一次的蒸汽耗量、每组及36组吹灰运行一次节约蒸汽量、节约费用等，表2是内置阵列式高声强声波吹灰器全年节约运行费用。

从表2可以看到，按吹灰系统日运行2次计算，机组年运行4800小时，吹灰系统节约蒸汽10320吨，节约费用103万元；机组年运行7200小时，吹灰系统节约蒸汽15480吨，节约费用154.8万元。按吹灰系统日运行4次计算，机组年运行4800小时，吹灰系统节约蒸汽20640吨，节约费用206.4万元；机组年运行7200小时，吹灰系统节约蒸汽30960吨，节约费用309.6万元。

由此可见，内置阵列式声波吹灰器运行蒸汽耗量仅为传统蒸汽吹灰器的5%，节约蒸汽达95%。

4.2降低排烟热损失带来的节能效益

调查显示，由于传统蒸汽吹灰器吹灰时易吹损换热器管排，同时运行维护工作量亦大。吹灰蒸汽耗量大加重了烟气中水蒸气的份量，目前从全国来看传统蒸汽吹灰器投运率仅为21%，因此造成的排烟热损失数字惊人。

国内权威电力机构的研究统计表明，根据目前我国电厂锅炉运行实际情况，每天吹灰４-6次为经济吹灰频次，可以较吹灰投运次数偏低时锅炉的排烟温度平均降低10℃左右，可提高锅炉效率0.6%～1.0%，降低发电煤耗2g/KWh左右，对于300MW机组年节能效益约150万元左右，对于600MW机组年节能效益近300万。

实现这样的节能收益，选择能够做到高频次的投运的吹灰装置，而不用顾忌给换热器表面带来吹损等问题，内置阵列式高声强声波吹灰技术成为必然的选择。

4.3锅炉智能吹灰优化系统对节能效益的作用

北京中电慧能国际电力科技有限公司结合内置阵列式高声强声波吹灰技术开发的锅炉智能吹灰优化系统及节能量累积计量系统能够实现锅炉吹灰的适时化、按需化，节能计量化，在保证受热面换热效果的情况下，最大限度地优化吹灰频次，研发成功后将会使吹灰运行成本更经济、锅炉整体节能效益更高。

5结论

内置阵列式高声强声波吹灰技术从保证发电生产安全、有效清除换热器表面积灰入手，经过多年的研发、实践、完善，积累了大量在役锅炉技术改造和新建锅炉配套的业绩和使用经验，目前已在国电、大唐、华能等大型电厂二十余台燃煤锅炉上使用，各项技术经济指标稳定可靠，给用户带来了非常明显的经济效益，顺应了用户日益增强的节能环保要求。