防止锅炉受热面爆管的有效办法和装置

编号：AQ-JS-09153

( 安全技术)

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防止锅炉受热面爆管的有效办

法和装置

Effective method and device for preventing tube burst on boiler heating surface

防止锅炉受热面爆管的有效办法和

装置

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

截至目前，火力发电仍然是生产电能的主要方式。大型火力发电厂的锅炉是煤炭的化学能转换为高温高压蒸汽热能的能量转换设备。为了实现能量转换效率，煤粉要在很短的时间里完成燃烧过程，煤炭被专门的设备磨制成极细的煤粉，燃烧产生的高温燃烧产物的热量通过一系列的热交换设备的受热面传递给在管道里的水或者水蒸汽。在烟气里灰粒的直径大多在10～30μm，这样微小的灰尘颗粒由于灰尘与管壁之间的分子吸引力、机械网罗作用力、热泳作用力及静电吸引力等使其黏附在受热面管壁上，1mm的积灰对于传热的阻力大约是钢铁材料的50倍，大大降低了传热效率。

为了清洁受热面，传统使用的蒸汽吹灰装置，由于蒸汽清灰需要可以用于做功的过热蒸汽，在吹灰的同时正气夹带着灰尘颗粒对

受热面管道产生强烈的磨损，导致锅炉爆管停炉事故。在电厂事故分类中，锅炉设备事故占70，而在锅炉事故中，因磨损而发生爆管的事故占70，另外，吹灰所使用的过热蒸汽，在锅炉尾部受热面中由于烟气温度逐步降低而使烟气湿度增加，导致尾部受热面发生低温腐蚀。

由于蒸汽吹灰存在的缺陷，人们开始寻求一种新的清灰装置。

声波吹灰与NP声波吹灰器。

NP声波吹灰器利用压缩空气在调制成一定频率、振幅、声压级的声波，声波在传播过程中具有绕射、衍射的作用，不但能够清除管道正面的积灰，对管道背面的、侧面的积灰也能有效地清除，清灰不存死角；由于使用压缩空气，不影响烟气湿度，可以有效地防止管道的酸腐蚀；不考虑对受热面吹损，可以根据清灰需要设置启动时间和间隔时间，随时保持受热面的清洁；与同时存在的旋笛式、膜片式声波吹灰器相比，更因为没有机械传动、转动，没有油润滑系统，不存在机械故障、润滑故障和漏油等，无需经常维护保养，提高了装置的可靠性；炉内安装，声音泄漏小，对操作环境无噪声

污染。

1积灰与清灰

1.1锅炉受热面积灰及影响

由于燃料中含有不可燃成分，统称为灰分，在锅炉燃烧过程中，灰分被析出，一部分沉积在受热面上，另一部分随烟气带出锅炉。沉积在锅炉受热面上的灰，有两种形态，即积灰和结渣。所谓积灰，指的是温度低于灰熔点时灰沉积物在受热面上的聚积，一般多发生在锅炉炉膛出口至空气预热器段的对流受热面上。所谓结渣，指的是熔化了的灰粘附在受热面上，一般多发生在炉膛、屏式过热器、炉膛出口等高温受热面。积灰、结渣受物理因素和化学因素的交替相互作用，生成过程十分复杂，按积灰、结渣的特性来分类的方法繁多。现仅按积灰强度来划分，可分为松散性的积灰和粘结性的积灰，积灰结渣部位多数发生在锅炉出口水平烟道及尾部竖井烟道的受热面管壁上。

1).松散性积灰

对单根受热面管而言，松散性积灰发生在两个部位，一是迎向

烟气流的正面上，在烟气速度很小、飞灰颗粒很细时飞灰才会形成松散的沉积层，并且为颗粒较大的灰所破坏而减薄。当煤粉细度和锅炉负荷不变，运行稳定的条件下，这一薄层将在一定的时间内达到动态平衡；另一个积灰部位是在受热面管的背面，也是积灰最为严重的地方。由于受热面管的背面处于烟气涡流区，形成松散的楔形积灰，并与受热面管一起构成流线型，因此，不会增加烟气的流动阻力。

2).粘结性积灰

它主要是在受热面管子的正面形成，并迎着烟气流成梳形状生长，它不像松散性积灰那样到了一定的积灰程度就停止了生长，而是随时间的增加而增长。积灰严重时在受热面管间搭桥，堵塞烟气通道，增加烟气流动阻力，锅炉不得不被迫减负荷或停炉清灰。

锅炉受热面积灰是不可避免得普遍现象。受热面积灰后使传热热阻增加，管内工质的吸热量减少，排烟温度升高。据计算，锅炉排烟温度每升高10℃，锅炉热效率约降低0.5个百分点，相当于一台300MW机组锅炉损失标准煤若干吨（要计算一下）。同时，因

受热面积灰使管壁金属超温，对锅炉安全运行造成威胁，因此，锅炉吹灰势在必行。

1.2传统清灰方式及存在的问题

1.2.1蒸汽吹灰

国内外蒸汽锅炉受热面吹灰广泛采用蒸汽吹灰的原因之一是由于低压蒸汽的获得比较容易，其二是，蒸汽吹灰能起到“立竿见影”的效果，特别是粘结强度高的灰渣、熔融灰渣都能有效地被清除。它是利用蒸汽射流的动能，直接作用于灰渣的表面，冲击动压可达到2000Pa，灰渣可迅速地被吹离受热面，排烟温度即吹即降，有非常“明显”的吹灰效果，因此，旋转式长短干蒸汽吹灰器在吹灰领域仍然占着统治地位。但是，蒸汽吹灰也有它不利的一面。

1).蒸汽耗量大

蒸汽吹灰介质压力一般1.5MPa、＞150℃，耗汽量30～

100kg/min。例如，省煤器一般安装4台吹灰器，每台运行6分钟，每台耗汽量73kg/min，总耗汽量为1752kg。一台300MW机组锅炉安装100多台蒸汽吹灰器，按吹灰程序顺序执行吹灰，全面吹灰

一次约需3小时，总耗汽量约60～100t，要增加锅炉昂贵的补给水量约1，使水处理设备的运行费用提高；

2).增加排烟中水蒸气含量，使尾部受热面容易积灰和腐蚀，特别是处于末级的空气预热器受热面更容易积灰堵塞，有时不得不停炉清灰；

3）.旋转伸缩式吹灰器的结构复杂，工作条件差，易磨易损件多，所以维修费用高，据统计，以10年为一周期，蒸汽吹灰维修费用比压缩空气吹灰高约70；

4）.蒸汽射流速度高，不断卷吸周围含尘高温烟气，直接冲刷到金属受热面上，致使受热面磨损很严重而爆管，

5）.特别是过热器部位的长伸缩式吹灰器容易卡涩，退不出来，吹损受热面管道。

6).吹灰时效果很明显，一旦停止吹灰，受热面上又很快积灰，这与蒸汽吹灰留有死角和不彻底有关。因沿被吹扫管子长度和周界的不均匀吹扫，残留的部分积灰是进一步积灰的基础，同时蒸汽也使灰粒容易粘到管子上，吹灰后一般3小时左右又恢复到吹灰前的