气脉冲吹灰器原理及安全分析

1脉冲吹灰器的工作原理：

将空气和乙炔气按一定比例，在混合器内充分混合后，沿管路进入脉冲罐内部。经点火后，脉冲罐内的混合气体在短的时间内压力和温度急剧升高，迅速膨胀，形成强压缩波即爆燃波，爆燃波经过吹灰管的强制压缩而得到进一步的加速和加强，以音速或超音速在吹灰管出口突然释放喷出，形成冲击波气流。 

2．脉冲吹灰器的吹灰机理：

2.1 脉冲波的动能吹扫作用，混合气体经点火爆燃后，体积瞬间发生急剧膨胀，经脉冲罐的加强，产生较高压力（10kgf/cm）,较高速度(300~350m/s)的气流经吹灰管定向导入炉内，其动能已脉冲波大的形式受热面的积灰表面，并经多次折射，使积灰脱落飞扬，附着在管子表面的积灰层破裂、脱落。且作用时间短（毫秒级），对受热面毫无损坏，特别适用于坚硬的积灰。

2.2 热清洗作用，混合气体在脉冲罐内被点火后爆燃，瞬间内产生高温高压的气流。当高温气流射向积灰层时，可以使积灰软化，粘结强度降低，在高温气流的吹扫下，灰层破裂脱落。这对于燃油锅炉、钢厂的加热炉、垃圾焚烧炉、余热锅炉的粘结性积灰尤为有效。

2.3 声波疲劳作用，当爆燃气体进入炉内时，伴有巨大的声响，是能量以声能释放出来的表现。实验测试结果表明在距离喷嘴轴线6-7米处，其声压级仍保持在100dB以上。声能已辐射状向受热面各个方向传播，通过声能量的作用，使这些受热面区域的积灰层产生振荡。由于声波振荡的反复作用，使沉积物松散、破裂，直至脱落。

3吹灰器安全分析

3.1对受热面管排安全

吹灰系统在实际工作时，在吹灰管出口处产生的脉冲波MAX压力为1.0MPa，呈指数关系衰减，实际作用到管子上面的力量还要小。这样的力作用到质量达数吨的管排上基本可忽略的，另外作用时间很短（大约5 ms），同时又不是持续作用，所以不会使受热面管排动摇。

3.2不会吹损受热面的管子

吹灰系统在实际工作时，在吹灰管出口处产生MAX压力为1.0MPa，速度（300-350m/s)的脉冲波，脉冲波的压力和速度从吹灰管出口呈指数关系衰减，而且作用时间只有大约5 ms。脉冲波产生的气流只是一个脉动过程，而非持续的吹扫。即使吹灰器工作1年（365天），每个吹灰点脉冲波的吹扫时间累积也只有3.285s，相对于烟气对管子的磨损几乎为零。

3.3不损害炉墙或水冷壁

在安装吹灰孔时，炉墙开孔后放入套管，套管的尺寸（一般为φ180）大于吹灰管直径（一般为φ159），吹灰管与锅炉吹灰孔有间隙，间隙内采用柔性密封（一般采用石棉绳），吹灰管不与炉墙或水冷壁管接触，所以就不会有磨损炉墙或水冷壁管的事情。同时，吹灰管不与炉墙直接接触，吹灰能量不会作用到炉墙上，也就不会震动炉墙。这样吹灰时，对炉墙就不会有任何的影响。另外，套管与炉墙的缝隙用耐火砖和耐火水泥填补，再利用可塑料进行加强，使炉墙保持原来的坚固，即使吹灰引起震动也不会影响炉墙。在吹灰管安装时，喷口正对受热面，并且依据具体受热面尺寸，可计算吹灰管的安装位置，设计合适的喷口形状，将脉冲波区限制在受热面上部，以避免脉冲波对炉墙的直接冲刷。

3.4不会在炉内爆燃

脉冲波吹灰系统工作是采用间断充气的工作方式，每次的混合气充装体积为管路和脉冲罐总体积的60%--80%（用充气时间控制，每组的MAX充气时间为20s，MAX可燃气体积仅为：0.028m3），理论上只有少量的混合气进入烟道，但进入烟道后的混合气马上被烟气所稀释，混合气浓度远小于爆炸的下限，所以不会在烟道内形成爆炸。同时，在系统配置上选用高品质的电磁阀控制可燃气的通断，又有燃气泄露报警逻辑保护，所以说，燃气脉冲波吹灰系统是安全的。

3.5脉冲频率不会对管束造成损坏

正常情况下，过热器管束的固有频率近似为47Hz，炉墙的固有频率一般为３~6Hz。 而脉冲波的主频率通常小于0.2Hz，远小于炉墙和过热器管束的固有频率，符合振动频率小于物体固有频率的75%的安全原则。不会产生共振。脉冲波不能改变烟气声级的频谱特性，即脉冲波与烟气也不会发生谐振。    

3.6噪声安全

脉冲波在工作时所产生的炉外背景噪声小于80dB而且作用时间短，脉冲波吹灰系统工作一次时间约30分钟左右，根据国际安全和健康机构（OSHA）规定，连续工作时间为0.5小时允许的噪声强度为110dB，由此可见，脉冲波吹灰系统不会对人体造成伤害，同时也不会对环境产生噪声污染。

4.可燃气体的选择：

以天然气作为脉冲吹灰器的可燃气气源，在原理上是可以的应用的。但是因为天然气的热值相比乙炔要低的多，爆燃产生的脉冲波能量要比乙炔的小，爆燃范围窄，运行不稳定，哑炮率非常高，吹灰效果会大打折扣。后期的维护费用会较高，而且较长的天然气管道引入现场有一定的安全隐患，综合利弊所以我们选择了瓶装乙炔作为脉冲吹灰器的燃气气源。