摘 要：分析现有空预器清洗方法，结合电厂实际使用情况，开发了新型全伸缩在线空预器，介绍了设计思路。对电厂空预器清洗提出了具体操作步骤及注意事项。
背景：随着日益严重的环境污染问题，国家加大了对各个行业的环保要求。具体到火力发电行业，减少二氧化硫及氮氧化合物的排放成为主要问题。2011年11月，环保部网站发布了国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合发布的新修订的《火电厂大气污染排放标准》，并于2012年1月1日起实施。为减少烟气排放中所含的污染物，火电厂进行了烟气脱硝改造。加装烟气脱硝设施后，空预器堵塞情况较之前严重，尤其在脱硝投运两三年后，随着催化剂的失活，堵塞更加频繁，更加严重。这是因为脱硝工艺中，不可避免的存在氨逃逸，经化学反应与烟气中存在的硫氧化物生成ABS(硫酸氢铵)。硫酸氢铵在空预器中存在气态、液态和固态三种形态。液态硫酸氢铵吸附烟气中的灰分形成灰垢，由于液态附着力强，附着在空预器冷端换热元件上形成堵塞。
空预器堵塞不仅影响传热，而且可能因烟道阻力剧增而限制锅炉出力，而且，积灰的存在使烟气阻力增加，排烟温度升高，成为锅炉安全运行的隐患。因此，空预器清洗成为电厂生产中一个必须解决的问题。
1.现有空预器清洗方式
常用的空预器清洗方式有蒸汽吹灰、激波吹灰和声波吹灰三种方式，具体介绍如下：
蒸汽吹灰法是目前主要的吹灰手段，在蒸汽压力、过热度能保证的前提下，大多数情况下能有很好的吹扫效果。但在某些情况下，如煤质严重偏离设计(如硫分和灰分过高)、氨的逃逸率过高等，则蒸汽吹灰方式无法完全清除堵灰。蒸汽吹灰设备参见图一。
1.2 激波吹灰法
激波吹灰是通过乙炔和氧气混合爆燃产生的冲击波来达到清除目的。由于脱硝后的空预器冷端蓄热元件一般都覆有搪瓷层，这种强烈的冲击会对搪瓷造成伤害，造成剥落，所以一般不推荐采用。激波设备参见图二。
1.3 声波吹灰法
声波吹灰是利用共振原理来清除积灰。形成堵塞的硫酸氢铵呈液态或膏状，其固有频率一般不固定，声波对不断变化的液态物很难捕捉到共振频率，目前对解决顽固性的硫酸氢铵堵塞效果有待验证。声波设备参见图三。
2.可不停炉安装及在线维护的新一代空预器清洗系统
传统的吹灰设备需要在电厂建设期间提前安装好，或者在停炉检修期间进行安装施工。预埋在空预器中的喷嘴或者其他配件一旦发生故障，则无法及时进行维护，只有等到停炉时才能进行维修更换。强行停炉则带来巨大的停机起炉损失，而且机组运行期间也不能随意停机。
经过大量的电厂走访，在了解了吹灰实际需求及各种现有方法的不便之处后，我们开发了新一代的可不停炉安装，可在线维护的空预器吹灰系统。
2.1 开发思路
现有蒸汽吹灰设备其枪杆部分为一体式结构，而且多采用钢制管道，整体长度与空预器相当，一般现场无法提供场地供其完全退出。因其长度限制，需要提前预埋在空预器之中。空预器墙壁与吹灰枪之间因考虑密封，也限制了蒸汽吹灰枪的在线维护检修。
根据实际调研，我们采用低压力大流量高压水做为吹灰介质，从空预器底部垂直上喷，从而打透空预器散热片之间的积灰，实现空预器的清洗。高压水管道采用高压软管，外围加以可伸缩的钢制套管做为支撑，实现喷头可以沿空预器直径方向的移动及完全退出。空预器墙壁加装可开启的自动门，配合伸缩枪的清洗，可以实现在线清洗。在不清洗的时候，伸缩枪可以完全退出，自动门关闭，实现空预器的封闭。
2.2.2 系统原理及配置
全伸缩在线清洗系统包含高压水清洗机组、全伸缩清洗装置及控制系统组成。系统原理图参见图四。系统的整体参数如下：
型 式：全伸缩式 清洗介质：清水
工作压力：最高50Mpa 流 量：最大240L/Min
清洗时间：在线清洗：约240分钟 离线清洗：约600分钟
2.2.4高压水清洗机组
高压水清洗机组采用我司制造的200TJ3 型机组，最高压力可以达到280 MPA。在线清洗机组设计压力最高50MPA ，流量最大可达240 L/min 。清洗介质为清水。高压水清洗机组配置美国JETECH高压泵，动力源为电机。全封闭式不锈钢水箱具备自动补水功能，防止上部溢流造成不安全隐患，进水管路在水箱前增加不锈钢滤网式过滤器，保证进水水质。该机组具有如下特点：
停机时间短，维护简单
比其他柱塞泵活动件少
无需特殊工具
一般进排液腔体无需移动---没有重件
从泵前端可以看到所有螺栓
“取出式”阀体使得检查和维护简单易行。取出阀体不需松开柱塞。
无需断开胶管与进排液腔体连接。
2.2.5 全伸缩清洗装置
全伸缩清洗装置采用三级伸缩结构，本体采用不锈钢方管加工制作。动力源采用台达伺服电机做为主动力，配套高精度的L型减速机，为伸缩机构提供强大的驱动，驱动枪头处的喷嘴沿空预器直径方向前进，从而对空预器进行清洗。
伸缩臂最前端携带两个高压水枪管，六个喷嘴呈Z 字形交叉布置，达到最佳清洗效果。
主要技术参数：
缩回整体尺寸：3550mm×830mm×1700mm
伸出整体尺寸：10750mm×830mm×1700mm
最大外形尺寸：330mm×290mm
设备功率：1KW
速度可调范围：0-43m/min
喷枪(标 配)：双枪6喷头
工 作 范 围:0-7200mm
设备效果如图六所示，左侧为全缩回状态。右侧为全伸出状态。
2.2.6 控制系统
控制系统采用西门子200 系列PLC，配合西门子SMART 系列触屏作为人机交互界面。伺服电机控制采用台达伺服驱动进行控制，可以实现枪头的精准控制，最小行走控制精度可以达到毫米级。通过人机界面，可以实现行走速度，步进距离，停留时间等各种控制参数的设置。
全伸缩清洗装置控制系统可以实现机械伸缩臂以下三种模式动作：1.往复清洗模式(仿人工清洗)。2.步进清洗模式。3.直接进给模式。不管清洗装置工作在什么模式下，动作的实现可以通过两个方法获得：第一，触摸屏组态按钮。(软件)。第二，DCS远程控制。
设备运行状态下，触摸破面板将实时显示运行情况及控制器采集到的各种参数。
3全伸缩在线清洗装置与传统吹灰枪优缺点对比
4在线清洗运行需注意的事项
投运在线水冲洗时的机组负荷应大于90%，越高负荷对机组的影响越小。
进行空预器清洗时需要做好相应的准备工作，以避免对机组运行造成不良影响。
首先需要疏通烟道排污口，切换管路阀门至合适位置等，以防烟道堵塞，清洗下来的灰无法及时排除，造成空预器管壁负重过大。正式清洗前可先短时间进行实验性冲洗，检查机组运行情况正常后，再正常冲洗。
冲洗时，应对烟道底面及支吊架进行监视，预防冲下的灰垢沉积板结造成烟道及支吊架损坏。冲洗过程中检修人员随时疏通空预器底部疏水排灰管，防止堵塞。若排烟温度过低，可及时调整冲洗侧烟气流量，提高烟温。若持续下降，则应停止冲洗。
冲洗中及冲洗后，观察空预器驱动电机电流、空预器阻力、排烟温度、烟道排污情况及除尘器运行是否正常。观察和记录高压水冲洗时间、压力、空预器冲洗前后机组负荷、烟气和空气侧压差、送风机和引风机电流、炉膛压力、热风和排烟温度等参数。冲洗时，应监视高压清洗机组的运行，机组本身有各种保护，实现故障报警及停机，但应在故障报警时及时决定是否停止冲洗再排除故障.
清洗中需要重点关注两个参数：
(一)流量：注意检查溢流口溢流量，溢流量明显加大时，说明喷嘴可能堵塞，应更换或疏通被堵塞喷嘴。
(二)压力：冲洗压力达不到额定压力时，可能喷嘴磨损导致孔径变大或喷嘴掉落，应更换新喷嘴。
一般情况下应进行多次冲洗，即使在观察到空预器阻力不再持续下降时，最好仍冲洗一到两次。换热元件冲洗的越干净，两次冲洗间隔的周期越长。该清洗机组可以在线伴随性冲洗，也可以在停炉时进行清洗。不同电厂可以根据自身空预器的运行状况进行相应的冲洗，运行良好的空预器是机组稳定运行中一个不可缺少的环节。
5总结
本文分析了现有几种空预器清洗的方法的优缺点，针对电厂实际使用情况，提出了新的产品设计思路，设计了新型的空预器清洗成套设备。对电厂空预器清洗提出了具体的注意事项。