速看！新技术来了，锅炉人再不为折焰角积灰烦恼了

1.折焰角水平烟道积灰现象（锅炉“烟”喉被扼住）

锅炉人对折焰角及水平烟道（图1）都很熟悉，自从超临界和超超临界煤粉锅炉的推广投运使П 型布置形式成为大容量机组锅炉主流后，此处的积灰问题造成的安全威胁令许多锅炉人十分烦恼。比较典型案例：湖南省电力公司试验研究院2010年报告某电厂2×600 MW 机组“W”火焰锅炉2006 年投入商业化运营，投产后折焰角斜坡积灰严重，造成该区高温对流过热器和高温再热器下部受热面被积灰所掩埋，运行过程中经常因垮灰造成炉膛负压剧烈波动和煤火检丧失，并引发机组全炉膛灭火（MFT），对锅炉的安全运行构成严重威胁。2020年中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院报告了一起某电厂2# 机组长时间低负荷运行，造成折焰角水平烟道积灰严重，积灰大面积掉落，引起锅炉 MFT 动作。

尽管大部分运行的电站锅炉尚未造成严重的灭火事故，但随着灵活性改造后调峰低负荷运行成为常态，水平烟道入口折焰角上部及末级过热器、末级再热器区域，管排间积灰严重（图2），尤其在尾部烟道前包墙管排与末级再热器管排之间，积灰尤其突出，低的有2~3米，最高可至 5米以上（图3），直接影响到锅炉热效率，对烟气流场影响十分严重，并且极易造成锅炉运行期间受热面爆管，存在较大安全隐患。该现象普遍存在于各大已投运的大型电厂π型锅炉中，形象的比喻就像锅炉被扼住了“烟”喉，呼吸不畅。

2.积灰顽疾分析（烟喉被扼住的原因）

П 型布置锅炉分为前炉膛、水平烟道和尾部烟井 3 部分，在炉膛出口与水平烟道连接处设计有折焰角，折焰角水平段的积灰问题随着机组调峰运行更加突出，积灰形成的原因主要有五个方面：

一是实际燃煤品种偏离设计校核煤种，煤质不稳，个别品种灰分高。二是炉膛出口烟气在折焰角处突然转向，折焰角上后部区域形成了一定的回流区（如图4），飞灰在水平烟道后部流速下降更易于沉降；三是炉内过热器再热器受热面底部与折焰角之间距离偏小，阻碍了飞灰的流动；四是机组调峰运行变动因素多，飞灰增多，流速下降；五是尚未有成功的吹灰装置。用于高再吹灰的传统蒸汽长吹在投运时对水平烟道的积灰有一定的吹扫作用，但在高温环境下其刚性很差，对管排有损坏风险，普遍存在长吹撞损防护瓦（图5）的情况，因此也只能减少投运。尤其是在机组低负荷运行条件下（例如70%负荷以下）长吹禁止投运，积灰无法清理。

3.解决积灰问题的不成功尝试

对于折焰角水平段积灰的长期顽疾，无法从锅炉结构上进行根除，除了停机检修进行人工清理，由于堆灰内部温度过高，有可能造成清灰人员烫伤外，一些电厂和机构也进行了尝试，但基本上未根本解决问题，无法长期稳定运行，主要的解决方法是寻求在线进行积灰清除的方法：

方法一：翻板阀排灰。在水平烟道底部设置灰斗排灰，通过落灰管将积灰引入省煤器灰斗，再通过省煤器灰斗下方气力输灰系统排入灰库。主要问题：一是底部水冷壁间隙极小，落灰管安装需要开孔施工难度大，造成锅炉本体破坏，安全隐患高；二是落灰管工作过程中会产生堵塞问题而失效。

方法二：在积灰部位安装风帽。主要问题：一是需要在水平烟道水冷壁上开孔，对锅炉本体造成了破坏，不但能成本高，还增加了安全风险；二是需要持续利用压缩空气吹扫，消耗大量的能源，经济性差；三是如果不持续进行通气吹扫，风帽将被积灰堵塞而失效。

方法三：在两侧炉墙上安装大功率声波喇叭。主要问题：一是喇叭的能量耗散严重，无法有效作用15~18m的距离；二是设备在高温环境下的可靠性差。

其他方法，如在侧墙上安装激波吹灰器等，其耗材消耗较大，效果不理想，现场存在危险气体，增加了运行风险。

4.新技术解决折焰角水平烟道积灰的成功实践

折焰角水平烟道积灰是燃煤品种、炉型结构、运行因素和传统设备综合作用的结果，加之受热面管排和烟道底部的距离空间小，烟道流场所受影响，加剧了飞灰沉积。炉膛出口烟气温度较高，甚至高达1000摄氏度以上，连续的高温工况对吹灰系统提出了高要求，必须提出新的解决思路。

从2015年开始，矩阵波技术公司联合创始人开始研发解决折焰角水平烟道积灰系统，基本思路是利用脉冲射流扰动，破坏积灰沉降平衡和堆积结构，使积灰变为旋流或乱流，跟随烟气的流动而流走。

利用新型波能技术的Pu-JWF脉冲射流波场吹灰系统是在锅炉的折焰角及水平烟道根据积灰的沉降规律设计安装2~5组专用射流吹灰装置，构成射流波场，通过计算机程序控制吹灰介质形成脉冲冲击射流，彻底消除积灰问题。该类技术系统已经成功在山东寿光电厂#2炉、安庆电厂#4炉、九江电厂#1#2炉等解决了折焰角水平烟道积灰的问题。

5.Pu-JWF脉冲射流波场吹灰系统主要特点：

一是研发使用了耐高温、耐磨损、耐腐蚀和抗热疲劳专用材料；

二是特殊工艺成型，满足折焰角高温、无冷却工况和长期稳定运行；

三是防堵设计，解决了持续飞灰沉积条件下的设备可靠性；

四是射流喷孔的特殊结构，工作介质对积灰高效做功，系统经济性好；

五是通过烟气流场模拟，设计点阵布列，精准气动布局，高效清除积灰；

六是优化工程结构和智能化设计，形成分布控制和双效全工况智能系统，保证运行安全可靠；

七是工作介质与水冷壁、高过高再管排无直接接触，无吹损、无死角，可实现无人值守，无安全风险。

折烟角斜坡及水平段积灰的主要危害：

1.大幅影响机组换热效率。积灰严重时，部分受热面如末过、末再底部管屏被积灰掩埋，致使受热面换热不均匀，同时受积灰覆盖的影响，受热面本身的换热能力大幅下降，导致出口烟温上升，同时阻力上升，引风机出力上升，电耗增大。

2.积灰严重影响安全运行。局部出现的积灰现象，严重影响了锅炉烟气流动的均匀性及造成局部的烟气流速偏高，对流管束磨损加剧。长时间严重积灰，首先积灰可能垮塌下落到炉膛，经过燃烧器区域可能会遮挡火检，产生误报警，进而可能出现锅炉 MFT，直接影响到锅炉的安全稳定运行，其次受热面因烟灰腐蚀和磨损存在爆管风险提升的情况。还有一个情况也要引起重视，就是由于过量的积灰堆积，水冷壁和两侧的结构承压变形，存在焊缝裂缝引发爆管的风险。别看一个水平烟道的积灰看似问题不大，但随着调峰运行的频繁，问题会越来越突出，电厂这头巨大资产的大象可能就会变成在一根钢绳上跳舞，一不小心就会跌落摔的头破血流。