聲波吹灰技術在廣州珠江電廠 4號爐的應用

黃愷琿,盧俊利,張清平,朱 愷,龐慶勛,王 擎

(1.廣州珠江電廠,廣東 廣州 511457;2.廣州珠江天然氣發電有限公司,廣東 廣州 511457;3.東北電力大學,吉林 吉林 132012)

聲波吹灰技術在廣州珠江電廠 4號爐的應用

黃愷琿1,盧俊利2,張清平1,朱 愷1,龐慶勛1,王 擎3

(1.廣州珠江電廠,廣東 廣州 511457;2.廣州珠江天然氣發電有限公司,廣東 廣州 511457;3.東北電力大學,吉林 吉林 132012)

在燃煤鍋爐中廣泛使用的蒸汽吹灰器存在故障率高、維護成本高、管壁磨損重、局部吹不到等缺點,而聲波吹灰器的利用可以有效解決上述問題。廣州珠江電廠 4號爐通過在鍋爐尾部煙道增加聲波吹灰器,并實現DCS集散控制,取得良好效果。

蒸汽吹灰器;聲波;聲波吹灰器;鍋爐

0 引 言

由于蒸汽吹灰器有諸多缺點：蒸汽吹灰靠射流吹灰,介質吹掃面積有限;蒸汽吹灰器活動部件多,這就造成吹灰器操作頻繁,故障出現率高,維護和檢修量大;工作介質損耗量大,運行成本高;吹灰周期長,使受熱面積灰過多,甚至使積灰燒結硬化,增加吹灰難度;蒸汽吹灰壓力過高,會加快金屬管壁的磨損,壓力過低又影響吹灰效果;吹灰槍經常出現不能正常退出的故障,造成蒸汽長期吹磨受熱面,導致受熱面管材變薄,甚至引起爆管;蒸汽吹灰會增大煙氣中的含濕量,使煙氣露點溫度升高,從而增大省煤器冷端堵灰及腐蝕現象。這些缺點的存在使蒸汽吹灰器的改造勢在必行,而聲波吹灰器具有如下優點：結構簡單可靠,啟停操作方便運行安全,維修工作量少,費用低;聲波可以貫穿和清潔蒸汽吹灰難以達到的位置;適合于松散積灰的清除;不對受熱面管材造成磨損,延長受熱面管材壽命。因此,2009年 2月,珠江電廠在 4號爐 A修時在鍋爐尾部煙道增加聲波吹灰器,優化吹灰方式。

1 鍋爐設備規范

廣州珠江電廠總裝機容量為 4×300 MW,鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產 HG-1021/18.2-Y M3型亞臨界參數自然循環汽包爐,主蒸汽和再熱蒸汽溫度為 540℃,主蒸汽壓力為 18.2 MPa,再熱蒸汽壓力為 3.8 MPa,單爐膛、一次中間再熱、正壓直吹式制粉系統、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構 Π型、露天布置燃煤鍋爐,設計煤種為神府東勝煙煤,校核煤種為晉北煙煤,煤質分析見表 1。

鍋爐尾部煙道自上而下分別布置有立式低溫過熱器、水平低溫過熱器、省煤器,利用鍋爐尾部余熱將鍋爐給水進行加熱,同時降低尾部煙溫。鍋爐尾部豎井段共布置了 12臺 IK-525型長伸縮式蒸汽吹灰器。

表 1 煤質分析Tab.1 Coal quality analysis

2 聲波吹灰器的原理

聲波吹灰器是將空氣或蒸汽等原動力通過一個特殊的聲波發生器轉換成聲波,將聲波傳入運行鍋爐爐本體內各個積灰區域,由于聲波的全方位傳播和空氣質點的高速周期性振蕩作用,粉塵顆粒受到震蕩沖擊,立刻 “振動”起來,瞬間脫離其附著面,部分分裂開的較小灰塵,被煙氣帶走,其他大顆粒的灰粒在重力作用下下落,隨灰渣排出[1,2]。

3 聲波吹灰器在 4號爐尾部煙道的應用

3.1 安裝概況

在 4號鍋爐尾部煙道標高為 46.7m,43.5m,40 m,35.8m處安裝 A,B,C,D四層聲波吹灰器,每層 9臺,其中,左右側墻各均布 4臺,后墻中間位置布置 1臺,四層共 36臺,選用江蘇聲學技術節能公司產生的 DSK-5型聲波吹灰器。聲波吹灰器系統圖見圖 1,DSK-5型聲波吹灰器安裝示意圖見圖 2,聲波吹灰器就地實物圖見圖3、圖 4。

3.2 技術參數

(1)聲學特性：聲波頻帶為30 Hz至 2 100 Hz的雙主峰寬頻帶,聲源壓級大于 153 dB。聲源聲功率為 2 800～3 200W,聲波方向性為前方橢球形。

(2)動力參數：氣源壓縮空氣,壓力為0.4～0.7 MPa,單臺流量為 1.2～2.4 Nm3/min。

(3)耐熱溫度：不小于 1 000℃

(4)有效空間：聲波吹灰器的有效空間為前小后大的半個橢球形體,在爐墻附近的球體徑向直徑為 4～6m,前方軸向長度為 8～12 m。

(5)運行方式：間歇式巡回投用,每次每臺5min。原蒸汽吹灰槍不拆除,處于備用狀態。

(6)聲波吹灰器投運時,爐墻外 1m的噪音符合國家標準 (≤85 dB)。

3.3 DCS控制

聲波清灰控制程序接入 DCS系統,在 DCS系統中實現程序控制。每層聲波吹灰器位置示意圖見圖 5,吹灰順序為：1→2→3→4→5→6→7→8→9,A層→B層→C層→D層,如此往復循環。

圖5 每層聲波吹灰器位置示意圖Fig.5 Position schem atic diagram of each layer acoustic soot blow er

4 聲波吹灰器與蒸汽吹灰器的吹灰效果比較

4號爐尾部煙道加裝聲波吹灰器后,在煤質、負荷、燃燒等基本一致的試驗條件下進行試驗,試驗期間聲波吹灰器連續吹灰或者蒸汽吹灰器每天吹 3次。綜合分析,各負荷下試驗結果趨勢相同,其中負荷 260 MW時的試驗結果見表 2。從試驗結束時低過進、出口煙氣溫差及壓差來看,聲波吹灰器能夠達到蒸汽吹灰器同樣的吹灰效果。從整個試驗期間低溫過熱器進出口煙氣溫度來看,由于進行蒸汽吹灰時,低溫過熱器入口煙氣溫度會降低,因此,蒸汽吹灰的平均低過煙氣溫度比聲波吹灰器要低;但低過出口煙氣溫度平均值兩者相差不大,導致聲波吹灰器的溫差比蒸汽吹灰的溫差大。因此,聲波吹灰達到與蒸汽吹灰相同的效果。

表 2 聲波吹灰與蒸汽吹灰效果比較Tab.2 Effect comparison of sonic soot blower and steam soot blow er

續表2

經過半年多的運行,與其他 3臺爐 (未安裝聲波吹灰器)相同負荷對比,4號爐在聲波吹灰方式下其尾部煙道溫度場和排煙溫度與其他 3臺爐相似,4號爐改造前后排煙溫度相似,進一步說明聲波吹灰達到與蒸汽吹灰相同的效果。

5 經濟效益、安全和環保評價

由于聲波吹灰器具有免維護特點,大大減輕了檢修工作量,節省了檢修維護費用。對確保鍋爐受熱面安全經濟運行,防止低溫過熱器及省煤器吊掛管因吹損管壁減薄爆管事故的發生,降低非計劃停運次數,提高設備的健康水平,具有重要的作用。

5.1 節約蒸汽

改造前 12臺 IK-525型長伸縮式吹灰器投入運行,每臺吹灰器吹灰蒸汽流量平均分別約為60.5 kg/min、每臺吹灰器運行時間約 5min,一個吹灰周期需耗過熱蒸汽約 3 630 kg,以每班一個吹灰周期 (每天 3班),每年運行 350 d計算,吹灰耗汽約 3 811.5 t,按 70元/t計算,費用約合 26萬元。

5.2 節省蒸汽吹灰器維護備件費用

改造前蒸汽吹灰器維護工作量較大,每年每臺機組吹灰器維護更換備件費用約 20萬元,且隨著設備的逐步老化,單臺機組檢修維護費用也逐年上升。

5.3 節省人工費用

因吹灰器槍管磨損、跑車機械故障、提升閥損壞、盤根漏氣維護、A/C級檢修尾部煙道管檢驗等工作,每年人工費用估算約 5萬元。5.4 節省管子吹灰吹損費用

每次 A,C修更換吹損減薄管段 100根 (每根管兩個焊口),換管焊口費用約 10萬元,管子備件費用約 5萬元,共 15萬元。

5.5 改造后增加壓縮空氣費用

據估算,每年壓縮空氣運行費用約 10萬元。

通過以上 5項計算,改造后每年可節約費用56萬元。而改造費用約 190萬元,投資回收期為3.03年。

聲波吹灰器改造后,能有效吹掃爐內受熱管排且不對爐管產生任何沖刷磨損。聲波吹灰器安裝便利、高效能、免維護,解決了鍋爐采用傳統吹灰技術難以解決的弊端,提供了一種有效的、安全的、經濟的技術措施。

6 結 論

增加尾部煙道聲波吹灰器以來,吹灰效果良好,鍋爐效率得到保證,同時提高了受熱面管材壽命,減小了受熱面泄漏的可能;聲波吹灰器基本實現免維護,故障率低,維修費用降低、人力成本降低;聲波吹灰技術的應用從安全上、經濟上及環保上皆具有在其他燃煤鍋爐推廣的意義,本文介紹的改造經驗可供其他同類型燃煤鍋爐借鑒。建議省煤器底部加裝一層聲波吹灰,對省煤器下部積灰情況會有所改善,進一步增強經濟性;目前,該廠連續聲波吹灰壓力偏低,對吹灰效果有影響,建議提高壓縮空氣壓力;由于聲波吹灰器主要適用于疏松的干灰,而對于黏性灰,聲波吹灰器就無能為力,為適應煤質變化保證吹灰效果,建議保留蒸汽吹灰器,不作拆除,進行定期試運,確保蒸汽吹灰器能正常工作;由于聲波吹灰長期效果好,而蒸汽吹灰短期效果明顯,當煤質發生改變,燃用高灰分煤時,建議增加蒸汽吹灰,以彌補聲波吹灰的不足。

[1]陳強飛.聲波吹灰器在鍋爐吹灰中的應用 [J].環境工程,2006,4(2)：89-90.

Chen Qiangfei.Application of sonic blower to slag blowing of boilers[J].Environmental Engineering,2006,4(2)：89-90.

[2]佟小朋,安連鎖,胡海燕.鍋爐聲波吹灰技術的應用探討與展望 [J].電力科學與工程,2002,18(4)：58-61.

Tong Xiaopeng,An Liansuo,Hu Haiyan.Application discussion and prospect of sonic ash cleaning in boilers[J].Electric Power Science and Engineering,2002,(4)：58-61.

Technology of Sonic Soot Blowing Applied to No.4 Boiler in Guangzhou Pearl River Power Plant

Huang Kaihui1,Lu Junli2,Zhang Qingping1,Zhu Kai1,Pang Qingxun1,Wang Qing3
(1.Guangzhou Pearl River Power Plant,Guangzhou 511457,China;2.Guangzhou Pearl River LNG Power Plant Co.,Ltd.,Guangzhou 511457,China;3.Northeast Dianli University,Jilin 132012,China)

Steam Soot Blower waswidely used in coal-fired boiler,which have the shortcomings of the high fault rate,highmaintenance costs,high wallwear.While the use ofacoustic soot blower in coal-fired boiler can solve these prob lems.No.4 Boilers of Guangzhou Pearl River Power Plantwas installed Acoustic Soot Blowers in boiler back end ductwork.and controlled by DCS,and good results were obtained.

steam soot blower;acoustic;acoustic sootb lower;boiler

TK 228

A

2009-11-16。

黃愷琿 (1982-),男,助理工程師,從事電廠運行工作,E-mail：huangkaihui8206@sohu.com。