聲波吹灰技術(shù)在電廠(chǎng)鍋爐中的應用

摘要：采用聲波吹灰技術(shù)對諫壁發(fā)電廠(chǎng)100MW機組410t/h鍋爐尾部受熱面的吹灰系統進(jìn)行了改造，在省煤器及高、中溫段空氣預熱器部位安裝了48只由南京理工大學(xué)研制的SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器。試驗及產(chǎn)業(yè)應用結果表明，聲波吹灰器達到了清除灰塵的目的，有效降低了鍋爐的煙道阻力和排煙溫度，明顯進(jìn)步了鍋爐熱效率。電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場(chǎng)測試儀| 電源供應器|

諫壁發(fā)電廠(chǎng)100MW機組5號410t/h鍋爐原采用固定旋轉式蒸汽吹灰器吹灰，由于存在機械卡澀、熱態(tài)進(jìn)退困難、程控可靠性差、漏水漏汽、吹灰效果差等原因，造成運行中的鍋爐尾部受熱面積灰嚴重，不但增加了煙道阻力，嚴重時(shí)使鍋爐降低出力運行；同時(shí)由于熱交換性能變差，致使排煙溫度升高，鍋爐效率降低，嚴重危害鍋爐及熱交換器的安全經(jīng)濟運行。而且每次鍋爐尾部受熱面清焦吹灰時(shí)，耗費大量人力和物力，鍋爐尾部受熱面的吹灰清焦成為影響鍋爐安全經(jīng)濟運行的一個(gè)突出題目。
2000年10月，諫壁發(fā)電廠(chǎng)對5號鍋爐尾部受熱面的吹灰系統進(jìn)行了技術(shù)改造，分別在省煤器及高、中溫段空氣預熱器部位安裝了48只SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器，以解決鍋爐尾部受熱面積灰結渣的題目〔1〕。
1　SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器
聲波吹灰的基本原理在于聲波對積灰的高加速度剝離作用和振動(dòng)疲憊破碎作用。此外，聲波與煙氣流、換熱管之間的流體動(dòng)力場(chǎng)關(guān)系，高聲強非線(xiàn)性的非凡效應等都將對清灰除焦起作用。與傳統的除灰方法相比，聲波吹灰的優(yōu)點(diǎn)主要有：
(1)聲波輻射具有全向性，極高的返射性和快速傳播(聲速)，以及在氣體中傳播時(shí)衰減很小等特性。它能均勻布滿(mǎn)整個(gè)空間，進(jìn)行全方位清灰，可以清除到其它方法不易清除的死角。達到煙道暢通，保持受熱面清潔，進(jìn)步換熱效率的目的。
(2)聲波除灰法利用聲振動(dòng)達到除灰的效果，聲波除灰方式本身又可以影響沉積物天生機理，防止和延緩沉積物形成，起到了預防結渣的作用，吹灰效果好。
(3)耗能量低，安裝投資用度回報期短。
(4)聲波吹灰不會(huì )使鍋爐部件產(chǎn)生熱應力。
1.1　SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰系統的組成與技術(shù)指標
SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰系統由氣源、聲波吹灰器、程控柜、電磁閥及連接管道組成。氣源提供產(chǎn)生聲能所需的機械能，聲波吹灰器將高壓氣源所攜帶的直流能量經(jīng)調制變換為交變的聲波能量，程控柜用于控制調節聲波吹灰器的運行，電磁閥接受程控柜的指令，控制氣源的進(jìn)進(jìn)，即控制聲波吹灰器的開(kāi)停。SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器的具體結構與安裝方式說(shuō)明見(jiàn)參考文獻〔3〕。
SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器的技術(shù)指標如下：
氣源屬性：壓縮空氣或過(guò)熱蒸汽。
氣源壓力：壓縮空氣為0.1MPa以上；過(guò)熱蒸汽為0.3MPa以上。
氣源流量：壓縮空氣為0.6~1.0m3/min；過(guò)熱蒸汽為0.8~1.0m3/min。
工作頻率：600~800Hz。
聲強特性：140dB~150dB以上。
1.2　SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器的特點(diǎn)
SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器沒(méi)有電機、膜片等易損部件，不需更換部件。要求氣源壓力低，適用性高。
SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器采用插進(jìn)式，直接布置在煙道內的受熱面旁，而不是布置在爐墻面上，爐墻不需開(kāi)孔，不會(huì )破壞爐墻結構，克服了其它類(lèi)型聲波吹灰器固定、減振、保溫困難及適用性差的弊端。插進(jìn)式的布置方式還可以根據受熱面的大小及積灰情況布置多個(gè)吹灰器，確保受熱面都能接受到足夠強度的聲波，除灰效果更好。
SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器產(chǎn)生的聲波對鍋爐設備的作用主要通過(guò)聲振動(dòng)，工作頻率在600~800Hz的SB-70聲波吹灰器，很難造成鍋爐共振，且正常運行時(shí)噪聲很小，不產(chǎn)生噪聲污染。
2　SB-70插進(jìn)式程控聲波吹灰器在諫壁發(fā)電廠(chǎng)的應用
諫壁發(fā)電廠(chǎng)5號鍋爐尾部煙道有4個(gè)侖，自上而下依次布置高溫段空預器、省煤器、中溫段空預器及低溫段空預器，根據各受熱面積灰程度，選擇在省煤器及高、中溫段空氣預熱器部位安裝聲波吹灰器，另根據受熱面的大小，每個(gè)受熱面安裝4個(gè)聲波吹灰器，一個(gè)侖安裝12個(gè)聲波吹灰器，分三排布置，分別懸掛于高溫段空預器、省煤器及中溫段空預器上方，這樣，鍋爐尾部煙道內共安裝了48個(gè)聲波吹灰器。聲波吹灰器的安裝位置如圖1所示。

圖1聲波吹灰器的布點(diǎn)示意圖
為了保證聲波吹灰器有足夠的壓縮空氣量，以使吹灰器可以有效地進(jìn)行工作。在吹灰系統工作時(shí)，先開(kāi)啟一個(gè)支路的閥門(mén)進(jìn)行吹灰，當此支路吹灰完畢后，再接著(zhù)開(kāi)啟另一個(gè)支路的閥門(mén)進(jìn)行吹灰，直至所有支路全部吹灰完畢，則表明一個(gè)吹灰周期結束。
在鍋爐運行一年后，2001年10月廠(chǎng)方技術(shù)職員進(jìn)進(jìn)鍋爐尾部煙道，發(fā)現安裝了聲波吹灰器的省煤器及高、中溫段空氣預熱器基本無(wú)積灰。
通過(guò)對吹灰器投運前后排煙溫度等運行資料的分析，發(fā)現吹灰器投運后，鍋爐排煙溫度明顯降低，例如，加裝聲波吹灰器前，鍋爐負荷為70MW時(shí)，排煙溫度為132℃，而加裝聲波吹灰器后，相同進(jìn)風(fēng)溫度條件下，鍋爐負荷為80MW時(shí)，排煙溫度為130℃。假如在相同負荷下比較，則加裝聲波吹灰器前后，鍋爐排煙溫度降低的幅度非常大。
為了檢驗投運聲波吹灰器對降低排煙溫度的效果，進(jìn)行了啟�？疹A器部位聲波吹灰器，鍋爐變化的試驗研究，丈量結果見(jiàn)圖2。

試驗結果表明，停運空預器聲波吹灰器后，鍋爐排煙溫度開(kāi)始升高，前3天排煙溫度上升速度較慢，大約經(jīng)過(guò)4天的時(shí)間后，排煙溫度快速上升。其原因是由于開(kāi)始幾天是空預器逐漸積灰的過(guò)程，到一定時(shí)間，空預器積灰嚴重，影響了空預器的換熱過(guò)程，所以排煙溫度快速上升。試驗說(shuō)明聲波吹灰器對于空預器除灰有明顯效果�；謴涂疹A器聲波吹灰器運行后，大約經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，鍋爐排煙溫度又降低到原來(lái)的水平，從開(kāi)始的150℃降低到126℃，表明聲波吹灰器將前幾天空預器沉積的灰塵清除了，聲波吹灰器除灰效果明顯。以上試驗在相同工況下進(jìn)行。
SB-70聲波吹灰器在諫壁發(fā)電廠(chǎng)的產(chǎn)業(yè)應用表明其有著(zhù)很好的吹灰效果，有效降低了鍋爐排煙溫度及煙道阻力，大大進(jìn)步了鍋爐效率，經(jīng)濟效益十分明顯。