声波吹灰技术在广州珠江电厂 4号炉的应用

黄恺珲,卢俊利,张清平,朱 恺,庞庆勋,王 擎

(1.广州珠江电厂,广东 广州 511457;2.广州珠江天然气发电有限公司,广东 广州 511457;3.东北电力大学,吉林 吉林 132012)

声波吹灰技术在广州珠江电厂 4号炉的应用

黄恺珲1,卢俊利2,张清平1,朱 恺1,庞庆勋1,王 擎3

(1.广州珠江电厂,广东 广州 511457;2.广州珠江天然气发电有限公司,广东 广州 511457;3.东北电力大学,吉林 吉林 132012)

在燃煤锅炉中广泛使用的蒸汽吹灰器存在故障率高、维护成本高、管壁磨损重、局部吹不到等缺点,而声波吹灰器的利用可以有效解决上述问题。广州珠江电厂 4号炉通过在锅炉尾部烟道增加声波吹灰器,并实现DCS集散控制,取得良好效果。

蒸汽吹灰器;声波;声波吹灰器;锅炉

0 引 言

由于蒸汽吹灰器有诸多缺点：蒸汽吹灰靠射流吹灰,介质吹扫面积有限;蒸汽吹灰器活动部件多,这就造成吹灰器操作频繁,故障出现率高,维护和检修量大;工作介质损耗量大,运行成本高;吹灰周期长,使受热面积灰过多,甚至使积灰烧结硬化,增加吹灰难度;蒸汽吹灰压力过高,会加快金属管壁的磨损,压力过低又影响吹灰效果;吹灰枪经常出现不能正常退出的故障,造成蒸汽长期吹磨受热面,导致受热面管材变薄,甚至引起爆管;蒸汽吹灰会增大烟气中的含湿量,使烟气露点温度升高,从而增大省煤器冷端堵灰及腐蚀现象。这些缺点的存在使蒸汽吹灰器的改造势在必行,而声波吹灰器具有如下优点：结构简单可靠,启停操作方便运行安全,维修工作量少,费用低;声波可以贯穿和清洁蒸汽吹灰难以达到的位置;适合于松散积灰的清除;不对受热面管材造成磨损,延长受热面管材寿命。因此,2009年 2月,珠江电厂在 4号炉 A修时在锅炉尾部烟道增加声波吹灰器,优化吹灰方式。

1 锅炉设备规范

广州珠江电厂总装机容量为 4×300 MW,锅炉为哈尔滨锅炉厂生产 HG-1021/18.2-Y M3型亚临界参数自然循环汽包炉,主蒸汽和再热蒸汽温度为 540℃,主蒸汽压力为 18.2 MPa,再热蒸汽压力为 3.8 MPa,单炉膛、一次中间再热、正压直吹式制粉系统、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构 Π型、露天布置燃煤锅炉,设计煤种为神府东胜烟煤,校核煤种为晋北烟煤,煤质分析见表 1。

锅炉尾部烟道自上而下分别布置有立式低温过热器、水平低温过热器、省煤器,利用锅炉尾部余热将锅炉给水进行加热,同时降低尾部烟温。锅炉尾部竖井段共布置了 12台 IK-525型长伸缩式蒸汽吹灰器。

表 1 煤质分析Tab.1 Coal quality analysis

2 声波吹灰器的原理

声波吹灰器是将空气或蒸汽等原动力通过一个特殊的声波发生器转换成声波,将声波传入运行锅炉炉本体内各个积灰区域,由于声波的全方位传播和空气质点的高速周期性振荡作用,粉尘颗粒受到震荡冲击,立刻 “振动”起来,瞬间脱离其附着面,部分分裂开的较小灰尘,被烟气带走,其他大颗粒的灰粒在重力作用下下落,随灰渣排出[1,2]。

3 声波吹灰器在 4号炉尾部烟道的应用

3.1 安装概况

在 4号锅炉尾部烟道标高为 46.7m,43.5m,40 m,35.8m处安装 A,B,C,D四层声波吹灰器,每层 9台,其中,左右侧墙各均布 4台,后墙中间位置布置 1台,四层共 36台,选用江苏声学技术节能公司产生的 DSK-5型声波吹灰器。声波吹灰器系统图见图 1,DSK-5型声波吹灰器安装示意图见图 2,声波吹灰器就地实物图见图3、图 4。

3.2 技术参数

(1)声学特性：声波频带为30 Hz至 2 100 Hz的双主峰宽频带,声源压级大于 153 dB。声源声功率为 2 800～3 200W,声波方向性为前方椭球形。

(2)动力参数：气源压缩空气,压力为0.4～0.7 MPa,单台流量为 1.2～2.4 Nm3/min。

(3)耐热温度：不小于 1 000℃

(4)有效空间：声波吹灰器的有效空间为前小后大的半个椭球形体,在炉墙附近的球体径向直径为 4～6m,前方轴向长度为 8～12 m。

(5)运行方式：间歇式巡回投用,每次每台5min。原蒸汽吹灰枪不拆除,处于备用状态。

(6)声波吹灰器投运时,炉墙外 1m的噪音符合国家标准 (≤85 dB)。

3.3 DCS控制

声波清灰控制程序接入 DCS系统,在 DCS系统中实现程序控制。每层声波吹灰器位置示意图见图 5,吹灰顺序为：1→2→3→4→5→6→7→8→9,A层→B层→C层→D层,如此往复循环。

图5 每层声波吹灰器位置示意图Fig.5 Position schem atic diagram of each layer acoustic soot blow er

4 声波吹灰器与蒸汽吹灰器的吹灰效果比较

4号炉尾部烟道加装声波吹灰器后,在煤质、负荷、燃烧等基本一致的试验条件下进行试验,试验期间声波吹灰器连续吹灰或者蒸汽吹灰器每天吹 3次。综合分析,各负荷下试验结果趋势相同,其中负荷 260 MW时的试验结果见表 2。从试验结束时低过进、出口烟气温差及压差来看,声波吹灰器能够达到蒸汽吹灰器同样的吹灰效果。从整个试验期间低温过热器进出口烟气温度来看,由于进行蒸汽吹灰时,低温过热器入口烟气温度会降低,因此,蒸汽吹灰的平均低过烟气温度比声波吹灰器要低;但低过出口烟气温度平均值两者相差不大,导致声波吹灰器的温差比蒸汽吹灰的温差大。因此,声波吹灰达到与蒸汽吹灰相同的效果。

表 2 声波吹灰与蒸汽吹灰效果比较Tab.2 Effect comparison of sonic soot blower and steam soot blow er

续表2

经过半年多的运行,与其他 3台炉 (未安装声波吹灰器)相同负荷对比,4号炉在声波吹灰方式下其尾部烟道温度场和排烟温度与其他 3台炉相似,4号炉改造前后排烟温度相似,进一步说明声波吹灰达到与蒸汽吹灰相同的效果。

5 经济效益、安全和环保评价

由于声波吹灰器具有免维护特点,大大减轻了检修工作量,节省了检修维护费用。对确保锅炉受热面安全经济运行,防止低温过热器及省煤器吊挂管因吹损管壁减薄爆管事故的发生,降低非计划停运次数,提高设备的健康水平,具有重要的作用。

5.1 节约蒸汽

改造前 12台 IK-525型长伸缩式吹灰器投入运行,每台吹灰器吹灰蒸汽流量平均分别约为60.5 kg/min、每台吹灰器运行时间约 5min,一个吹灰周期需耗过热蒸汽约 3 630 kg,以每班一个吹灰周期 (每天 3班),每年运行 350 d计算,吹灰耗汽约 3 811.5 t,按 70元/t计算,费用约合 26万元。

5.2 节省蒸汽吹灰器维护备件费用

改造前蒸汽吹灰器维护工作量较大,每年每台机组吹灰器维护更换备件费用约 20万元,且随着设备的逐步老化,单台机组检修维护费用也逐年上升。

5.3 节省人工费用

因吹灰器枪管磨损、跑车机械故障、提升阀损坏、盘根漏气维护、A/C级检修尾部烟道管检验等工作,每年人工费用估算约 5万元。5.4 节省管子吹灰吹损费用

每次 A,C修更换吹损减薄管段 100根 (每根管两个焊口),换管焊口费用约 10万元,管子备件费用约 5万元,共 15万元。

5.5 改造后增加压缩空气费用

据估算,每年压缩空气运行费用约 10万元。

通过以上 5项计算,改造后每年可节约费用56万元。而改造费用约 190万元,投资回收期为3.03年。

声波吹灰器改造后,能有效吹扫炉内受热管排且不对炉管产生任何冲刷磨损。声波吹灰器安装便利、高效能、免维护,解决了锅炉采用传统吹灰技术难以解决的弊端,提供了一种有效的、安全的、经济的技术措施。

6 结 论

增加尾部烟道声波吹灰器以来,吹灰效果良好,锅炉效率得到保证,同时提高了受热面管材寿命,减小了受热面泄漏的可能;声波吹灰器基本实现免维护,故障率低,维修费用降低、人力成本降低;声波吹灰技术的应用从安全上、经济上及环保上皆具有在其他燃煤锅炉推广的意义,本文介绍的改造经验可供其他同类型燃煤锅炉借鉴。建议省煤器底部加装一层声波吹灰,对省煤器下部积灰情况会有所改善,进一步增强经济性;目前,该厂连续声波吹灰压力偏低,对吹灰效果有影响,建议提高压缩空气压力;由于声波吹灰器主要适用于疏松的干灰,而对于黏性灰,声波吹灰器就无能为力,为适应煤质变化保证吹灰效果,建议保留蒸汽吹灰器,不作拆除,进行定期试运,确保蒸汽吹灰器能正常工作;由于声波吹灰长期效果好,而蒸汽吹灰短期效果明显,当煤质发生改变,燃用高灰分煤时,建议增加蒸汽吹灰,以弥补声波吹灰的不足。

[1]陈强飞.声波吹灰器在锅炉吹灰中的应用 [J].环境工程,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,安连锁,胡海燕.锅炉声波吹灰技术的应用探讨与展望 [J].电力科学与工程,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。

黄恺珲 (1982-),男,助理工程师,从事电厂运行工作,E-mail：huangkaihui8206@sohu.com。