声波吹灰技术在阳煤第三热电厂4号锅炉改造中的应用

1、声波吹灰技术在阳煤第三热电厂 4号锅炉改造中的应用 杨翠婷 阳泉煤业(集团)有限责任公司 摘 要： 采用声波吹灰技术对阳煤第三电厂 4号锅炉的竖井烟道受热面的吹灰系统进行了改造。试验及工业应用结果表明, 声波吹灰器达到了清除灰尘的目的, 有效降低了锅炉的烟道阻力和排烟温度, 显著提高了锅炉热效率。关键词： 锅炉; 声波吹灰器; 除灰; 作者简介：杨翠婷 (1972-) , 女, 山西运城人, 毕业于阳泉煤炭专科学校煤矿机电专业, 工程师, 主要从事煤炭节能减排相关管理工作。收稿日期：2017-9-25Application of Sonics Soot Blowing Technology in Retrofitting 4# Boiler of Yangquan Third Thermal Power PlantYang Cuiting Yangquan Coal Industry (Croup) Co., Ltd.; Abstract： The soot blowing system of shaft flue heating surface of 4# boiler in Yan

2、gquan third power plant was modified by sonic soot blowing technology. The results of test and industrial application show that the sonic soot blower achieves the purpose of dust removal, effectively reduces the flue resistance and smoke exhaust temperature of boilers, and remarkably improves the thermal efficiency of boilers.Keyword： Boiler; sonic soot blower; ash removal; Received： 2017-9-251 前言阳煤第三热电厂 4号锅炉长期以来一直采用长、短杆蒸汽吹灰器进行锅炉热交换器的积灰清除, 这种吹灰设备耗汽量大, 维护工作量亦大, 并且容易发生卡死、烧坏电机的机械故障。且该热电厂锅炉为水平烟道、竖井烟

3、道积灰严重, 排烟温度偏高, 热效率下降, 导致生产成本增加能源浪费。为了解决长杆蒸汽吹灰器的弊端, 国际国内许多科研单位及生产厂家积极研究、探索利用声波进行吹灰。如爆炸波、激波、旋笛等新型的声波吹灰设备, 这几种设备在吹灰上有一定作用, 但也存在一些不足。内置高声强阵列声波吹灰设备, 吸收了声波设备的优点, 克服了他们的不足, 既可以清除燃煤锅炉受热面积灰, 确保不吹损管道, 又能达到节能降耗安全运行的目的, 同时还要做到减少吹灰设备的日常维护工作量, 可以为我国的节能减排事业作出非常大的贡献。2 声波吹灰的原理声波清灰是通过气声转换装置将气流的机械能转换成声能, 以一定频率和声压级发向所要清灰的空间, 由于声波的全方位传播 (直达和反射、折射) , 并通过对作用空间空气介质的高速周期性“拉伸”和“压缩”, 使附着在壁面上的灰粒产生周期性振荡, 克服与附着面或灰粒之间的粘附力而使积灰处于悬浮“流化”状态, 在气流或重力作用下脱离附着面或灰粒团而被烟气带走或下沉, 从而起到清灰作用。如果声波的能量足够大, 即所产生的振动位移很大, 速度很快, 就能使灰粒聚积间隙增大, 灰粒子间的粘附力

4、减弱, 同时由于高强声波致疲劳断裂效应, 己积成的大片积灰也能断裂而自行坠落, 从而阻止积灰的生长。由于声波清灰装置涉及清灰的基本特性和全方位作用的特点, 在清灰空间中, 不仅声源直接到达的声场起作用, 而且经多次反射、折射和绕射形成的混响声场也起同样重要的作用, 每一次的反射和折射, 就好像是一个虚拟声源, 形成了混响声场, 从而产生非接触式清灰效果, 清灰不留死角。3 声波吹灰技术的实施3.1 技术路线声波发生器样式如图 1:图 1 声波发生器 下载原图根据多年的声波吹灰研究以及实验室内试验, 驱动汽源从蒸汽管路进入声波吹灰装置, 声波发生器发出的瞬间、短时间高声强持续声波能够引起积灰、结渣的剧烈振动, 产生疲劳、断裂效应, 从而使积灰或结渣与换热器管道剥离、脱落, 达到清除锅炉积灰、结渣的目的。声波的这种吹灰方式可以达到锅炉的整个积灰角落。3.2 声波吹灰供汽工艺管路 (见图 2) 图 2 声波吹灰供汽管路 下载原图3.3 技术改造内容拆除旧吹灰器及相应管道、阀门, 根据锅炉烟道结构及产品的特点, 在水平烟道布置 4层 8台 KYSG-100大功率声波吹灰器, 每台吹灰器由 1台

5、电动球阀控制;竖井烟道布置 3层 9组内置高声强阵列式声波吹灰器组, 每组由 10个 SG-60声波发生器组成, 每组吹灰器组由 1台电动球阀控制;控制系统采用 PLC控制, 设置工控机 1台, 放置在主控室, 进行远程操作。4 吹灰器改造前、后锅炉特性2014年 12月 17日山西电力科学研究院受阳泉煤业发供电分公司第三热电厂、北京鼎绅投资有限公司委托, 进行了吹灰器改造前后锅炉特性试验, 结论如下:(1) 双制粉系统 (260t/h 负荷) :将试验煤质修正到设计煤质条件下, 双制粉系统运行条件下吹灰器投入前和投入结束后排烟温度修正值降低了 9.2;排烟热损失修正值降低了 0.587%;锅炉热效率修正值提高了 0.61%。(2) 单制粉系统 (260t/h 负荷) :在 260t/h负荷下, 将试验煤质修正到设计煤质条件下, 单制粉系统运行条件下吹灰器投入前和投入结束后排烟温度修正值降低了 6.5;排烟热损失修正值降低了 0.451%;锅炉热效率修正值提高了0.446%。(3) 在 260t/h负荷下, 在单台和双台制粉系统运行下, 吹灰器噪音测量从水平烟道至尾部烟道为 5661d

6、 B。5 声波吹灰系统投资回收效益分析5.1 设备运行成本计算设备按目前年运行 150天 (3600 小时计算) (1) 水平烟道吹灰器运行成本:在水平烟道布置 4层 8台 KYSG-100大功率声波吹灰器, 每天运行 2次, 每台每次运行 2min, 每台耗汽量 2kg/min。耗汽量为:8台2 kg/min2min/次2 次/d150d=9600kg, 即, 每年吹灰耗汽量为9.6t。(2) 竖井烟道吹灰器运行成本:竖井烟道布置 3层 9组内置高声强阵列式声波吹灰器, 每组由 10个 SG-60声波发生器组成。每天运行 2次, 每组每次运行2min, 每组耗汽量 10kg/min。耗汽量:9 组10kg/min2min/次2 次/d150d=54000kg=54t, 即年吹灰耗汽量为 54t。(3) 整套声波吹灰系统运行成本:整套声波吹灰系统每天运行 2次, 每年运行150天的耗汽量为 9.6t+54t=63.6t, 每吨蒸汽按 58元计算, 运行成本为 63.6 t58元/t=0.37 万元5.2 降低排烟温度产生的经济效益:(1) 根据山西电力科学研究院测试, 吹灰后烟温由 1

7、51.9下降到 142.7, 共下降 9.2。查烟气晗温表可得:排烟温度为 151.9时, 烟气晗为 1365.37k J/kg, 287.77k J/Nm, 排烟温度为 142.7时, 烟气晗为 1280.45k J/kg, 269.4k J/Nm, 差值:84.92k J/kg, 18.37k J/Nm, 换算为 4.391k Cal/Nm。(2) 烟气量为 423766m/h(3) 节能量计算:设备运行 3600h (150d) 节煤量 (5000kcal) :(4) 按阳煤三电厂目前 5000kcal煤采购价 250元/t 计算, 改造后产生的年经济效益 (折价格) :1340t250 元/t=33.5 万元。5.3 改造后产生的经济效益:按年运行 150天计算:降低烟温产生的经济效益 33.5万元-声波吹灰器运行成本0.37万元=33.13 万元。采用声波吹灰技术后, 经第三方-山西电力科学研究院测试, 排烟温度平均降低9.2, 锅炉效率提高了 0.61%。按目前设备年运行 150d (3600h) 计算, 年节约燃煤 (煤的热值为 5000kcal) 1340t, 可获得直接经济效益 33.13万元, 4 年左右收回投资。参考文献1姜根山, 李晓东, 田静.声波吹灰与蒸汽吹灰的能量传播特性比较.声学技术J.1999.3. 2李强, 宣益民.声波吹灰器的研制.热能动力工程J.1999.6.

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