声波吹灰器（共7篇）
声波吹灰器 篇1
0 引言
皖能马鞍山发电有限公司1、2号锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉, 单炉膛、一次中间再热、四角切圆等离子点火燃烧方式、平衡通风、全钢架悬吊结构Π型露天布置、固态排渣, 锅炉型号为SG-2101/25.4-M989。
在炉膛上部辐射区域、水平烟道部分及尾部烟道的低温再热器区域布置有48只长伸缩式吹灰器, 尾部烟道的省煤器区域布置有16只半伸缩式吹灰器。我厂现有蒸汽吹灰设备已运行近20年, 总体而言还可满足机组的正常运行要求, 但目前吹灰故障率较高, 平常维护工作量较大。2012年9月30日, 由于#1炉HL5半伸缩吹灰器发生吹灰器小车后退不到位, 但DCS画面该吹灰器一直显示正常停止状态, 造成提升阀未能关闭, 处在开启状态, 经过长时间的吹损, 发生了吹灰区域的省煤器管爆管事故。经过多次停炉检查, 发现吹灰器区域的受热面管存在一定的吹损现象, 给锅炉安全运行埋下了隐患。
1 声波吹灰器的特点
(1) 发声效率高, 功率大, 吹灰功能和效果好。其能量作用范围如下: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4~6 m, 前方轴向长度为8~12 m, 炉内作用范围有一定衰减, 衰减量主要与受热面管束外表面状况及管排状况等因素有关。
(2) 无机械运动机构, 也没有易磨、易损部件, 维护极为简单, 甚至是免于维护。
(3) 安装很方便, 适用于任何锅炉、任何部位的任何现场条件。
(4) 炉墙内外所占用空间都很小, 不影响其他作业。
(5) 避开了锅炉设备的本征特性频率, 对主设备有益无害。
(6) 安全可靠, 满足人身安全和工业卫生劳动保护条例。
(7) 耐磨损、耐腐蚀、抗老化, 使用寿命长于锅炉本体。
(8) 耗气量小, 动力消耗小, 设计用气压力为0.4~0.6 MPa (超过上限有益无害) , 流量为1.2~2.4 Nm3/min。
(9) 近几年声波吹灰器的研究和实践取得了巨大的突破和飞跃:
1) 形成了150 d B以上的特大功率型;
2) 形成了特宽频带双主峰型;
3) 形成了特高温型, 吹灰器材料选用特种材料, 可耐1 050℃高温, 在850℃以下可长期正常使用[1]。
2 蒸汽吹灰器与各种声波吹灰器类型对比
声波吹灰发展至今已有近30年历史, 声波吹灰器也经历了旋笛式、膜片式、共振腔式等发展历程 (表1) 。
考虑到瑞典科康IKT230GD/170膜片式声波吹灰器具有不需要侧墙管道大量让管施工, 用气量低, 能减轻全厂压缩空气量的使用压力, 设备简单, 维护方便, 最终我厂在2015年9月#2炉A修中加装了44台瑞典科康IKT230GD/170膜片式声波吹灰器, 范围为低温再热器及省煤器区域[2]。
3 锅炉尾部烟道加装声波吹灰经济性评价
声波灰器的唯一易损部件为发生器内部的膜片部分, 但其寿命一般都能维持一个大修期;蒸汽吹灰器系统年常规维护费用达系统总成本的15%~20%, 而一般每过5年, 大约50%的部件都需要更换。蒸汽管道爆管及腐蚀等问题在此未予考虑[3]。
3.1 使用蒸汽吹灰器的费用
设备能耗费用:尾部烟道蒸汽长吹每次运行时间9 min, 共20台, 半长吹每次运行时间12.7 min, 共16台, 吹灰频率为每天一次, 吹灰的蒸汽流量按吹灰蒸汽流量开关要求不低于5 t/h。蒸汽每年耗汽费用约128万元。
设备维护费用:现有蒸汽吹灰器维护工作量较大, 每年两台机吹灰器维护更换备件费用约15万元, 初步计算加装36台吹灰器每年备件更换费用约5万元, 随着设备的逐步老化, 单台机检修维护费用也逐年上升。
人工费用:因吹灰器现场跟踪 (2人/炉) 、维护等工作, 每年人工费用估计额外将增加约20万元。
综合以上考虑, 每年投入蒸汽吹灰器费用约为128+5+20=153万元。
3.2 使用声波吹灰器的费用
每只声波吹灰器运行频率为每10 min吹10 s, 耗气量为0.72 Nm3/10 min, 耗电量为0.5 k W·h, 44台声波吹灰器耗能费用约在7万元。
按照44台声波吹灰器更换改造计, 折算到全天工况节省煤耗约0.3~0.4 g/k W·h。
4 结语
声波吹灰器在锅炉尾部烟道设备上的应用, 是今后发展的一种趋势, 随着金属材料的研究发展, 将来也会在锅炉高温区域上得到使用。
摘要：声波吹灰器具有效率高、功率大的优点, 其工作效果优良, 相比于传统的蒸汽吹灰器, 在节能效果、维护费用、使用寿命等方面都得到了较大的改善。随着科技及经济的发展, 吹灰器的选择上将更加倾向于高效、节能的声波吹灰器。现以上海锅炉厂有限公司的相关设备为例, 具体分析了声波吹灰器的主要特点, 并通过对比锅炉尾部烟道声波吹灰器与蒸汽吹灰器特点, 分析锅炉尾部烟道声波吹灰器的使用经济价值。伴随着技术的发展, 声波吹灰器必然得到更加广泛的应用。
关键词：锅炉尾部烟道,声波吹灰器,经济性
参考文献
[1]滕百慧.简述声波清灰的原理及发展前景[J].科技创新与应用, 2016 (13) :68.
[2]张西平.旋笛式声波吹灰器清洁锅炉受热面技术应用[J].工业锅炉, 2014 (2) :44-47.
[3]吕宏彪, 贾建超, 史恒惠, 等.声波吹灰器及监测平台在1 000 MW机组空气预热器上的应用[J].华电技术, 2014 (7) :1-3, 9.
声波吹灰器 篇2
一、积灰原因及声波吹灰器清灰原理
1. 积灰原因
锅炉运行过程中, 由于灰粒子的表面引力、粒子之间及粒子与炉内管壁之间的粘结力、分子附着力、静电引力以及化学亲合力等多方面的作用, 在炉膛及烟道各部位的换热面上会逐渐形成积灰。当灰粒与受热面接触时, 其中<3~5μm的, 因分子引力>本身重量, 可吸附于锅炉受热面上;另外烟气中的灰粒可以被感应而带有静电荷, 当带电的灰粒与管壁接触时, 若静电引力>本身重力, 则同样会被吸附, 一般情况下, 带电灰粒<10μm时, 都会被吸附, 有时<20~30μm的, 也能吸附灰管壁上。
2. 膜片式声波吹灰器结构及技术参数
膜片式声波吹灰器结构简单, 本体不用电, 体积小, 重量轻, 没有机械伸缩及旋转结构, 多适用于电站锅炉受热面及除尘器的清灰。其结构图和安装现场如图1、2所示。相关技术参数和数据见表1。
3. 膜片式声波吹灰器清灰原理
膜片式声波吹灰器以压缩空气作为动力源, 膜片在发生器谐振腔体内振动, 产生特定低频、高能量声波, 通过扩声筒在被清洁设备空气中谐振传播, 作用于结灰物体表面的积灰颗粒, 使其产生声致疲劳而剥落, 达到清除积灰的目的 (图3、4) 。
在声波吹灰系统中, 由声波发生器将经过过滤器净化后的压缩空气携带的能量转化为低频 (75~250Hz) 高强度声波 (140~147d B) , 经二级腔放大, 以一定的频率、周期传入容器, 声波以直射、渗透、反射等型式叠加, 形成强大的不留死角的谐振声场, 循环往复地作用于积灰表面, 使受热面灰尘颗粒产生振荡, 破坏灰粒子和受热面的结合, 使其处于松散状态, 由烟气流或者重力作用将其带走, 从而达到清灰效果。
二、膜片式声波吹灰器与传统蒸汽吹灰器在SCR系统中的应用比较
以#3锅炉为例, SCR反应器的尺寸为6876mm×3910mm, 2层催化剂, 1层备用层, 共3层, 每层安装2台IKT260GD/170膜片式声波吹灰器。每层催化剂高度1335mm;声波吹灰器安装位置于每一层催化剂上部, 含尘量高, 催化剂表面距离声波吹灰器中心500mm, 对膜片式声波吹灰器与传统蒸汽吹灰器进行比较, 分析结果如表2所示。
蒸汽吹灰器耗汽量67kg/min, 每层布置3台, 共9台, 供蒸汽压力1.04MPa, 蒸汽温度182℃, 电机功率1.1k W, 单台运行时间10min/次, 运行频率5次/天, 年运行约290天, 按外供1.0MPa蒸汽价格76元/t计算, 年运行费用为664506元。
声波吹灰器供气压力0.6~0.8MPa, 单台用气量为0.75m3/min。运行方案为:单只吹灰器吹灰周期6次/h, 10min吹扫1次, 一次吹扫10s, 共4台运行, 按工业风价格132.74元/km3计算, 则每台声波吹灰器单次耗气量为2771.61元。
声波吹灰为非接触性吹灰方式, 不会对设备本体造成损坏。蒸汽吹灰的压力吹扫方式会对设备造成严重磨损, 锅炉车间以往曾多次出现水冷壁及过热器管束爆管事故, 经过分析主要原因是蒸汽吹灰汽源压力选择不合适及吹灰器本体调整不到位导致。爆管事故导致的非计划停炉将造成严重的经济损失, 对保证安全生产也是极大的安全隐患。通过比较可以看出SCR系统中膜片式声波吹灰器能够最大程度保证SCR的安全平稳运行, 保证催化剂活性, 保证脱硝效率。
三、膜片式声波吹灰器的实际应用效果
1. 对催化剂的影响
运行1年之后热电厂委托菱日 (杭州) 环保设备有限公司对SCR催化剂进行了取样检测, 检测结果如表3所示。
车间组织对催化剂进行检查, 经过检查发现, 催化剂整体完好, 除了催化剂保护网上有散落块状灰外, 催化剂内部无明显积灰, 边缘及角落也无积灰死角, 说明声波吹灰器能比较好的满足SCR内部的吹灰需求, 对催化剂无副作用。
·研究与探讨·
2. 对锅炉参数的影响
查看#3锅炉SCR运行相关参数 (如:反应器左右温度、压差图、压差曲线) 可知SCR反应器进出口压差在150Pa左右, 而且比较平稳;反应器进出口温度差在3~5℃, 反应器左右侧温度基本持平, 比较平稳。
四、结语
膜片式声波吹灰器为非接触型吹灰方式, 不会对设备本体造成损伤, 无转动机械部分, 具有故障率低、清灰范围大、持续性强、无吹灰死角等优点。从实际应用效果来看, 膜片式声波吹灰器较好地满足了锅炉SCR系统吹灰需求。以设计参数为基准, 安装膜片式声波吹灰器后将使主汽温度提高6℃左右, 排烟温度下降5℃左右, 热效率提高0.29%以上, 可降低发电煤耗。安装保温后, 噪音≤85d B, 对操作人员的健康不产生危害。且膜片式声波吹灰器的安装及运行成本远低于传统蒸汽吹灰器, 可实现自动运行, 能够减轻操作人员操作量。所以从安全可靠性、投资成本、运行维护成本等方面看, 选择膜片式声波吹灰器对延长催化剂的使用寿命, 保证脱硝系统正常运行, 降低检修成本, 提高锅炉热效率, 保证安全生产具有积极作用。
摘要：介绍了膜片式声波吹灰器的工作原理、应用领域及其在锅炉选择性催化还原反应 (SCR) 脱硝系统中的实际应用效果, 并从设备投资、运行成本、后期维护等方面将其与传统蒸汽吹灰器进行经济性分析对比。
关键词：膜片式声波吹灰器,工作原理,经济性
参考文献
[1]刘汉强.声波吹灰器工作原理与应用[J].技术与工程应用, 2009.6.
[2]周保东.声波吹灰器和蒸汽吹灰器的经济性比较[J], 锅炉制造, 2010.1.
[3]姜根山.声波除灰的能量传播优势[J].中国电力, 1999.9.
燃煤锅炉吹灰器控制系统 篇3
关键词：锅炉,水冷壁,吹灰,自动控制
1 引言
对燃煤锅炉而言,炉膛燃烧水冷壁结焦,高温过热器及再热器挂焦,尾部受热面积灰是常见的不可避免的现象。结焦严重时,会使过热器、再热器、省煤器、空预器传热效率降低,锅炉排烟温度升高,锅炉效率降低;受热面结焦、积灰还会引起受热面超温,加剧受热面腐蚀,缩短受热面寿命,严重时会影响锅炉的正常运行,甚至影响到巡检人员的人身安全。一般情况下,锅炉的受热面受到污染后,其热效率将降低1%--2.5%,排烟温度将升高十几度[1],因此,有效的锅炉吹灰控制技术越来越引起发电企业的重视。
目前国内在锅炉设计时均配有一定数量的吹灰器,常用的吹灰器有蒸汽吹灰器、燃气脉冲激波吹灰器、声波吹灰器。本文介绍一种水力吹灰器控制系统,主要用于水冷壁吹灰。效果非常显著。
2 吹灰器及工作原理
2.1 炉膛吹灰器结构
炉膛吹灰器是为清洁墙式受热面而设计的,其基本元件是一个装有两个文丘里喷嘴的喷头。当吹灰器从停用状态启动后,喷头向前运动,到达其在水冷壁管后的吹扫位置;同时阀门打开,喷头按所要求的吹扫角度旋转。喷头旋转完规定的圈数后,吹扫介质的供给被切断,同时喷头缩回到在墙箱中的初始位置。喷头的前后和旋转运动是通过螺旋管实现的。
2.1.1 吹灰器驱动
吹灰器由电机及减速箱驱动。减速箱采用交流电机。两个限位开关用于控制螺旋管的往复运动和吹扫回转。
2.1.2 螺旋管、内管和开阀机构
螺旋管沿固定的内管作前后往复运动。喷头安装在螺旋管的前端。螺旋管后端是填料盒,把螺旋管和内管间的环形空间密封起来,避免吹扫介质泄漏。用固定在填料盒外壳上的凸轮盘来开闭阀门。凸轮盘是按吹灰器安装位置所规定的吹扫角度来设计的。如果以后需要变更吹扫角度,凸轮盘还可以调换。
2.1.3 喷头
喷头用耐热不起皮钢制造。通常喷头有两个相对的文丘里喷嘴,可以斜吹墙式受热面。吹灰器停用时,喷头在墙箱内得到保护。
2.1.4 介质
吹灰器使用的介质为蒸汽和水,我们这里采用水。
蒸汽吹灰器的缺点:
(1)吹灰耗费蒸汽,降低了烟气露点,增加了锅炉补给水。
(2)吹灰只能清除所吹到的受热面,吹灰有死角。
2.1.5 水力吹灰器
水力吹灰器将高压水柱喷射冲击到炉膛壁面的灰焦上,产生比较大的温度应力,水急剧汽化产生轻微爆炸及水流的冲击力,将锅炉结焦和积灰清除干净。水力吹灰器以水为介质,由于水相对于灰渣的温度相差较大,在灰渣缝隙中猛烈汽化时产生的压力可将灰渣松动,而且水流的动量比蒸汽大得多,可以轻松将灰渣冲掉[3]。
3 控制系统组成
每台炉安装吹灰器为10几台---100多台不等,本系统使用了22台水力吹灰器(短吹),其中一层标高25米处安装10台,二层标高31米处安装7台,三层标高39米处安装5台。水力除灰系统配备两台水力吹灰泵,一台运行一台备用,变频控制,安装于0米处,管道沿消防水管道等布置到锅炉四周,水力吹灰器控制系统主机放置在集控电子间,控制画面显示器放置于主控室控制台附近。在疏水主管线上安装电动阀门及压力变送器,阀门及水力吹灰器可以在就地电控柜上布置于标高10米处手动操作,也可通过PLC控制远程程控操作。水力吹灰系统工艺简图如图2所示。
该系统硬件由施耐德quantum系列PLC主控制器(冗余系统)、计算机、现场仪表、电控系统等组成。吹灰器水源水压控制采用变频器完成,系统能够实现吹灰器的程序控制及远方选线操作,能对故障吹灰器进行跳步操作,并能判断吹灰器故障类型,根据不同的故障类型,作出相应的报警[2]。
4 控制策略
4.1 控制功能
吹灰程控系统有4种运行方式:模拟运行、集中自动、集中手动和就地手动方式。这4种运行方式可以通过转换开关来选择或者在程序中操作选择,并且4者之间是互锁的。系统具有吹灰器组列选择功能(即所有吹灰器按燃烧区段分为若干组,能实现选组吹灰及跳组吹灰),同时还具有对单台吹灰器跳台吹灰的置位、复位和验证功能;具有程序暂停恢复功能;当一台PLC主控器发生故障时,能自动切换到另一台P L C主控器运行,保证系统的不间断运行。
4.1.1 模拟运行
模拟运行时脱开所有就地参控设备,模拟程序运行。在此状态下,“动力电源通”指示灯应熄灭,各阀门指示灯应为其初始状态。操作方法:将转换开关置于“模拟”状态,选择相应的吹灰器列组,按下程序启动按钮,则模拟运行开始,各设备指示灯按序点亮。
4.1.2 集中手动
将方式选择开关拨到“集中手动”位置,选择受控设备,再按“手动启动”按钮,若显示电流表有正常电流指示或相应的指示灯亮,则启动完毕。
4.1.3 自动运行
将方式选择开关拨到“自动”位置,选择所要投入的吹灰器组列,按下程序启动按钮,程序将根据此刻的条件来选择相应的吹灰工艺流程,指挥整个吹灰系统自动运行。
4.1.4 就地手动
将电控柜上转换开关拨到“就地手动”位置,通过吹灰器上的操作按钮在就地操作吹灰器工作,此方式一般在吹灰器检修或调试时使用。
4.2 联锁和保护功能
1)吹灰介质参数不正常(压力低、压力高等情况)时,系统有声光报警,程序暂停,工作的吹灰器自动退出,不允许进一步操作,待介质参数恢复正常后程序继续运行。
2)当吹灰器前进吹灰超过正常时间时,程控装置将使之后退,若后退超时,则自动停止程序运行并发出声光报警,直到运行人员消除故障并按下报警复位按钮后,程序才能继续运行。
3)如果吹灰器持续过载,则热继电器动作,发出过载声光报警信号,程序中止运行,驱动电源切断,迫使马达停止运转,以保护电机。
4)在启动吹灰器脉冲信号发出7s后,吹灰器后退行程开关仍未脱开,则该吹灰器伸出失败并闪光报警,中断程序。
4.3 显示操作功能
吹灰程控系统采用计算机作为上位机,人机界面为触摸屏图形方式实现,以锅炉模拟图显示吹灰系统所有参控设备的运行状态和有关的报警信号。在程序运行中,阀门状态及投入吹灰器的运行状态都应在显示屏上显示,若出现故障报警,相应的指示灯应亮。
控制系统流程图如图4所示。
5 结束语
火电厂锅炉吹灰装置采用微机PLC程控,减轻了操作工人的劳动强度,同时也提高了系统运行的可靠性和自动化水平,该系统技术先进,功能齐全,使用安全可靠,有明显优越性和应用价值。该系统于已在很多电厂投入使用。系统运行情况良好,可提高锅炉热效率3%,节省大量的煤;节省人力,减少故障的间接效益更为突出。
参考文献
[1]周俊虎,靳彦涛,杨伟娟等.电站锅炉吹灰优化的研究应用现状[J].热力发电,2003,32(4):24-27.
[2]徐甫荣.PLC在发电厂锅炉吹灰程控系统中的应用[J].自动化仪表,2003,(5):9-10.
加热炉激波吹灰器系统改造 篇4
关键词：激波吹灰器,对流,腐蚀,电磁阀,吹扫,硫酸盐
某炼油厂芳烃抽提装置, 处理量为100万t·a-1。装置内设置有二甲苯塔底重沸炉, 燃料为重油和燃料气, 该加热炉为2个炉室, 共用一个对流室。对流室设有48个吹灰点, 安装的吹灰设备是燃气激波吹灰器。
1 问题发现
在该装置首次停工检修过程中我们发现吹灰器发射喷口正下方的炉管表面有黄色的析出物积聚, 积聚物比较坚固紧密, 且垢物下面存在比较严重的腐蚀, 对流段最上层钉头管表面钉子被腐蚀脱落, 炉管穿孔。同时, 在吹灰器发射喷口处也有类似积聚物, 测厚发现吹灰器发射喷口处的弯头腐蚀减薄较严重。之后, 我们对该炉其他部位的吹灰器进行了检查, 也存在类似问题。
2 原因分析
2.1 激波吹灰工作原理
激波吹灰技术主要是通过制造可控制的燃料爆燃, 产生一道强度可控的激波, 以扰动的作用去除各种不同类型的复杂积灰, 如高温积灰、牢固性积灰、粘性积灰、浮灰等。
激波发生装置包含以下主要部件:燃料与空气进气管、混合器、点火装置、火焰导管、激波发生器和激波发射喷口。可燃气体 (通常是乙炔、液化气、天然气、炼厂干气等气体燃料) 和其氧化剂 (通常是空气或氧气) 以适当的比例充入混合器里, 形成能够产生爆燃的可燃混合气体。通过点火装置点燃激波发生器中可燃混合气, 产生微爆, 使发生罐体中的压力骤然升高, 形成瞬时高压并产生压缩波。聚集的压缩波在具有特别内部结构的激波发生器中得到加强和调制, 在激波发射器喷口处形成具有所需形状和强度的激波。图1是激波吹灰器的原理示意图。
2.2 吹灰过程
在正常运行的情况下, 吹灰器一天工作2次。其工作程序为:打开压缩空气阀→吹扫→打开燃气阀→燃气与压缩空气进行混合→关闭燃气阀和空气阀→点火器工作→混合气点燃 (爆燃) →产生激波→吹灰→开始下一个→至结束。
2.3 问题分析
对积聚物进行化验分析, 其成分主要以硫酸盐为主。在正常操作工况下, 该处温度都控制在265~280℃, 远高于烟气的露点腐蚀温度 (105~130℃) , 由此可判断积聚的硫酸盐析出物不是由于炉子对流段温度控制不好而造成的。
激波吹灰器在发生微小爆燃后 (燃气阀和空气阀均关闭) , 瞬间真空抽吸的烟气流入发生器内。发生器布置在炉外, 温度相对较低, 烟气冷凝, 其中的水分析出;在激波吹灰器不工作时, 由于加热炉对流段烟气为负压, 激波发生器及内套部件和烟气存在自然对流换热, 烟气冷凝, 也会析出水分。烟气中的SO2、SO3等硫化物直接与析出的水分在低于烟气露点的条件下, 作用形成亚硫酸或硫酸, 凝结在低温部位——激波发射器与喷口的连接管路, 使管路湿润, 烟气中灰分很容易沾附上去。灰是多孔性物质, 吸水能力很强, 潮湿的积灰又继续捕捉飞灰和小颗粒的催化剂, 使积灰很快加厚。积灰中的某些成分, 如硫酸钙, 吸水后硬化, 成为水泥或石膏化, 形成了很硬的积聚物。同时, 亚硫酸或硫酸和铁、氧化铁等作用, 也形成了坚固的沉积物。在此过程中, 产生的亚硫酸或硫酸与水对连接管路造成了严重腐蚀, 同时随着积聚物的增多, 积聚物和酸性冷凝水滴落至下方的炉管上, 造成了炉管的腐蚀。
3 整改措施
3.1 吹扫程序中增加后吹扫
针对爆燃后的真空作用, 在工作程序中增加后吹扫 (启动→产生激波→吹灰→后吹扫→开始下一个→至结束) , 在每次每点吹灰器工作后, 立即对该点吹灰器进行吹扫, 确保倒吸的烟气吹入炉膛。
3.2 增加常吹风
在发生自然对流严重位置, 增加吹扫风措施, 在激波除灰器不工作时, 保持激波发生器罐内处于正压状态, 避免高温烟气的自然回流现象。
将发生问题的激波发射口部位的混气点火模块中的空气电磁阀由常闭阀更改为常开电磁阀, 在激波除灰器非工作时间时保持电磁阀处于开启状态, 压缩空气充入激波发生器罐内, 保证激波发生器罐内处于正压状态, 另外, 为避免压缩空气消耗量过大, 在激波除灰系统中的流量调节模块中, 增加压缩空气流量控制装置。
吹扫风用量很小, 只要保证激波管内的正压状态, 避免高温段烟气的自然对流即可, 40台吹灰器吹扫风用量为40Nm3·h-1。
3.3 调整喷射口位置
将激波发射喷口的最前端后移, 使激波发射口刚漏出炉墙内壁即可, 位于炉管与炉墙内壁之间的空间内, 确保即使有冷凝物产生也不会下滴到炉管表面上, 造成炉管的腐蚀。
4 结语
经过整改, 有效地解决了激波喷射口的露点腐蚀和积聚物的问题, 提高了设备运行的安全性、可靠性。对该问题的原因分析、整改, 希望对激波吹灰设备的优化和改进具有一定的指导意义。
参考文献
[1]薛之年.吹灰器设计标准[J].发电设备, 1988 (4) :31-34.
[2]胡琛.声波除灰技术的研究[D].保定:华北电力大学, 2001.
声波吹灰器 篇5
一、工作原理
伸缩式吹灰器的工作原理是从伸缩旋转的吹灰枪管喷嘴中喷出蒸汽, 连续不断的冲击、清洗受热面。吹灰枪由电动装置旋转式送入锅炉内, 喷嘴到位后, 吹灰蒸汽阀门开启, 喷嘴顺时针旋转吹灰;吹灰完成后, 吹灰枪退出炉膛, 蒸汽阀门关闭, 吹灰枪继续动作。如图1、2所示。
二、存在问题分析
1. 吹损受热面
锅炉受热面吹损事故是吹灰器造成锅炉爆管、停炉事故的主因。造成受热面吹损的原因如下。
(1) 吹灰器运行轨迹未按360°旋转角度对受热面吹扫, 只按小角度吹灰, 吹扫受热面的某一固定位置。
(2) 吹灰器吹扫时出现卡涩, 使吹灰蒸汽长期吹扫固定点而泄漏。
(3) 吹灰器枪头蒸汽喷口距离水冷壁的距离过小, 长久运行出现枪头附近管束爆管。
(4) 吹灰器壁箱直接焊在水冷壁鳍片上, 在工作中, 焊缝受力产生疲劳, 使吹灰器整体下垂倾斜, 造成吹灰器喷管角度与水冷壁管不垂直, 蒸汽直接冲刷水冷壁管, 引起水冷壁管吹损。
(5) 运行人员巡检、监测不到位, 没有及时发现管束泄漏, 致使连环爆管事故发生。
2. 泄漏
吹灰器泄漏主要发生在套管、空气阀、进汽法兰、垫子、启闭机构、填料、安全阀、进汽阀盖等部位。泄漏后不但会产生巨大噪声, 而且积灰不能及时清除导致炉膛长期高温, 形成熔融渣、焦块, 影响锅炉安全、高效运行;大量泄漏的蒸汽和冷凝水严重锈蚀吹灰器螺纹管、提升阀等部件。若发生内漏, 吹灰器停运后仍向炉内喷射蒸汽, 使受热面某一部位长期受冲刷减薄而爆破, 同时浪费大量蒸汽。
3. 结渣堵灰
吹灰器作用不到位, 使管束附着灰渣不能及时清除而堆积成“灰墙”, 最终将管束间隙封堵、烟道负压增高、风机电流增大、带不动负荷, 严重影响锅炉安全、高效运行。
4. 卡涩、过载、过流
吹灰器各转动部件长期运行后频繁出现卡涩、过载、过流等问题。这类问题占吹灰器总故障20%以上。如不及时处理, 枪管可能在炉膛内烧坏、砸坏水冷壁而爆管或者落在渣池中卡住捞渣机、吹爆炉管, 其原因如下。
(1) 吹灰枪管自重、热胀冷缩频繁运行、机件强度不足等问题导致的变形, 使其不能正常转动。
(2) 螺纹槽内杂物多使运动受阻, 导致电机过载。
(3) 内管填料过紧造成电机过载。
(4) 吹灰蒸汽压力、温度等参数设计不合理。
(5) 高温环境使传动机械润滑油蒸发, 环境中的煤粉、灰尘造成机件卡涩。
(6) 导轨磨损产生凹槽, 磨擦阻力增加, 喷管进退卡住, 电动机过载导致保护动作。
5. 无法退出
吹灰器枪头进入炉膛后枪头不能正常退出是吹灰器常见故障。若不及时处理极易出现烧坏枪头、砸坏水冷壁、卡住冷渣机等事故。其原因如下。
(1) 吹灰器卡涩。
(2) 行程开关及控制回路故障。
(3) 吹灰枪头连接不当。
(4) 传动失效。
(5) 吹灰器枪管选材不当, 刚度强度达不到要求, 进而出现卡涩等。
(6) 入口导入阀开度不足。
6. 启动失败
这种故障约占吹灰器总故障的15%以上, 原因如下。
(1) 送电开关未合好, 控制回路、断路器异常断开。
(2) 电动机本身出现故障。
(3) 电器元件故障。
(4) 仪表控制逻辑出现故障。
(5) 恶劣天气和环境导致电动机、电气元件、传感器等部件发生故障。
7. 吹灰器壁箱及套管裂纹
吹灰器壁箱及套管裂纹是其常见故障, 如不及早处理, 会留下重大安全隐患, 可能漏气伤人。引发此类故障原因如下。
(1) 锅炉热态时, 吹灰器随水冷壁管向下移动将产生差胀。
(2) 吹灰器在使用中, 使焊缝受到交变应力, 产生疲劳, 出现裂纹。
(3) 吹灰器座架套管是不锈钢材料, 壁箱是炭钢材料, 属异种钢焊接, 导致焊缝处应力增加, 促使裂纹发生。
8. 腐蚀
吹灰器腐蚀问题非常常见, 主要发生位置在吹灰器内外裸露部件、连接件接头处、垫片的外层金属、压盖、吹灰器进汽管线及疏水管线, 尤其是金属焊口等位置。造成腐蚀的原因主要如下。
(1) 吹灰器停用后蒸汽母管带压。吹灰器停运后管内蒸汽慢慢冷凝时产生负压, 炉内烟气会被吸入蒸汽管道腐蚀管壁。
(2) 泄漏。
(3) 疏水效果不好。
(4) 吹灰器停运后, 如蒸汽喷口不能垂直向下排出积水, 会导致此处腐蚀。
9. 疏水系统不畅
疏水系统时间设置不合理、疏水不畅、疏水进入烟道及炉膛冲刷磨损管束、积灰结渣等问题导致吹灰器不能投用, 严重时发生停炉、爆管等事故。
三、解决措施
1. 加强管理
(1) 建立并严格执行吹灰器管理及运行制度, 及时调整好锅炉吹灰时的燃烧工况、避免跑正压时烟气对吹灰器造成的影响, 把握好吹灰时机, 认真巡检、及时发现吹灰器缺陷。
(2) 及时消除缺陷、避免扩大化, 加强检修质量管理, 提高吹灰器的检修质量、可靠性和投入率, 消除设备带病运行隐患。
(3) 严把检修质量关, 及时针对不同问题提出可靠解决措施。
(4) 加强设备备品配件质量控制, 备好日常常用易损易耗件, 严把备品配件入库验收关。
(5) 加强运行人员对锅炉运行参数的监控, 及时发现异常情况。
2. 完善疏水系统
(1) 解决疏水问题, 完善疏水程序, 根据吹灰器疏水管的管径调整疏水时间, 避免疏水不充分而导致吹灰过程带水吹灰。
(2) 优化系统结构, 确保每台吹灰器吹灰前都能充分疏水。
(3) 认真检查系统管路, 避免冷凝水滞留死区, 在疏水系统中安装温控疏水阀, 及时排放不合格的水蒸气以确保吹扫效果。
(4) 调整好疏水管道的倾斜角度, 减少疏水死角的积存。
3. 修订吹灰器程序
(1) 适当提高引风机炉膛负压, 以适应流量的增加。
(2) 总管充分暖管疏水, 并调节汽温汽压使蒸汽具有约10℃以上的过热度。
(3) 吹灰器前分支管线暖管、疏水。
(4) 从炉膛最下层的吹灰器开始, 按烟气流动方向依次进行吹扫。
(5) 切断总汽源、疏水、恢复正常炉膛负压。
4. 提高机械部分和电气部分可靠性
建议采用平稳、坚固、耐磨、可靠且调整方便的齿条传动, 最大限度减少吹灰器整体拆卸;传传动部件宜采用三头螺杆及特制青铜材料螺母, 保证其平稳灵活, 减少卡涩现象发生;齿轮箱与行走箱宜采用分隔式布置, 降低热损;齿轮箱可采用进口润滑脂, 延长使用寿命;提升吹灰器配套电动机、电气元件以及线路的附防护等级。提高传动轴固定销强度;在吹灰器的进汽管上安装测温热电偶, 接入DCS以便及时判断提升阀内漏情况;提高吹灰器套管强度, 减少卡涩等问题。
5. 优化系统设计
加装分路隔绝阀, 便于检修;采用分层独立供汽的方式供汽来提高吹灰系统的机动性;管路上采用多种形式补偿器进行吹灰器补偿, 降低管路热应力;管路压力和流量裕度应提高到10%。
6. 提高设备安装、检修质量
吹灰器安装过程中严格按设计要求安装。检修过程安排技术人员全程跟踪指导, 控制好检修工艺, 提高检修质量。
7. 保持吹灰器运行参数稳定
控制好蒸汽参数, 减少蒸汽参数不稳定对吹灰器设备本身造成的性能、质量影响;注意提升阀调压盘的开度, 避免压力无法满足高效吹灰的要求。
8. 加强定期工作
定期执行吹灰器的检查、保养、维修工作, 保障锅炉的经济运行。
四、结语
伸缩式蒸汽吹灰器是煤粉炉上经常使用的重要辅助设备, 对维持锅炉安全、稳定、经济运行, 起着十分重要的作用。做好吹灰器的安装、检修、维护、管理工作十分重要。
摘要：介绍了伸缩式蒸汽吹灰器的工作原理, 详细阐述了伸缩式蒸汽吹灰器在应用中存在的问题, 分析其产生的原因, 提出了解决措施, 为保障锅炉安全、平稳、高效运行奠定基础。
关键词：锅炉,吹灰器,爆管,措施
参考文献
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声波吹灰器 篇6
天津大唐盘山发电有限责任公司选用哈尔滨锅炉有限责任公司制造的HG-2023/17.6-YM4型锅炉。锅炉为亚临界压力、一次中间再热、固态排渣、单炉膛、Π型布置、全钢构架悬吊结构、半露天布置、控制循环汽包炉。采用三分仓回转式空气预热器, 平衡通风, 摆动式燃烧器四角切圆燃烧。设计燃料为准格尔烟煤。6套制粉系统为正压直吹式制粉系统, 配置ZGM-123型中速磨煤机。锅炉最大连续蒸发量为2023t/h, 额定蒸发量为1801t/h, 主蒸汽额定温度540℃, 经二级减温进入汽轮机。
锅炉采用上轴端驱动三分仓回转式空气预热器, 一次风与二次风从下向上流动, 烟气从上向下流动。空气预热器原吹灰系统为上海克莱德机械有限公司提供的型号AHR/W/E蒸汽吹灰器, 设在空气预热器冷端。吹灰汽源取自主过热蒸汽, 压力18.2MPa, 温度507℃, 经过吹灰管减压阀后压力为2.7MPa。辅助吹灰汽源取自厂用辅助蒸汽系统, 设定压力1.0～1.3MPa, 辅助吹灰汽源温度300～350℃。
2 吹灰器改造的必要性
原空气预热器采用的是蒸汽吹灰器, 是最传统吹灰方式, 在实际运行中存在许多缺点:由于蒸汽吹灰器是将喷管深入炉膛进行旋转吹灰, 吹灰完毕要将喷管撤出, 因此活动部件非常多, 这就造成吹灰器操作频繁且故障出现率高, 机械、电气维护和检修量大。蒸汽吹灰工作介质损耗量大, 运行成本高。蒸汽吹灰周期长, 使受热面积灰过多, 甚至使积灰烧结硬化, 导致更严重的积灰和堵塞, 增加吹灰难度。蒸汽吹灰如果压力过高或长期使用, 会加快金属部件的磨损, 压力过低又影响吹灰效果。
实际吹灰蒸汽压力难以保证, 造成吹灰效果差, 甚至加重了积灰和堵塞。大唐盘电锅炉机组安装的回转式空气预热器多次发生堵灰, 并且导致了3#炉炉内负压大范围波动。由于堵灰, 造成空预器两端差压增大, 还使送风机、引风机、一次风机耗电增大, 增加了厂用电率。并且空预器两端差压增大, 导致引风机负载加大, 在高负荷时, 多次导致3#炉引风机发生失速, 对锅炉乃至机组的安全运行造成了直接影响。因此, 采用弱爆炸波吹灰技术防治空气预热器堵灰的技术改造, 迫在眉睫。
3 弱爆炸波吹灰的实际应用
3.1 弱爆炸波吹灰器的原理
弱爆炸波吹灰器是利用天然气、液化石油气、煤气、乙炔气等常用可燃气体为燃料, 在特殊设计的燃烧室中燃烧, 并在输出管的喷口处发射出冲击波, 并且伴随有气流的超声速流动和强烈的气流激振, 在这三种因素的共同作用下使灰尘脱落, 从而清除管外的结灰。
可燃气体与空气在经过各自的流量测控系统后, 进行均匀混合, 然后送入燃烧室中燃烧 (这与常规的燃烧过程和燃烧方式有所不同, 这种燃烧速度快, 燃烧产生的气体压力被限制在一定的范围之内, 如小于0.6MPa) 。不稳定燃烧气体在高湍流状态下, 产生压缩波, 形成动能 (高速) 、声能 (声波) 、热能 (高温) 。其中, 高速气流通过卷吸、夹带、冲击等作用克服积灰与受热面表面的粘结力, 使灰尘脱离;强烈的声波一方面使气体分子和灰尘粒子发生振动, 使灰尘粒子不能在受热面沉积, 另一方面可使受热面表面发生机械振动, 由于惯性力或者变形剪切力作用而使积灰脱落;混合气体在吹灰器中被点燃后瞬间产生高温气流, 积灰层表面受高温作用而被软化, 粘结强度和疲劳强度降低, 在高速气流吹扫下破碎脱落, 即通过高速气流冲刷、热清洗和声波激振的综合作用, 达到清除积灰的目的。
3.2 弱爆炸波吹灰器的选型
目前国内有多家公司研制同种类型的吹灰器, 其中北京凡元兴公司研制的吹灰器技术成果已获得国家实用技术专利 (ZL:200620000093.9) 。此次技术改造采用了凡元兴公司开发的BFA系列吹灰器, 其输出管喷口产生的是球面波, 作用范围广、除灰能力强。
通过对大唐盘电3#炉空气预热器结灰部位及结灰原因的分析, 并结合空气预热器结灰的实际情况和实际运行条件, 确定开口位置, 计算冲击波当量, 选择可燃气种类、助燃风量和助燃风来源。确定自动控制和报警系统方案。包括流量配比、点火次数和点火时间间隔, 设置手动和计算机的集中控制系统。根据锅炉受热面积灰的严重程度、腐蚀状况及进出换热器的温度, 来实现全自动控制, 减少运行人员的工作量。
3.3 弱爆炸波吹灰系统构成 (见图1) 弱爆炸波吹灰器主要由混合罐、点火罐、分配
箱、控制器、爆炸管、监测与控制系统及管路等组成。
输出管安装在受热面的正下方, 喷口向上。点火系统设置手动和自动两档, 方便调试。控制器有点火次数和点火时间间隔设置, 使运行自动进行和停止。其余部分可根据锅炉的现场情况, 灵活地布置在平台上。
弱爆炸波吹灰器的喷口安装在回转空预器烟气出口侧, 与受热面的间距为420mm, 爆炸罐布置在喷口的上方, 在喷口上需要设置2个固定支架, 爆炸罐应设置2个支吊架, 流量混合分配单元, 布置在两回转空预器之间位置, 空气引出管开口位置应能够保证流量和管路连接方便为原则。空气管路上的关断球阀, 安装在便于操作的平台上。
3.4 设备技术参数可然气体种类:乙炔
可然气体压力:>0.03MPa
可然气体流量:3～10m3/h
空气压力:>4kPa
空气流量:60～160m3/h
系统工作压力:<0.7MPa (瞬时)
系统工作温度:<100℃
吹灰直径:3～4m
吹灰深度:2～4m
3.5 控制部分
在现场和集控室分别安装有控制柜。现场控制柜安装在靠近流量混合分配单元的位置, 布置在运行平台上, 易于操作。远方控制柜设在集控室内的电子设备间, 并设有人机操作界面, 可实现远方程控吹灰。操作界面为电脑控制屏, 为触摸屏, 在吹灰系统具备吹灰条件的情况下, 可调出清灰系统投运画面, 点击“INITI” 按钮, 程序进行初始化。点击“AUTO RUN” 按钮, 再点击“START” 按钮, 启动清灰系统, 自动进行吹灰。1#预热器吹灰吹灰结束后, 2#预热器自动开始吹灰。吹灰过程中, 可以随时点击“STOP”按钮, 停止吹灰系统运行。也可以, 直接点击“#1AH” 按钮或“#2AH” 按钮, 然后点击“START” 按钮, 1#或2#预热器自动单独进行吹灰。
整个系统简单, 无转动机械, 运行程序全自动化。操作简单, 可靠性高, 不需要经常维护。结构尺寸小, 易用于空间尺寸小的位置。
4 吹灰器的实际效果
由于蒸汽吹灰效果不理想, 特别是在空预器堵灰严重的情况下, 必须采取连续吹灰的运行方式, 浪费大量的蒸汽, 同时这部分蒸汽又带走一部分热量, 使排烟损失增大, 机组效率降低, 造成极大的浪费。
测试结果表明:投用弱爆炸波吹灰器后, 排烟温度下降10～15℃左右, 提高锅炉热效率0.6%～1%。烟气阻力明显下降, 由2.3kPa降到1.2.3kPa, 随烟阻下降, 引风机电耗减少, 降低了引风机发生失速的可能。空气预热器冷端在可视范围内比较清洁, 排烟温度处于锅炉最好状态。
弱爆炸波吹灰器经济效益好, 运行成本低, 维护成本小。弱爆炸波吹灰运行成本仅为蒸汽吹灰的50%, 单台锅炉运行一年可节约运行费用60 万元, 并节约了购买新设备支出和延长空气预热器使用寿命。彻底解决结灰不易清除的问题, 保证锅炉长期高效运行, 达到节能、安全生产的目的。
5 存在的问题及注意事项
由于弱爆炸波吹灰器是利用可燃气体为燃料, 具有一定的不安全因素, 为解决此问题, 在运行和维护中应注意以下几个方面:
(1) 报警发生时退出程序, 根据提示故障原因检修相应的设备。
(2) 当发现供气压力低于0.05MPa时, 应立即联系更换乙炔气瓶。
(3) 现场严禁吸烟和使用明火。
(4) 在清灰器运行过程中, 必须有相关运行人员在现场监视清灰器工作, 遇有紧急情况可以及时停机。
(5) 运行中应经常检查乙炔供气压力>0.05MPa、乙炔供气流量3～8m3/h、空气压力>4kPa、空气流量60～160m3/h、系统工作温度<100℃, 否则应立即停止吹灰, 应立即进行故障排除, 并做好故障记录。
(6) 吹灰过程中现场如遇紧急情况, 须立即切断电源。
(7) 经常检查乙炔压力装置和乙炔管路。
(8) 吹灰结束后须关闭乙炔瓶及汇流器出口阀, 切断现场电源。
(9) 运行中应经常检查吹灰系统各阀门、法栏盘无泄漏。
6 结论
蒸汽吹灰、声波吹灰和弱爆炸波吹灰, 对空气预热器清灰都有一定的作用。弱爆炸波吹灰包容了蒸汽吹灰和声波吹灰的优点, 效果明显, 具有吹灰彻底、装置调整方便、维护简单以及成本低廉的优势, 是其他除灰方法无法比拟的。
参考文献
声波吹灰器 篇7
1 改造前的情况
俄产E-420-13.7-560KT锅炉在设计中选用了俄罗斯生产的水力吹灰器, 该吹灰器在中国的几家电厂使用中普遍反映故障多, 维护难度大。分析其原因是设计上存在以下问题;
(1) 结构设计简陋, 制作粗糙;
(2) 传动机构设计复杂, 易卡涩;
(3) 累积传动间隙大, 传动刚度低;
(4) 传动机构外露, 易积灰, 零件磨损快。
由于上述问题的存在, 造成喷嘴摆动角度不到位, 摆动速度不均匀, 工作可靠性差, 卡涩严重时会烧损电机, 吹扫效果也不理想。
2 改造措施
改造方案的设计原则是:简化传动机构, 提高传动刚度, 提高工作可靠性, 减少维护工作量。针对原机存在的问题, 对原机做如下改造:
(1) 将电机与丝杠间的开式传动 (包括一级齿轮传动和一级蜗杆传动) 改为闭式传动, 可采用成品减速机, 以保证啮合精度, 改善润滑条件, 提高机构的寿命和工作可靠性。
(2) 取消喷嘴横向摆动机构上的两个开式齿轮, 适当增加传动轴的直径, 压缩传动轴的长度。
(3) 将喷嘴横向摆动传动方式由摆杆机构改为曲柄摇杆机构, 以消除喷嘴摆杆机构的急回特性造成的往返速度不同的问题。
(4) 将吹灰器的前后移动改为定轴转动, 消除机体与机座的过大间隙, 减少传动卡涩的可能。
(5) 炉门采用连杆机构与吹灰器相连, 可实现炉门与吹灰器的进退连动。方便实现程序控制。
(6) 在软管与进水管间加装浮动接头, 可以大大减小软管作用在喷嘴上的附加力, 减小传动阻力。
改造后的吹灰器运动轨迹符合原设计, 但结构紧凑, 刚性好, 运转平稳, 可靠性高, 动作更灵活, 安装维护更方便。如表1所示。
3 安装及调试
3.1 机械部分
改造后的吹灰器设计高度与原机保持相同, 这样可以利用原吹灰器的支座, 减少改造成本。让吹灰机尽量靠近炉壁, 但不能与锅炉壁接触。调整吹灰器水平位置和高度, 使喷嘴摆动中心在水平和垂直两个方向上均与炉口的中心重合。调整好后用螺栓将吹灰器固定在支座上。
3.2 控制部分
控制部分利用原有的就地控制箱完成就地控制柜的改造, 在就地可实现电动门开闭、喷嘴的进退及摆头操作。为提高自动化程度, 另外可安装一套PLC控制系统, 在PLC控制柜上可实现单吹、对吹、顺吹三种工作方式, 由一个转换开关实现两种操作方式的转换。
4 使用及维护
4.1 吹灰器在工作前应确保供水系统已启动, 水压正常, 手动截止阀已打开在第一次试运前还要检查以下各项
(1) 检查电机转向是否正确, 限位是否好用;
(2) 检查吹灰器工作位置是否正确, 与炉壁有无干涉;
(3) 检查喷嘴摆动角度是否合适, 喷嘴与炉口有无干涉;
(4) 检查浮动接头是否转动自如, 软管的运动是否受到阻碍;
(5) 检查吹灰机在备用位置时, 炉门的位置是否正确;
(6) 检查通水后浮动接头有无泄漏。
若发现问题, 应及时处理。试运时应先完成就地操作的试运, 再试验PLC控制系统, 以确保设备安全。
4.2 吹扫的工作时间和次数由锅炉受热面的积灰结焦状况决定, 吹扫方式和吹扫工艺由操作人员确定, 必要时可在PLC控制柜上进行修改