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DSK-5型免维护声波吹灰器在沙B电厂锅炉尾部的成功应用
已阅:126  2016-12-27
 
一、        加装声波吹灰器的必要性
1、       现有吹灰设备
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,平常维护工作量较多。
2、       蒸汽吹灰吹损严重
再热器尾部受热面区域因吹灰蒸汽吹损十分严重,自1997年2 月24日U2 再热器 24#吹灰器吹损发生第一次吹损爆管以来,到目前为止两台机组再热器因吹灰器吹损共发生爆管4次,损失电量合计50096MWH。
1997年再热器发生吹灰器吹损爆管以来,电厂将23#~26#吹灰器吹灰吹扫区域的列入了重点检查区域,1997年以后的每大小修中均耗费大量人力物力对以上区域进行重点检查,发现大量吹损减薄管,1998年两台机再热器以上区域已完成第一次较全面的普查更换。
  为了防止吹灰器吹损,1998 电厂曾对吹灰蒸汽压力进行了调整,将吹灰压力进行了适当调低,这虽对减轻吹灰器吹损作用较明显,再热器在1998年至2004年间的历次大小修中没有因吹灰器吹损面呈大规模换管,但由于吹灰器吹灰压力在长期运行中将发生偏移,调整吹灰蒸汽压力难以从源头上防止吹灰蒸汽吹损管壁。
在2005年的两台机组小修中,再热器吹灰器吹扫区域又发现大量吹损管壁,更换大量减薄严重管段,如2006年U2小修期间,发现再热器尾部区域大量吹损减薄管段,效率部测得D下(STBA20-E,φ50.8×4.0)、C下(STB35-E, φ50.8×4.0)管壁减薄至3.0mm的管超过150根,其中D下段测得最低壁厚仅1.8mm。因管壁严重减薄,本次小修再热器尾部区域共换管96根,由于减薄管壁多集中在第二、第三层,甚至第四层,因施工条件限制,往往需将第一、第二层管也割开,造成本次小修再热器尾部96根管更换,产生了375个焊口。
因吹灰吹损严重,1997年以来,两台机再热器吹扫区域的更换超过300根减薄严重管段。
3、 吹损发生的必然性
自发现再热器尾部区域吹损现象后,每次大小修再热器以上区域都是重点检查对象,必须说明的是,这种检查能最大限度地减少在当前条件下再热器吹损爆管的可能,但难以从根本上消除再热器吹损可能导致的爆管事件,主要原因如下:
3.1 检查区域条件限制
吹损减薄严重管多发生在第二、第三层甚至第四层,而管排间距较密,很多区域工具无法伸入,无法检测,这形成了漏检的可能之一;检查区域空间上下不到1m,工作条件恶劣,虽检测人员认真负责,但由于时间及其他方面的因素,难以保证检测人员检测发现每根严重管。
3.2 吹灰蒸汽压力偏移
运行当中吹灰蒸汽压力发生偏移时,由于这种偏移是缓慢发生的,小范围的偏移可能难以引起注意,而事实上吹损一直在随吹灰器增加逐步加重中,当吹灰压力增加时,吹损加速,可能导致爆管。
为从源头杜绝蒸汽吹灰吹损问题,有必要寻求一种新的吹灰方式应用于再热器尾部受热面。
 
据了解,利港电厂、黄埔电厂等电厂因尾部受热面吹损严重,在锅炉尾部受热面吹灰器吹扫区域加装了声波吹灰装置,以从根本上杜绝蒸汽吹灰吹损问题。3月份我们到黄埔电厂对其声波吹灰器进行了实地调研,黄埔电厂6#炉因蒸汽吹灰吹损严重,2002年加装了江苏声学公司的声波吹灰器,到目前应用良好,吹灰效果良好,基本免维护,电厂已计划将现有6#炉声波吹灰区域蒸汽吹灰设备拆除。
声波吹灰器在江苏利港电厂1#、2#炉也得到了成功的应用,利港电厂一期锅炉型式与我厂类似,具有一定的参考意义。
根据以上经验,我们认为在再热器尾部加装声波吹灰器从技术上是可行的。
二、 声波吹灰器的技术特点
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。目前最新产品为第四代声波吹灰器,称之为大功率免维护共振腔式声波吹灰器,它的原理是以气流在特定的几何空腔内振荡,激发空腔内气体的共振而发出高强声波达到吹灰的目的。
第四代声波吹灰器具有以下特点:
1.     它的发声效率高、功率大、吹灰功能和效果好,其能量作用范围:声波清灰器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米,前方轴向长度为8~12米,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,不影响其它作业;
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0.4~0.6兆帕(超过上限有益无害),流量为每分钟1.2~2.4标准立方米;
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分贝以上的特大功率型;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1050℃高温,在850℃以下可长期正常使用。
 
三、        B厂加装声波吹灰器的可行性
1、 使用温度
声波吹灰器材料选用特种钢材,可耐1050℃高温,在850℃可长期正常使用。B厂再热器尾部设计最高烟气温度为23#吹灰器区域的818℃,24#、25#、26#吹灰器区域设计烟气温度分别为563℃、468℃、397℃,假设实际烟温偏高设计值40℃,此区域最高温度仍在声波吹灰器正常工作温度范围内。
 B厂煤种最低灰变形温度高于1000℃,在再热器尾部区域飞灰已无粘性,声波吹灰器对于此种松灰具有良好的作用效果。
 
2、 吹灰效果
我厂吹灰器目前使用状况,基本可达到机组正常运行要求。在再热器尾部区域,由于烟气温度较低,飞灰已冷却成松散颗粒,飞灰堆积不明显。
电厂通常将蒸汽吹灰作为调整排烟温度的一种辅助手段。为试验23#~26#吹灰器吹灰对排烟温度的影响,4月份进行了吹灰观察,一号机在210MW和325MW下,23#~26#吹灰器进行全面吹灰,观察吹灰前后烟气温度变化。在210MW下,吹灰前后烟气温度分别为343℃/344℃,烟气温度基本无变化;在325MW下,吹灰前后烟气温度分别为401℃/395℃,吹灰后烟气温度降低6℃,吹灰后30min内,烟气温度回升至400℃。可见23#~26#吹灰器吹灰对烟气温度变化并无明显影响。两次吹灰试验观察吹灰前后管壁金属温度基本无变化。
而据利港电厂有关资料,其再热器区域在满负荷下投入声波刚吹完灰后烟温可下降约20℃,再热器管壁温度在投入声波吹灰前后变化不明显。
 
3、 声波吹灰对杂用空气系统的影响
声波吹灰器对动力气源的质量要求不高,允许含油、含水,但限制固体杂物,空气压力4~6kg/cm2(超过上限有益无害),单支吹灰器流量为每1.2~2.4标准立方米。
我厂可使用杂用空气作为声波吹灰动力气源。
我厂服务压缩空气系统配三台空气压缩机,铭牌容量为19.5m3/min,运行压力7kg/cm2,空压机出口配两个储气罐,每个容积6.2m3,一个储气罐供一台机组。
为以单支声波吹灰器耗气2.4Nm3/min计,换算到6kg/cm2正常运行温度状态下约为0.34m3/min,仅占储气罐容积的5.5%。
若假设声波吹灰1min内不空压机不向储气罐补气,吹灰器储气罐压力6.8kg/cm2,仅考虑声波吹灰空气耗量2.4m3/min,则吹灰1min后储气罐压力将降至6.36kg/cm2
而压缩机组活塞排出量达19.5m3/min,排量是单支声波吹灰器耗气量的8倍,声波吹灰消耗气量可以及时得到补充。
由于储气罐的缓冲以及压缩机的连续空气产生,单支声波吹灰器吹灰时服务压缩空气系统压力的波动应可忽略,两支吹灰器投入之间间隔时间可以调整,以保证压缩空气总管压力可得到较好的恢复。
在正常运行情况下,我厂通常1#、3#服务空压机运行,运行负荷分别为50%和100%,通常每20min内1#空压机负荷将切换到100%运行约15min。假设100%负荷下空气排量为16m3/min,每20min为一个周期,一个周期内储气罐将补气:15×16+5×12=300m3,即系统平均补(耗)气量为15m3/min,此状况下系统可达到平衡。
声波吹灰投入时耗气量为2.4Nm3/min,设定每间隔4分钟投运4min,即声波吹灰平均耗气量为1.2Nm3/min。当声波吹灰投运后,系统平均耗气量约为16.2m3/min,服务空气系统裕量足够。此时1#空压机每18.5min需100%负荷运行15min,每天增加6个周期,1#空压机100%负荷运行时间增加90min,全年100%负荷运行时间增加540Hr。
空压机100%负荷时功率为100KW,50%负荷时功率约60KW,100%负荷时功率比50%负荷时多出40KW。以每年540Hr计,因声波吹灰投运空压机多增加耗电40×540=21600KWH,约合人民币6500元。
 
4、 声波吹灰经济性评价
4.1 蒸汽节约
目前运行中23#~26#R/L吹灰器投入运行,每对吹灰器吹灰蒸汽流量分别约为11.5T/H、7.5T/H、10.5T/H、9.5T/H,吹灰周期为每对吹灰器运行时间8min;吹灰前疏水约15min,疏水流量约4T/H,计算23#~26#吹灰器全面吹灰一个吹灰周期需耗过热蒸汽约6.2T,以每两天一个吹灰周期,每年运行360天计算,23~26R/L年吹灰耗汽约1116T,按70元/吨计算,费用约合7.8万元。
4.2 蒸汽吹灰器维护检修费用
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23#~26#吹灰器每年备件更换费用约1万元,随着设备的逐步老化,单台机检修维护费用也逐年上升。
4.3 吹灰吹损费用
考虑每两年一次小修,每次小修更换吹损减薄管段20根,焊口80个,换管费用约6万元,每年约3万元。
以上计算没有考虑吹损爆管停机的损失,若以电厂现有数据,20年两台机因吹灰器吹损爆管4次,平均每台机每10年发生一次吹损爆管,每次爆管损失电量12000MWH计算,则平均每年因吹灰吹损爆管损失纸约15万元。
4.4 人工费用
因吹灰器维护、再热器尾部检验等工作,每年人工费用估计额外将增加约2万元。
4.5 锅炉效率
从23#~26#吹灰器运行实际效果表明,其吹灰前后电厂排烟温度基本无变化,根据有关厂利用声波吹灰效果,在启用声波吹灰后,排烟温度将下降。
对于我厂,排烟温度下降5℃,锅炉效率可提高约0.3%,年可节约原煤约2500T,约合人民币110万元。
声波吹灰前后锅炉效率的实际变化须在声波吹灰器投入后的实际测试完成后方可比较。
综合以上考虑,不考虑声波吹灰器投用后锅炉效率的变化:
不考虑避免爆管的潜在收益,每年投入声波吹灰器收益约为7.8+1+3+2-0.65=13.15万元;
考虑避免爆管的潜在收益,则每年投入声波吹灰器收益约为13.15+15=28.15万元。
若投运声波吹灰器,排烟温度下降,锅炉效率提高,则声波吹灰器投运收益将大大增加。
4.6  投资回报年限
我厂再热器尾部23#~26#R/L区域初步声波吹灰设计方案为:23#、24#吹灰器区域每层加装6只声波吹灰器,25#、26#区域每层加装8只声波吹灰器,共计安装28套声波吹灰器,声波吹灰器安装于锅炉后墙,现场安装位置足够。
投资回报年限:
1、  不考虑吹损爆管潜在收益,假设声波吹灰器投运前后锅炉效率不变,
则投资回报年限为:112/13.15=8.5年
2、  考虑吹损爆管潜在收益,锅炉效率不变:
回报年限为:      112/28.15=4.0年
3、  考虑吹损爆管潜在收益,假设锅炉效率提高0.1%
回报年限为:      112/(28.15+37)=1.7年
4.7 可行性结论
综上所述,从安全性及经济性考虑,对再热器尾部烟道区域蒸汽吹灰器是可行的。
 
四、 工作安排
为更详细了解声波吹灰器的作用效果,同时比较尾部受热面脉冲吹灰的效果,可考虑到相关电厂进行实地调研。争取在2006年一号机小修中实施再热器尾部受热面区域加装声波吹灰器的工作。
 
 
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