某電廠空預(yù)器加裝聲波吹灰器效果分析

摘要：某電廠660MW超超臨界燃煤機組超低排放改造后，空預(yù)器堵塞問題頻發(fā)，嚴重影響機組的運行安全性和經(jīng)濟性。為了緩解空預(yù)器堵塞問題，1號機組空預(yù)器進行了加裝聲波吹灰器改造，改造后1號機組相較于其它未加裝聲波吹灰器的同類型機組，空預(yù)器煙氣側(cè)差壓能夠保持較低水平，并且維持較小波動。同時，改造后1號機組的空預(yù)器水沖洗頻次明顯低于其它未加裝聲波吹灰器的同類型機組，其每萬小時水沖洗次數(shù)僅為3.03，不僅保障了機組運行穩(wěn)定性，還取得了較好的節(jié)約水資源效果。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器 聲波吹灰器 堵塞

1. 前言

某電廠660MW超超臨界燃煤機組自脫硝改造后，空氣預(yù)熱器堵灰問題頻發(fā)，尤其近年來超低排放改造后，脫硝系統(tǒng)局部氨逃逸超標導(dǎo)致空預(yù)器低溫段硫酸氫銨大量生成和凝結(jié)[1]，空氣預(yù)熱器堵灰問題呈加劇態(tài)勢[2- 4]，對后續(xù)引風(fēng)機的正常運行帶來了較大的影響，尤其會出現(xiàn)因引風(fēng)機電流大使機組不能滿負荷運行的現(xiàn)象，嚴重降低了機組的經(jīng)濟性。2016年3月在1號機組空預(yù)器增設(shè)聲波吹灰器技術(shù)改造后，發(fā)現(xiàn)技術(shù)改造后空預(yù)器防堵效果明顯，現(xiàn)對其吹灰防堵效果進行分析，為空預(yù)器同類型吹灰器改造提供參考。

2.設(shè)備概況

某廠4臺660MW超超臨界燃煤機組的鍋爐型號為HG- 2000/26.15- YM3，單爐膛П型布置，一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。鍋爐為四墻切圓燃燒方式，采用改進型低NOx PM主燃燒器和MACT型低NOx分級送風(fēng)燃燒系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)采用直吹式中速磨，設(shè)計煤種為煙煤。每臺機組配備兩臺豪頓華有限公司設(shè)計生產(chǎn)的三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，型號為31.5VNT1940，空預(yù)器轉(zhuǎn)子直徑14140mm，轉(zhuǎn)子高度為2785mm，蓄熱元件總高度1950mm，蓄熱元件分高溫段和低溫段兩段布置，高溫段材質(zhì)為低碳鋼、高1000mm，低溫段采用搪瓷工藝、高950mm，每臺空預(yù)器的冷端和熱端各配一臺伸縮式蒸汽吹灰器，并配有高壓水沖洗裝置。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1。

4臺機組超低排放改造以來，由于噴氨流場均勻性不佳，存在局部噴氨量過大問題，導(dǎo)致硫酸氫銨生成并于空預(yù)器內(nèi)凝結(jié)，造成空預(yù)器頻繁堵塞，而傳統(tǒng)蒸汽吹灰也已無法及時清除硫酸氫銨，已嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行。

3.聲波吹灰器改造及吹灰原理分析

3.1 聲波吹灰器改造方案

為有效緩解空預(yù)器堵塞問題，1號機組單側(cè)空預(yù)器加裝了2臺可調(diào)頻強聲波吹灰器，A、B兩側(cè)空預(yù)器共裝4臺可調(diào)頻強聲波吹灰器。根據(jù)聲波傳播的特性，以及指數(shù)形式的喇叭結(jié)構(gòu)原理，并考慮到不影響煙氣的流向以及空預(yù)器工作狀態(tài)的情況下，本次改造1臺可調(diào)頻強聲波吹灰器安裝在空預(yù)器的煙氣側(cè)進口，喇叭口沿?zé)煔夥较蛳蛳?，另?臺可調(diào)頻強聲波吹灰器安裝在空預(yù)器的二次風(fēng)側(cè)進口，喇叭口沿空氣方向向上，呈現(xiàn)對換熱元件的疊加布置，這種布置方式可實現(xiàn)對整個換熱面徑向的完全覆蓋。聲波吹灰器布置示意圖（俯視圖）如圖1所示，聲波吹灰器布置示意圖（側(cè)視圖）如圖2所示。

3.2 聲波吹灰器吹灰原理分析

聲波吹灰器發(fā)出的高聲強聲波是一種機械波，空氣中的聲波使空氣分子產(chǎn)生振動，在邊界層振動的空氣分子帶動相鄰的介質(zhì)分子振動，并產(chǎn)生兩種效果，一種是聲能透射到相鄰介質(zhì)中使介質(zhì)中形成固體聲波，另一種由于空氣分子與相鄰介質(zhì)分子之間的粘滯力，聲波相當(dāng)于施加給相鄰介質(zhì)一個作用力，使表面介質(zhì)分子被聲波來回推拉。若吹灰頻率與灰垢共振頻率一致，將會產(chǎn)生共振效應(yīng)，這兩種效果將更加明顯。

在聲波吹灰器吹灰除垢過程中，第一種固體聲波是固體中微小質(zhì)量的振動，在高強聲壓下，高強度聲波能量將被灰渣顆粒吸收，使其灰渣表面發(fā)生形變、疏松、破碎。這個逐漸變化的過程是灰渣積累吸收聲能的過程，一旦灰渣表面產(chǎn)生微小裂隙，聲波便沿著裂隙將振動狀態(tài)傳入，進而發(fā)生結(jié)渣顆粒與受熱面剝離的現(xiàn)象。第二種效果使附著在換熱器表面的硬垢被來回地推拉，使其不斷地壓縮和伸張因為聲波對表面硬垢的反復(fù)作用，每秒鐘達數(shù)十次到數(shù)百次，使其因聲疲勞而斷裂，并逐步松動、脫落。

4.聲波吹灰器改造后效果分析

為了分析加裝聲波吹灰器后空預(yù)器的防堵灰效果，對本廠同類型4臺機組啟動后6個月內(nèi)550MW負荷工況下的空預(yù)器煙氣側(cè)差壓數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，統(tǒng)計圖如圖3所示，其中1號機組于統(tǒng)計時間之前已完成加裝聲波吹灰器改造，2號機組和3號機組未進行加裝聲波吹灰器改造，4號機組于統(tǒng)計期間的第5月完成加裝聲波吹灰器改造。

由圖3可知，1號機組經(jīng)聲波吹灰器改造后，1A和1B空預(yù)器煙氣側(cè)差壓不僅保持較低水平，而且波動小，控制較好。2號機組和3號機組由于未加裝聲波吹灰器，兩側(cè)空預(yù)器煙氣側(cè)差壓波動較大，整體數(shù)值也偏高，尤其是3號機組空預(yù)器煙氣側(cè)差壓最高達到2.6kPa，需分別于機組運行第2月和第5月進行在線水沖洗后，方可將空預(yù)器煙氣側(cè)差壓控制下降。4號機組在第5月完成加裝聲波吹灰器改造后，兩側(cè)空預(yù)器煙氣側(cè)差壓也得到顯著下降，并能保持較低水平和較小波動。通過以上分析可知，空預(yù)器聲波吹灰器改造能夠使空預(yù)器煙氣側(cè)差壓保持較低水平，并且維持較小波動。

于此同時，本廠還對2017年1月至2020年8月期間4臺機組空預(yù)器水沖洗次數(shù)和運行小時數(shù)進行了統(tǒng)計，得出4臺機組空預(yù)器每萬小時水沖洗次數(shù)統(tǒng)計表，如表2所示。

由表2可知，通過空預(yù)器加裝聲波吹灰器改造，1號機組的空預(yù)器水沖洗頻次明顯低于其它3臺機組，其每萬小時水沖洗次數(shù)僅為3.03，不僅保障了機組運行穩(wěn)定性，還取得了較好的節(jié)約水資源效果。

5.結(jié)論

某電廠660MW超超臨界燃煤機組1號機組空預(yù)器實施加裝聲波吹灰器改造后，相較于其它未加裝聲波吹灰器的同類型機組，空預(yù)器煙氣側(cè)差壓能夠保持較低水平，并且維持較小波動。同時，改造后1號機組的空預(yù)器水沖洗頻次明顯低于其它未加裝聲波吹灰器的同類型機組，其每萬小時水沖洗次數(shù)僅為3.03，不僅保障了機組運行穩(wěn)定性，還取得了較好的節(jié)約水資源效果。

參考文獻：

[1] 馬雙忱，金鑫，孫云雪，等.SCR煙氣脫硝過程硫酸氫氨的生成機理與控制[J].熱力發(fā)電，2010，39（8）：12- 17.

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作者簡介：施昊（1973-），性別：男；籍貫：南京；民族：漢；學(xué)歷：本科、學(xué)士；職稱：工程師；研究方向：電站鍋爐燃燒優(yōu)化及性能試驗。