循环流化床锅炉脉冲吹灰器改造与应用--中国期刊网

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循环流化床锅炉脉冲吹灰器改造与应用

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：李启斌

[导读] 摘要：现阶段，锅炉在我国工业生产当中运用极为广泛，为生产活动带来了强大的助力。

        黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司立达矸石热电厂黑龙江鹤岗 154101
        摘要：现阶段，锅炉在我国工业生产当中运用极为广泛，为生产活动带来了强大的助力。对燃用无烟煤锅炉而言，尾部受热面积灰是不可避免的。将原有的声波吹灰器改造成脉冲吹灰器，改造后，锅炉尾部受热面积灰情况明显改观，锅炉排烟温度低于设计值，对同类型循环流化床锅炉吹灰器的选用有一定的借鉴作用，本文就此展开探究。
        关键词：循环流化床锅炉；脉冲吹灰器；吹灰器改造
        引言：锅炉机组大多配置了蒸汽吹灰器，通常采用延长吹灰时间和增加吹灰器数量方式等措施，但对于准东煤带有粘性的的灰效果不佳，难以清除。因此，正确选择吹灰器的类型、合理布置吹灰器的位置对燃用煤的锅炉的安全稳定运行具有重要意义。在锅炉受热面积灰的情况下，积灰层带来的附加热阻会严重影响锅炉受热面内外热量的传递，使排烟温度升高，锅炉热效率降低，同时锅炉受热面的积灰还会增加烟气阻力，提高厂用电率。
        1 吹灰装置的选型及布置
        1.1 吹灰器选型
        目前，电站、工业锅炉布置的吹灰装置主要有蒸汽式吹灰器、声波式吹灰器及脉冲式激波吹灰器等几种类型。蒸汽吹灰器是当前电站锅炉应用最广的吹灰器，但是对于燃用含高钠高氯的准东煤的锅炉不建议采用该吹灰器，因为蒸汽会加速烟气中Na2O转化为粘性很强的NaOH，增加沾污几率。另外，蒸汽增加了烟气中的湿度，低负荷时，容易在省煤器或空预器生泥浆状，加剧积灰沾污。声波吹灰器对于准东煤具有黏结性的积灰来说，声波传递的能量不足以使粘性灰振动起来。脉冲式激波吹灰器主要有燃气激波吹灰器和气能激波吹灰器，中小机组应用较广，对于具有黏结性的准东煤的积灰来说，激波释放强度大，有可能把黏性灰吹扫下来，因此，该工程选用激波吹灰器，考虑到气能激波吹灰器因为只消耗压缩空气/氮气，安全性能好，运行费用低，没有哑炮/回火等故障等特点，所以选择气能激波吹灰器。
        1.2 气能激波吹灰器工作原理及参数
        气能激波旋转吹灰器是一种新型吹灰器，其工作原理是：压缩气体（压缩空气或压缩氮气）瞬间释放时通过特定的加速结构加速释放，释放气流形成气能激波，每个脉冲持续时间大于100ms，强度可达5mA。平面法向激波离开喷管后，将形成一个球形激波。球形激波直径增大，球心沿喷管轴线向前移动。同时，随着球形冲击波直径的增大，冲击波强度逐渐减小，最终形成声波。冲击波会在灰层与基体的物理界面上反射，并通过折射引入灰层中。冲击波的强烈压力纵波对积灰产生压缩和牵引作用，从而破坏火山灰沉积。入射到灰层中的折射冲击波会在灰体中产生剪切波，并与入射波和反射波相互作用，使灰与基底分离。同时，由于冲击波和高速气流的冲击，喷嘴处会产生很强的噪声。距喷嘴1米处声强160-170分贝。声波属于借助能量形式而存在的一种机械波，它有着振动以及波动等特征。当声波的振动和声强达到一定程度（>155db）时，将对受热面积灰结焦附着状态构成分离影响。从喷嘴出来的压缩空气到达受热面壁面后，对灰垢层表面温度及附着在其上的结焦产生强烈影响，打破了灰垢层和结焦的原始温度平衡状态。灰垢层与结焦面温度交替变化，灰垢层与结焦产生热疲劳，使灰垢层和结焦有碎裂脱落的趋势。
        2 受热面积灰因素与对策
        从锅炉尾部受热面情况来看（如图1所示），顶部2-3排管子表面比较清洁，而下一排上下管子之间有大量的积灰，上、下两排管子之间的空隙大部分已被灰填满。由于顺列管排两排之间的纵向间距大多大于纵向气流，所以两排之间的气流基本上是纵向的[1]。该设计可有效降低烟气流动阻力，降低机组能耗。然而，这种结构不利于声波吹灰。由于声波吹灰能量低且沿烟气流向，作用在管排表面的能量非常有限。虽然可以抑制粉煤灰的堆积，但不能完全阻止。因此，下管排汽与背风面之间的积灰不能及时清除，造成管间积灰如图1所示，大大降低了换热效率。这是废气温度高的主要问题。

        图1 声波吹灰器吹灰示意图
        3 新型节能高效脉冲装置及装置分析
        某公司结合1锅炉A级检修，拆除旋笛式声波吹灰器，在脉冲吹灰器实施JD智能机组改造。脉冲吹灰器的显著优势是它产生的冲击波携带高能量，并伴随着高速膨胀的气流。通过脉冲发生器和发射喷管的结构设计，可以完全控制冲击波的强度和能量流动的方向[2]。在脉冲喷嘴的控制下，冲击波的主要能量集中在面对受热面管排的波阵面半球。冲击波也具有波动的所有特征。不同于普通的声学吹灰器，冲击波能量集中，强度衰减慢。当冲击波通过管排时，其波强不会明显降低，对管排的整个周向表面几乎都有相同的强度效应，对管排间各个方向的积灰都有很好的清除效果。分析表明，智能单元燃气脉冲吹灰系统能对顺列管排受热面产生良好的脉冲吹灰效果。脉冲发生器和喷嘴位置见表。该空气主要为压缩空气，能够在压缩空气总管里面将其引出。而气源主要是乙炔气瓶，该类气瓶主要固定在0m层。针对过热器而言，一般为密封盒以及套管结构，也就是位于吹灰口附近壁管之上完成矩形密封盒的有效安装，在其中间则需要完成套管安装。而套管同密封盒间出现的空隙以保温材料来加以填充。针对穿墙套管而言，可以将其在省煤器以及空气预热器上进行直接安装，在炉墙护板之上完成套筒的有效焊接[3]。发射管由格兰内部和外部特殊的夹紧和固定。外格兰则需要在密封盒完成焊接。在内外壁间需要用石棉绳等相关材料来进行填充，使其密封有所保障，且让下水管同炉墙柔性完成有效连接，防治振动给设备带来不利影响。
        4 脉冲吹灰器在进行改造后的成效
        4.1 降低员工劳动强度
        由于自动化的程度比较高，能够借助于PLC完成远程控制，其故障比较少，几乎达到免维护的程度，让设备变得更为可靠。
        4.2 系统简化
        而吹灰设备则属于独立系统，它只同压缩空气系统进行连接，同机组设备之间则没有硬件连接。它的吹灰强度进行设计时，也使其在限定范围之内。所以，脉冲吹灰系统不会影响到现场其它的相关设备。
        4.3 有利于降噪
        脉冲吹灰系统在运行的时候，不会排放一些有毒害的物质。脉冲爆燃引发出来的噪声相较于声波吹灰器还要低5dB，在国家环保标准要求的范围内[4]。因此，对环境无影响，有效减少了工作环境中的职业病危害因素。
        4.4 减少排烟温度
        脉冲吹灰器锅炉改造后运行稳定。排烟温度夏季平均值为146.1，比设计排气温度（147）低0.9，比改造前废气温度（174）低26.9。随着排烟温度的减产，锅炉的煤耗也大幅降低，有效地提高了锅炉的整体效率。
        4.5 节能减排效果明显
        年平均烟气温度降低26，锅炉效率提高1.38%，供电煤耗降低4.32g/kwh。按年满负荷运行300D计算（按不含税标煤770元/T计算），可节约年标煤1555.2t，节约燃料费154万元。
        结论：
        综上所述，加强对脉冲吹灰器的合理改造，这对于锅炉吹灰系统有重要意义。这可以使其运行较为稳定，维护工作量极小，设备也比较可靠，废气温度、节能减排达到预期效果，投资回报率较高，故本年度投资额为同年恢复。
        参考文献：
        [1]吴魏国，王磊，曹生亮.有色冶炼余热锅炉常见生产问题的原因分析及应对措施[J].有色冶金节能，2019，35（01）：44-46.
        [2]林文成.260t/h循环流化床锅炉脉冲吹灰器改造与应用[J].神华科技，2018，16（07）：56-58.
        [3]廖雪华.脉冲吹灰器在硫铁矿制酸余热锅炉的应用[J].化工技术与开发，2017，46（03）：45-48.
        [4]陈东升，王龙，仇慎杰.锅炉尾部烟道受热面智能燃气吹灰[J].热力发电，2017，46（01）：112-115.