声波吹灰器空预器解决方案.docx

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声波吹灰器空预器解决方案

空气预热器主要是利用锅炉尾部烟道中的烟气来加热锅炉燃烧所需要的空气，从而提高整个机组运行的经济性。

空预器积灰堵塞严重，会给电厂带来极大的安全问题以及巨大的经济损失。

空预器的清洁程度关系到整个机组的运行安全，如果一旦空预器堵塞，压差开始上升，风机开始踹振，好容易发生机组发生RB（辅机自动甩负荷）事故。

1、随着环保政策的力度加大，脱硝装置投运率升高，对空预器堵塞的影响也越发的严重空预器堵塞现状

空气预热器主要是利用锅炉尾部烟道中的烟气来加热锅炉燃烧所需要的空气，从而提高整个机组运行的经济性。

空预器积灰堵塞严重，会给电厂带来极大的安全问题以及巨大的经济损失。

随着环保政策的力度加大，脱硝装置投运率升高，对空预器堵塞的影响也越发的严重。

一般锅炉增加烟气脱硝系统后烟道的烟气阻力会增加1kPa左右，空气预热器出口段烟气负压增加较多，使得空气预热器漏风差压升高，烟温有所下降。

燃料中的硫分在燃烧过程中会产生SO2和SO3，SCR烟气脱硝装置在催化剂（V2O5）的作用下将更多的SO2转化为SO3（2SO2+O2→2SO3），一般情况下脱硝效率越高，SO2向SO3的转换率也越高，导致烟气中的酸露点温度有所提高，加剧了空气预热器冷端腐蚀和堵塞的可能性，空气预热器的腐蚀和堵灰风险就越高。

催化剂中的氨与烟气中的NOx反应或者被氧化后，多余的氨被排入下游烟道。

烟气中的氨与SO3接触在适当的温度条件（约在230℃以下）下生成硫酸氢铵（NH3+SO3+H2O→NH4HSO4）和硫酸铵{2NH3+SO3+H2O→（NH4}2SO4}。

硫酸氢铵可能沉积在空气预热器中温段及冷段，由于具有很强的粘附性，会吸附烟气中的颗粒物，造成大量灰分粘附在换热器金属表面和层间，引起换热元件堵塞，使得空气预热器的烟气阻力增加、换热效率降低，甚至无法正常运行的现象。

2、空预器堵塞危害

2.1堵塞波及“他人”

1、回转式空预器

当实际使用煤种灰分及含硫较高，煤燃烧后形成的灰渣较多，给风烟系统造成了较大影响。

锅炉同时投运脱硝装置，不可避免的氨逃逸造成烟气中的硫酸氢铵较多，从而导致空预器低温腐蚀严重，由此形成的结垢难以去除。

在运行过程中，首先发现一次风压、二次风压开始有摆动现象。

之后幅度逐渐增加，且呈现周期性变化。

这说明空预器此时已经出现堵塞现象。

这是因为当堵塞问题部分转到一次风口时，一次风压（空预器后一次风母管压力）开始下降，为维持设定的一次风压，一次风机的入口挡板便自动开大。

当堵塞部分转到二次风口时，二次风压（空预器后二次风母管压力）又开始下降，同理为维持设定的二次风压，送风机的入口挡板必须开大以适应二次风压的下降，在低负荷时，燃烧所需的风量较少，产生的烟气量较少，一般还能维持机组的正常运行，随着负荷的不断增加，所需的一次风量、二次风量开始逐渐增加，一次风机、送风机的出力便不断增大，当接近满负荷时送风机入口导叶片的开度达到90%以上，因此，当堵塞部分转到二次风口时，便造成二次风压下降，为保证二次风压，送风机便自动开大入口导叶，而此时该送风机的风量却是最小，送风机电流下至最小值。

堵塞部分转过之后，风量又开始增大，由于风量的忽大忽小致使送风机发生喘振，送风机失速保护动作，机组发生RB（辅机自动甩负荷）事故。

2、管式空预器

由于有些电厂使用的实际煤种灰分和含硫量均远远高于设计煤种，在燃烧过程中产生大量灰尘和SO2、SO3等化合物，在空预器换热管束表面形成硫酸盐等结垢和烟尘的附着，原有的蒸汽吹灰器不能很好的去除，导致空预器积灰严重。

由于低温腐蚀现象比较严重，以及积灰不能及时清除，导致管排腐蚀严重。

夏季泄漏管数量和漏风量增大，空预器漏风率明显上升。

所谓空预器的漏风，即由送风机送至空预器的空气，未经炉膛燃烧换热直接漏到尾部烟气中。

在引风机出力不变的情况下，漏风的增加势必造成锅炉燃烧所需的风量不足，且漏风的存在降低了空预器的效果，使一次风、二次风的温度降低，对煤粉的正常燃烧和制粉系统的正常工作造成很大的影响，增加了煤粉的不完全燃烧损失。

同时，使炉膛内辐射换热的强度大大减弱，降低锅炉换热效率。

未经燃烧的空气直接进入烟道，增加了烟气的流量，为了维持锅炉炉膛负压的稳定。

必须增加引风机的出力，从而加大了电能的消耗。

可见，管式空预器的漏风率高，会降低锅炉的热效率。

2.2蒸汽吹灰危害大

目前蒸汽吹灰器在空预器部位的广泛应用，大多数电厂面临下面的尴尬问题：

依靠蒸汽动能对积灰进行吹扫，运行可靠性较差，并不能对锅炉空预器受热面积灰进行有效清除，久而久之必然会造成受热面严重积灰，换热效果显著下降，锅炉排烟温度上升。

同时由于吹灰频次高，消耗大量蒸汽，使得能源过度浪费，并且蒸汽吹灰器的频繁使用造成回转式空预器换热元件严重的吹损，影响机组的安全、经济运行。

而管式空预器受热面管排密集，动能衰减速度快，管道距吹灰器越远吹灰效果越差，同时对管道也存在吹损。

导致空预器积灰严重，并进一步加重空预器的管排腐蚀漏风现象。

2.3传统声波吹灰器处境尴尬

传统声波吹灰器在空预器的使用上也面临更加尴尬的问题：

利用声音的“声致疲劳”的作用,即由声波反复作用,施加于灰垢以拉压循环变化的载荷,当达到一定的应力次数时,灰垢的结合因疲劳而破坏。

但传统声波吹灰器频率单一、声功率过低（传统声波吹灰器声功率只有3000～5000声瓦），并不能有效清除空预器受热面管道上所积附的灰垢。

3、空预器结垢解决方案

针对空预器结垢问题，南京常荣声学股份有限公司研制出一种专门应用于空预器结垢解决方案。

方案基于ENSG-G系列大功率可调频高声强声波吹灰器，实现成功应用。

3.1吹灰原理

在高声强声波吹灰器除垢过程中，第一种固体声波是固体中微小质量的振动，在高强声压下，高强度声波能量将被灰垢颗粒吸收，使其灰垢表面发生形变、疏松、破碎。

这个逐渐变化的过程是灰垢积累吸收声能的过程，一旦灰垢表面产生微小裂隙，声波便沿着裂隙将振动状态传入，进而发生结渣颗粒与受热面剥离的现象。

第二种效果使附着在受热面表面的灰垢被来回地推拉，使其不断地压缩和伸张因为声波对表面硬垢的反复作用，每秒钟达数十次到数百次，使其因声疲劳而断裂，并逐步松动、脱落。

3.2吹灰解决方案

吹灰器的声强和频率通过Ansys建模分析和实际测量确定。

通过Ansys分析，从而剔除造成管道共振的频率。

然后在现场可实施位置布置2个声传感器和2个加速度传感器，通过数据采集仪连接电脑，使用数据分析软件实时测量空气预热器环境中声衰减，以及发生器对于换热管振动影响。

通过两种测定方式，并结合空气预热器内换热元件的共振频率特点，最终确定吹灰器实际运行声强及频率，确保锅炉设备安全生产。

3.3成功应用案例

3.3.1容克式（回转式）空预器

1）炉型介绍

中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司一期2×1000MW超超临界燃煤机组采用东锅DG3000/26.15-Ⅱ型锅炉。

锅炉为变压直流炉、对冲燃烧方式、风冷钢带干式除渣、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天岛式布置、全钢构架、全悬吊п型结构，并装有脱硝装置。

锅炉空预器采用豪顿华33VNT2120型容克式空气预热器，空预器转子内径φ17210mm，传热元件共分为2层，其中热段层高度1120mm，冷段层高度1000mm。

容克式空预器声波吹灰器安装俯视图

容克式空预器声波吹灰器安装侧视图

2）研究课题介绍

1000MW超超临界锅炉强噪声吹灰技术应用研究，该项目基于本中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司#2机组1000MW超超临界锅炉空预器开发、改造安装投运了6台可调频高声强声波吹灰系统。

声波吹灰系统对换热元件没有吹损，保持了空预器低压差长期运行，换热效率提高，排烟温度降低，锅炉热效率提高0.25%空预器声波吹灰器改造投运后，空预器保持低压差运行，降低送风机、一次风机电流10A，年节约用电50万Kwh；收益19万元；

3）经济效益

空预器声波吹灰器改造投运后，蒸汽吹灰器由每天投运6次减少为每天1次；年节约蒸汽耗量0.53万吨，收益80万元；

声波吹灰设备运行维护成本：

34.6万元/年

项目年收益A=320+98.6+19+80-34.6=483万元；项目总投资：

261.5万元；投资收益率184.7%；静态回收期0.54年，均远远大于其他项目指标，效益明显。

3.3.2管式空预器

1）炉型介绍

神华亿利能源有限责任公司电厂全厂总装机容量为4×200MW。

电厂锅炉系上海锅炉厂生产的国内首台200MW等级无外置床循环流化床锅炉，型号为SG-690/13.7-M451。

锅炉采用管式空气预热器，卧式结构，三行程、顺列布置，烟气在管间纵向流动，空气从管内流动。

空气预热器横向间距19.5m，纵向间距7.6m，管子规格60×2.75mm，低温段采用NS1-3耐腐蚀钢。

管式空预器吹灰器安装正视图

管式空预器吹灰器布置示意图

2）安全性分析

亿利能源煤矸石电厂200MW机组空预器存在严重堵塞问题，极大的影响了机组的经济安全运行。

使用我公司的可调频高声强除灰设备后，不仅彻底解决空预器的堵塞问题，而且随着蒸汽吹灰器的停用，不但节约了能源，还减少了蒸汽对换热管壁的吹损。

随着空预器的积灰问题得到解决，减少了受热面的热阻，增加了空预器的性能和效率；并使空预器流通截面积比除灰前增大，流阻减小，从而降低了引风机的电耗量，并可防止风机喘振，而且提高了换热效率，降低了锅炉的排烟温度；同时杜绝了空预器严重堵塞导致停炉的安全性和经济性的影响。

3）提高锅炉热效率

由相关研究资料可知，200MW锅炉排烟温度每下降10℃，锅炉热效率可提高约0.5%，机组供电标煤耗率降低1.5～2g/Kwh。

管式空预器声波吹灰器改造完成后，锅炉排烟温度可降低2～3℃，热效率提升0.1%～0.15%，我们以热效率提高0.1%，机组供电标煤耗降低0.3g/Kwh计，亿利能源矸石电厂200MW机组按照年有效利用5500h，发电量11亿Kwh，则200MW机组年节约标煤0.033万吨，标煤单价800元/吨计，单台机组减少用煤成本26.4万元。

4）停运机组检修维护费用以及爆管换管费用

由于空预器堵灰导致停运机组检修为3万元/次，每年3次，共计维护费用为9万元。

电厂因爆管而导致产生换管费用，每2年换一次管，每次80万元，核算到每年换管费用约为40万元。

5）节约风机用电

使用高声强声波吹灰器能有效解决空预器的堵塞，显著改善空预器的工作环境，降低烟阻从而减小引风机的出力节约电耗。

安装使用高声强声波吹灰器后，烟道内烟气阻力可较堵塞前降低10%，可以降低引风机工作电流15A左右。

机组年有效利用5500小时，一年可节约厂用电2×6KV×1.73×15A×0.85×5500h≈145.5万Kwh，上网电价以0.3元/Kwh计算，则可多创收145.5×0.3=43.65万元。

4、总结

通过近百台的安装案例来看，无论容克式（回转式）空预器还是管式空预器加装声波吹灰器的应用效果都相当明显，完全可以解决空预器的结垢腐蚀问题，而且经济效益明显!