蒸汽式吹灰器與大功率聲波吹灰器的比較.doc

蒸汽式吹灰器蒸汽吹灰是目前大型電廠常用的清除鍋爐內(nèi)部附著于換熱管表面積灰的方法，它是利用水蒸汽的自由射流沖擊力，消除受熱面積灰的吹灰方法，它使用壓力P=1.5-2.0Mpa，溫度t320的蒸汽吹除受熱面積灰。蒸汽吹灰器可以布置在鍋爐各個部位，能對爐膛、水平煙道和尾部豎井進(jìn)行吹灰，對結(jié)渣性強(qiáng)，灰熔點低和較粘的灰有明顯效果，并且蒸汽來源比較充分。圖1所示為蒸汽吹灰器在鍋爐上的安裝情況，從圖上看出，蒸汽吹灰器體積較大，設(shè)計安裝蒸汽吹灰器要專門設(shè)置吹灰平臺，這會影響到整臺鍋爐的空間布局。圖2所示為蒸汽吹灰器工作示意圖，吹灰時，長達(dá)6-9米的中空的伸縮管螺旋伸入到鍋爐中，伸縮管上分布有蒸汽出口，伸縮管伸入爐墻的同時蒸汽出口開始噴出蒸汽，對換熱面進(jìn)行吹掃，伸長到最大限度后伸縮管返回，如此往復(fù)，完成對換熱管積灰的吹掃過程。在現(xiàn)場應(yīng)用中，吹灰器會發(fā)生機(jī)械卡澀、熱態(tài)進(jìn)退困難、受熱面吹損等現(xiàn)象，嚴(yán)重時可導(dǎo)致受熱面發(fā)生爆管事故，機(jī)械卡澀等原因也會導(dǎo)致電機(jī)燒損。另外，蒸汽吹灰有吹灰死角，被蒸汽吹到的部位，積灰會被清理干凈，蒸汽吹不到的地方，積灰的去除效果不佳。如圖3所示為山東石橫熱電廠所用的上海鍋爐廠煤粉爐折焰角部位積灰情況，此部位蒸汽吹不到，折焰角部位的積灰相當(dāng)嚴(yán)重。這些機(jī)械故障和除灰性能的缺陷，使吹灰器投入率很低，200MW以下機(jī)組蒸汽吹灰器的投入率不到20%，300MW以上機(jī)組的蒸汽吹灰器在鍋爐投運(yùn)安裝后維護(hù)投入的成本和人力很大，有的甚至由制造廠方派專人長年維護(hù)，平均每臺鍋爐每年為此要多付出幾十萬元的維護(hù)費(fèi)用。蒸汽吹灰器的投運(yùn)要消耗大量高溫高壓蒸汽，運(yùn)行成本大大高于其它類型的吹灰器，有些還影響大機(jī)組的負(fù)荷。 圖1蒸汽式吹灰器 圖2 蒸汽式吹灰器工作原理圖3遮掩角積灰CFB循環(huán)流化床鍋爐飛灰的主要化學(xué)成份是SiO2、Al2O3和CaO等，可用作粘土質(zhì)原料，提供硅鋁成份，并有較高活性，廣泛用于水泥等建材制造。CFB如果使用蒸汽吹灰器吹灰，會向爐內(nèi)吹進(jìn)大量水分和濕蒸汽，一臺蒸汽吹灰器的耗氣量為0.3T/H。大量的水分和濕汽進(jìn)入爐內(nèi)會使積灰形成水泥狀結(jié)塊，還會造成尾部受熱面低溫腐蝕。為提高鍋爐效率，CFB鍋爐采用比煤粉爐更低的排煙溫度，尾部受熱面低溫腐蝕降低了鍋爐的使用壽命和鍋爐運(yùn)行的安全性，再結(jié)合蒸汽吹灰器自身存在的運(yùn)行維護(hù)上的諸多弊端分析，蒸汽吹灰器在CFB循環(huán)流化床鍋爐上是不適用的。大功率旋笛式聲波吹灰器較蒸汽式吹灰器在技術(shù)上有較大優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在：（1）有效作用范圍大，除灰不留死角。聲波除灰器的作用范圍主要取決于所使用的聲波頻率和強(qiáng)度，其作用半徑與聲波波長成正比。同時，由于聲波的反射、透射和繞射作用，不管聲源的安裝位置與方向如何，聲能量均能夠進(jìn)入爐體所有的邊角，管束間隙與漏斗等隱蔽的小空間區(qū)域，而且建立起比在爐膛中央等大空間中更強(qiáng)，有效地阻止灰塵顆粒的沉積。因此，可以全面清除爐膛水冷壁及煙道內(nèi)各換熱的表面的積灰和結(jié)渣。（2）設(shè)備投資小。因為聲波一旦送入爐內(nèi)，就能夠自動傳播到需要除灰的空間部位，無須類似蒸汽吹灰器龐大復(fù)雜的伸縮、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。聲波吹灰器有效作用范圍大，單臺聲波吹灰器的有效吹灰半徑可達(dá)9米，比蒸汽式吹灰器有效吹灰半徑大，因此同樣的鍋爐，較少臺數(shù)的聲波吹灰器便可達(dá)到較多臺數(shù)的蒸汽吹灰器所達(dá)到的效果。根據(jù)了解，大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠，有8臺鍋爐，采用蒸汽吹灰，每臺鍋爐安裝吹灰點多達(dá)40個，若采用大功率旋笛式聲波吹灰器，每臺鍋爐只需設(shè)置大約20個吹灰點，并且保證無吹灰死角。設(shè)備成本遠(yuǎn)低于蒸汽吹灰器。（3）運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用較低。聲波吹灰器的唯一易磨損部件為發(fā)生器內(nèi)部的機(jī)電運(yùn)動部分，但其壽命一般都能維持一個大修期；另一方面，產(chǎn)生聲能量所需壓縮空氣（或蒸汽）的流量和成本約占蒸汽吹灰器的10%20%。蒸汽吹灰器在鍋爐投運(yùn)安裝后維護(hù)投入的成本和人力很大，有的甚至由制造廠方派專人長年維護(hù)，平均每臺鍋爐每年為此要多付出幾十萬元的維護(hù)費(fèi)用。蒸汽吹灰器的投運(yùn)要消耗大量高溫高壓蒸汽，運(yùn)行成本大大高于其它類型的吹灰器，有些還影響大機(jī)組的負(fù)荷。（4）除灰效果可靠，電腦控制，全自動運(yùn)行，操作使用方便。減少停爐檢修次數(shù)，節(jié)省人力物力，提高鍋爐效率。對設(shè)備和人體無害。所使用的聲波頻率遠(yuǎn)高于鍋爐爐體各部分結(jié)構(gòu)的固有振動頻率，所以因聲波激勵而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動很小，而且絕大部分的聲能量都被多層結(jié)構(gòu)的爐壁隔絕在爐內(nèi)，聲波吹灰器正常運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲均小于國際安全與健康機(jī)構(gòu)（OSHA）規(guī)定的允許值，不會對外部造成噪聲污染，也不會傷害人體。（5）可實現(xiàn)實時在線除灰。設(shè)備由微電腦實現(xiàn)自動控制，設(shè)定好吹灰時間和吹灰頻率后，吹灰器便可自動運(yùn)行，可根據(jù)現(xiàn)場情況，調(diào)試合適的吹灰時間和頻率，使吹灰速度大于積灰速度，這種主動除灰方式可保持換熱面一直處于不積灰狀態(tài)。也可根據(jù)電廠現(xiàn)有設(shè)備實時監(jiān)測受熱面，優(yōu)化吹灰方案。蒸汽吹灰對鍋爐換熱面有損傷，因此蒸汽吹灰器不可能像聲波吹灰器那樣頻繁工作，一般每班運(yùn)行一次，運(yùn)行完成后積灰會再次積累，直到吹灰器下次運(yùn)行，顯然這種被動的除灰方式會影響鍋爐的換熱效率。蒸汽吹灰與旋笛式聲波吹灰對比的個案分析通過以上分析，針對貴州安順電廠個案，我們可以做一個蒸汽吹灰器和旋笛式聲波吹灰器的對比。貴州安順電廠已建廠13年，有4臺1025T/H鍋爐，對應(yīng)機(jī)組為300MW，每臺鍋爐使用84臺蒸汽吹灰器，若用旋笛式聲波吹灰器替代，只需用30臺即可。下表是兩種吹灰器的對比情況，從對比可以反映出旋笛式聲波吹灰器的優(yōu)勢。對比項目蒸汽式吹灰器旋笛式聲波吹灰器對比優(yōu)勢安裝臺數(shù)84臺30臺安裝量少氣源鍋爐蒸汽，2.2-2.6Mpa，溫度360-420C。耗氣量10-20噸/班，運(yùn)行成本高，如控制不好，會影響機(jī)組的負(fù)荷。壓縮空氣0.2-0.8Mpa，溫度為室溫。聲波吹灰器所需氣源壓力和溫度較低，對氣源的要求低。設(shè)備體積吹灰器長達(dá)6-9米，安裝困難。設(shè)備長度僅1.76米，占用空間小，重量輕，安裝方便。聲波吹灰器設(shè)備小，重量輕，安裝方便。安裝空間每臺蒸汽吹灰器需專門搭建6-9米寬的平臺，會影響到整臺鍋爐的空間布局。無需搭建專門吹灰平臺，可利用鍋爐維修走廊做吹灰平臺。安裝方便。聲波吹灰器所需安裝空間小，不需專門搭建吹灰器平臺，安裝方便。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性容易導(dǎo)致機(jī)械卡澀。每臺鍋爐安裝的84臺吹灰器平均每2-3天發(fā)生一次故障。運(yùn)動部件少，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時間一般都能維持一個大修期。聲波吹灰器設(shè)備運(yùn)行部件少，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時間長。對設(shè)備的維護(hù)因設(shè)備故障率高，現(xiàn)電廠常駐吹灰器廠家專們維護(hù)人員十多個，每臺鍋爐上吹灰器更換密封部件的費(fèi)用約20萬。設(shè)備故障率低，定期加注潤滑油即可。一般可保證大修期內(nèi)無故障。聲波式吹灰器故障率低，維護(hù)簡單。吹灰效果吹灰半徑4-5米9米聲波式吹灰器吹灰半徑較大，因此每臺鍋爐安裝的臺數(shù)也相對蒸汽式少。吹灰死角蒸汽吹不到的部位會有吹灰死角。由于聲波的反射、透射和繞射作用，聲能量可進(jìn)入爐體所有的邊角，不留吹灰死角。聲波吹灰器不留吹灰死角。鍋爐運(yùn)行溫度主氣溫度可穩(wěn)定在535C,較正常，燃用低熱值煤時排煙溫度偏高大約40C。經(jīng)我公司改造過的電廠鍋爐主氣溫度和排煙溫度均較正常。聲波吹灰器吹灰效果穩(wěn)定。除灰的連續(xù)性每天運(yùn)行一次，每次6分鐘左右，除灰間隔時間長，不能及時清除換熱面積灰。根據(jù)積灰情況每1-2小時運(yùn)行一次，每次6分鐘左右，可及時清除換熱面積灰。聲波式吹灰器可實現(xiàn)在線除灰。對換熱面的損傷及造成的損失蒸汽吹到部位換熱面有吹損現(xiàn)象，吹損嚴(yán)重時會爆管，嚴(yán)重時每臺鍋爐每年發(fā)生2-3次爆管現(xiàn)象。每次爆管換管時間為48-72小時，每年因換管所需停爐時間大約一周。鍋爐每次點火費(fèi)用60萬元，每臺鍋爐每年光點火費(fèi)用就要支出120-180萬元，停產(chǎn)損失大約1260萬元，總計損失大約1400萬元。聲波頻率與鍋爐的固有頻率相差很大，對鍋爐幾乎無損傷。聲波吹灰器對鍋爐幾乎無損傷。無意外停產(chǎn)損失。安裝費(fèi)用84臺蒸汽吹灰器，每臺報價4萬元，總計336萬元30臺聲波吹灰器，每臺報價7萬元，總計210萬元。蒸汽吹灰所用吹灰平臺需專門搭建，加上平臺費(fèi)用會大大高于聲波吹灰器的安裝費(fèi)用。蒸汽吹灰改造的經(jīng)濟(jì)效益分析1.節(jié)能效果以大唐電力集團(tuán)600MW容量機(jī)組為例，對應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量為2095T/H，鍋爐每小時耗標(biāo)準(zhǔn)煤量約為204噸，按經(jīng)驗排煙溫度每下降10，鍋爐熱效率提高1%，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.04噸/小時，若年運(yùn)行7000小時，根據(jù)試驗結(jié)果，大功率低頻聲波吹灰器投運(yùn)后，排煙溫度可下降10-20，熱效率可提高1%-2%，若按提高1.5%計算，則全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量為2.0470001.5=21420噸按標(biāo)準(zhǔn)煤價750元人民幣/噸，折合人民幣1606.5萬元。大唐電力集團(tuán)總裝機(jī)容量達(dá)1億千瓦，若全部鍋爐都選用大功率低頻聲波吹灰器，每年可節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤357萬噸，折合人民幣26.8億元。2.運(yùn)行費(fèi)用以容量為2095T/H的鍋爐，對應(yīng)機(jī)組容量為600MW為例，此種型號鍋爐設(shè)計在水平煙道和豎井煙道安裝CI6蒸汽吹灰器數(shù)量基本上為100臺左右，做聲波吹灰器改造后，大約需40臺大功率聲波吹灰器。計算依據(jù)蒸汽吹灰器的技術(shù)參數(shù)：型號CI6行程6000毫米吹灰蒸汽壓力1.281.4MPa吹灰蒸汽溫度350耗氣量0.611kg/s行程時間6.84分鐘電動機(jī)型號 JO-12-6T2 0.6KW對蒸汽吹灰器和大功率低頻聲波吹灰器的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行估算：蒸汽式吹灰器蒸汽吹灰耗氣量5公斤/秒蒸汽吹灰行程時間6分鐘每班蒸汽清潔次數(shù)1次每噸煤能產(chǎn)生吹灰用蒸汽10噸每年運(yùn)行以7000小時、290天，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤750元計算，則100臺蒸汽式吹灰器每年的運(yùn)行費(fèi)用為5660/1000/10750290100=391.5萬元旋笛式聲波吹灰器聲波除灰所需空壓機(jī)功率 110千瓦（供40臺大功率低頻聲波吹灰器）供電耗煤 0.34Kg/kWh每臺吹灰器工作時間 0.6小時/天每年運(yùn)行以7000小時、290天，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤價格750元計算，則40臺聲波吹灰器每年的運(yùn)行費(fèi)用為1100.62900.34/100075040=19.5萬元經(jīng)計算100臺蒸汽吹灰器全年需用標(biāo)準(zhǔn)煤5220噸，折合人民幣391.5萬元，而40臺大功率低頻聲波吹灰器全年用煤325.38噸，折合人民幣19.5萬元。可以看出，蒸汽吹灰器和聲波吹灰器的運(yùn)行費(fèi)用相差懸殊，若按大唐電力集團(tuán)裝機(jī)總?cè)萘?億千瓦算，每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用達(dá)6.2億元。3.回收年限如不計大功率低頻聲波吹灰器和蒸汽吹灰器在設(shè)備安裝和日常維護(hù)管理等費(fèi)用上的差別，僅計大功率低頻聲波吹灰器的節(jié)能效果和它們在運(yùn)行費(fèi)用上的差別，那么用大功率低頻聲波吹灰器代替蒸汽吹灰器，以600MW機(jī)組為例，每年能收效1873.1萬元，以每臺大功率低頻聲波吹灰器7萬元人民幣計，40臺吹灰器總價280萬，不到