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● 燃氣脈沖激波吹灰技術在鍋爐回轉式空氣預熱器使用情況及經濟分析

來源:恒日能轉載CHINAPOWER 作者:Herino轉載 時間:2008-06-30 Tag: 點擊:
 1 概述
     鐵嶺發電廠現安裝有四臺300MW發電機組,鍋爐型號為HG—1021/18.24—YM4,亞臨界壓力、平衡通風、一次中間再熱、自然循環汽包鍋爐。鍋爐尾部裝有二臺型號為29-VI(T)-1730容克式三分倉回轉式空氣預熱器,每臺空預器裝有HG—DL54I—1905B型蒸汽吹灰器1臺,發電機組相繼于1993-1996年投產發電。
自發電機組相繼投產運行,尤其是機組運行4年后,回轉式空氣預熱器傳熱元件磨損、腐蝕非常嚴重,磨損成薄紙狀后堆積倒塌,雖空氣預熱器傳熱元件定時采用蒸汽吹灰器吹灰,但傳熱元件堵灰現象仍非常嚴重,鍋爐空預器漏風率高達25~35%。造成鍋爐制粉系統一次送粉風、二次穩燃送風嚴重不足,發電機組不能帶足滿負荷運行。還使鍋爐排煙溫度高,電除塵超負荷運行,除塵效果差,維護工作量大,環境污染,影響空氣預熱器的安全運行及鍋爐經濟運行。鐵嶺電廠1998年開始對空預器逐臺采取了改造:更換新傳熱元件盒,改造新型的扇形自動密封裝置,空預器傳熱元件盒由24分倉變為48分倉,改造后空預器漏風率都在7~8%達到了空預器設計標準,一次送粉風、二次穩燃送風量、風溫都有增加、提高,基本能滿足機組運行需要。但在空預器改造運行半年時間后,空預器阻力逐漸增加,檢查空預器傳熱元件盒腐蝕、堵灰較嚴重。分析原因,由于空預器流過煙氣時會有飛灰積存,因此要經常吹掃,以保證空氣預熱器出口風溫,滿足鍋爐燃燒及制粉系統制粉要求,現每臺空氣預熱器裝有蒸汽吹灰器一臺,運行時每8小時吹灰一次;由于蒸汽吹灰器故障率高,運行中時常出現吹灰器吹灰管卡澀,閥門泄漏、吹灰器管堵灰等,蒸汽吹灰器故障率很大,很難投入運行,后來就干脆不投蒸汽吹灰器運行。我廠機組投產初期及空預器改造后堵灰、腐蝕較輕,但近幾年隨著運行時間的增長空預器傳熱元件盒堵灰、腐蝕明顯加劇,有時空預器前后壓差高達0.8~1.2kPa以上(1.2kPa堵灰壓差保護限值),造成空預器阻力和漏風率及三大風機(一、二次風機和引風機)耗電量逐漸增加,嚴重威脅鍋爐安全、穩定、經濟運行。由于回轉式空氣預熱器是由許多波紋板密集排列所組成換熱面,這就給空預器的清理堵灰工作帶來了較大的困難,蒸汽吹灰器又難已勝任空預器的清理堵灰工作,換熱面堵灰、腐蝕一直是發電廠中較難解決的問題。
     鑒于如此,有必要對現有的空預器吹灰方式進行研究,尋求新的空預器吹灰方式。

2 燃氣脈沖吹灰器裝置
2.1 CGP2A-III燃氣脈沖吹灰器裝置簡介
     CGPZA-Ⅲ燃氣脈沖吹灰裝置,能夠快速、徹底、有效地清除空氣預熱器積灰,顯著延長空預器蓄熱組件的使用壽命,避免空預器冷端受熱面的堵灰,防止空預器阻力增加,降低排煙溫度,提高空預器的傳熱效率及利用率。
     CGPZA-Ⅲ燃氣脈沖吹灰裝置是利用可燃氣體(如:乙炔氣、天然氣等)與空氣按一定比例混合后爆燃所產生的沖擊波振打空氣預熱器波紋板片,清除受熱面積灰的清灰裝置,是傳統吹灰裝置的理想更新換代產品,燃氣脈沖吹灰裝置具有以下特點:
     設有為防止回火專門設計的阻尼器和阻燃元件,安全可靠;可靠的流量控制技術,可以充分利用沖擊波能量;運行成本低、經濟性好、投資少、見效快;垂直布置,可有效地防止爆燃室積灰、積水;除灰效果明顯,已有積灰的空預器上能使煙氣阻力和排煙溫度下降,一般可使煙氣阻力下降100-400Pa、煙溫可下降5-10℃;清灰有效范圍大,速度快、時間短、清灰徹底;在線除灰,每天一次,一次只需50-80炮,每次要40-60min;操作簡單,可實現就地操作和集控室內操作;
     燃氣脈沖吹灰裝置與傳統的吹灰器比較具有如下優點:維修工作量小;運行安全可靠;自動化程度高;容易操作;投資少見效快;清灰效果好等特點,可以在線清除空預器尾部受熱面積灰,提高鍋爐的傳熱效率。
2.2 燃氣脈沖吹灰器裝置工作原理
      燃氣脈沖吹灰裝置工作原理是:通過智能型流量控制裝置對氣體燃料乙炔氣與空氣按一定比例混合成一定濃度的可燃性氣體控制,由高能點火裝置引爆可燃氣體,爆燃氣體在紊流加速管中形成高壓、高速氣流,由發生器產生瞬間沖擊波,當沖擊波作用于空預器波形板灰垢表面時,借助于氣流沖擊對波形板沖擊振打及熱能、聲能綜合作用使灰垢脫落。

3  采用燃氣脈沖吹灰器調研論證
3.1未改造前空氣預熱器蒸汽吹灰器情況
      營口電廠2臺300MW機組鍋爐尾部煙道,設計、安裝了三臺三分倉回轉式空氣預熱器,預熱器吹灰采用擺動蒸汽吹灰器,該吹灰器投入運行,每次吹灰后空預器前后壓差基本無明顯變化,排煙溫度基本沒變化,在空預器修時,發現灰垢沉積在傳熱元件中間,傳熱元件金屬板腐蝕,部分氣流通道截面完全堵死,影響預熱器的正常工作,鍋爐排煙溫度高。
3.2安裝燃氣脈沖吹灰器后運行情況
      營口電廠從1999年11月份在鍋爐安裝國網江山JSR燃氣脈沖吹灰器,到今年9月份,兩臺爐的空氣預熱器已全部安裝上JSR燃氣脈沖吹灰器,運行時間最長的燃氣脈沖吹灰器為6個月,據運行人員講“每次吹灰后空預器兩側壓差”大約降0.2~0.4kpa,排煙溫度無明顯變化,一次、送風機電流下降3~4安培,在投入燃氣脈沖吹灰器后,空預器原有堵灰,停爐后檢查,堵灰有明顯減少,鍋爐排煙溫度降低5~8℃。
2000年12月調研山東十泉發電廠,該廠采用北京華能達公司生產制造的燃氣脈沖激波吹灰裝置(吹灰器),調研得到的結論是:
(1)燃氣脈沖吹灰器結構簡單、安裝方便,該裝置安全可靠,操作比較簡單。
(2)該裝置在1999年6月在十里泉發電廠#5爐空氣預熱器上投運成功,為徹底解決空氣預熱器傳熱元件堵灰問題,尋著了較好的吹灰方式。接著該廠又在#1、#2、#6、#7爐空預器上安裝了燃氣脈沖式激波吹灰裝置。一、二次風機電耗下降4~5安培,排煙溫度降低7~10℃,空預器前后壓差降低0.1~0.25kpa。
另外,我們還電話調研了江蘇常熟發電廠有限公司,寧夏大壩發電廠應用燃氣脈沖吹灰器情況,都反映使用效果良好。
據了解燃氣脈沖吹灰技術起源于前蘇聯,因其高效性能和高可靠性,近20年來得到了廣泛的應用,20世紀90年代中期引入我國,由中科院在理論上對該技術進行了充分的消化,國內多家公司針對我國情況充分理解消化的基礎上,成功地應用于工程中,經過幾年來的實踐證明該技術除灰效率可靠性及高。
通過調研,認為燃氣脈沖激波在線吹灰裝置,能夠迅速、徹底、有效地清掃空氣預熱器蓄熱組件(傳熱元件盒組件)內的積灰,顯著延長空預器蓄熱組件的使用壽命,避免空預器冷端、熱端熱面的堵灰,防止空預器傳熱元件腐蝕、阻力增加,降低了鍋爐排煙溫度,降低了一次、送風、引風機電流,提高了空預器的傳熱效率及利用率,空氣預器的維護費用大大降低。
因此推薦在我廠空氣預熱器上安裝使用CGPZA-III型燃氣脈沖激波吹灰裝置。該燃氣脈沖吹灰裝置費用低,質量好,而且投入運行后安全可靠穩定,從未發現傳熱元件被爆燃的氣體沖擊打壞變形,已經在10多個電廠的鍋爐及尾部空氣預熱器上應用,且效果良好。

4  燃氣脈沖激波吹灰裝置的安裝使用
     鐵嶺發電廠2001年3月份#1機組小修,經過調研選用了北京華能達電力技術應用有限公司生產的CGPZA-III型燃氣脈沖激波吹灰器,替換原A、B側空氣預熱器的蒸汽吹灰器。
4.1安裝技術要求
(1)清洗空預器傳熱蓄熱片工作結束后,蓄熱片見金屬本色,對蓄熱元件無任何腐蝕,按通光方法進行冷態驗收,疏通率在95%以上。
(2)設備控制系統為PLC實現程控和手動操作。并在工業控制機上實現:
1)燃爆氣溫度顯示及報警保護;
2)點燃狀態顯示;
3)甲、乙兩側電動閘閥及電磁閥開關指示;
4)燃氣和空氣流量顯示及調節;
5)除灰次數顯示;
6)具有回火、燃氣溫度超高報警保護功能;
7)采用高能點火器;
8)采用乙炔管道的自檢漏、保護功能。
(3)控制柜中控制原件與柜壁保護足夠的散熱空間及檢修空間,控制柜采用薄板彎折成型、美觀、剛性好、密封好。
(4)為確保系統的安全性,乙炔進氣管道設計布置雙電門,一個采用電動球閥,做為乙炔進氣管道乙炔開啟門,保證其系統的密封性;另一個為電磁閥,及時阻隔乙炔進氣管道與燃爆裝置的聯系,保證系統安全的靈敏性,同時,乙炔進氣管道中設置逆止門,保證乙炔管道單向暢通。
(5)乙炔站、操作平臺、管路布置等按甲方要求根據現場情況制作。本裝置在布置風格、管路走向、外觀顏色等方面要與甲方主要設備盡可能保持一致,符合達標、創一流等要求。
(6)零米乙炔站中各乙炔瓶帶干式回火器,同時乙炔站中設置乙含量超2%的報警提示裝置。
(7)編制燃氣脈沖激波除灰裝置的調試大綱、運行操作規程、檢修維護要求。
(8)為電廠運行人員提供運行操作培訓,為電氣技術人員進行技術交底,直到學會為止。
4.2燃氣脈沖激波吹灰器使用效果
      燃氣脈沖激波吹灰裝置由北京華能達公司施工,3月下旬開始施工,4月初施工結束,安裝驗收合格,5月份投入運行。為了檢驗該吹灰裝置的性能及對空氣預熱器前后壓差的影響,4月30日燃氣脈沖激波吹灰器投入前及投入運行三個月(9月5日)后,6個月(11月20日)后,對A、B側空預器前后壓差測量一次,并將前后測量結果進行比較,得出如下結論:
(1)第一次結論:
 燃氣吹灰器投入后第一次測量數值和燃氣吹灰器投入前測量數值比較:
      機組負荷250MW時,A側空預器蓄熱元件前后壓差下降17.5Pa,B側下降10.5Pa;機組負荷200MW時,空預器蓄熱元件前后壓差A側下降34.3Pa,B側下降10Pa。
(2)第二次結論:
      燃氣吹灰器投入后第一次測量數值和燃氣吹灰已投入后第二次測量數值比較:機組負荷250MW以上時,空預器蓄熱元件前后壓差A側下降107.5Pa,B側下降117Pa。
經過三次測量數值結果的比較,投入后比較投入前壓差都有所下降。尤其是投入六個月后,壓差下降更為明顯。運行現觀查一次、送風機電流同負荷下比較都有下降2~3安培。停爐后我廠相關技術人員查看空預器蓄熱器片上部沒有積灰、堵灰現象,疏通率良好。由此,可以看出鍋爐尾部空預器處安裝北京華能達公司燃氣激波吹灰器除灰裝置投入運行后效果明顯,符合技術協議設計的要求,運行可靠,是節能推廣的好項目。

5.改造效果及經濟分析
       鍋爐尾部空預器蒸汽吹灰改造為燃氣脈沖激波吹灰器裝置后,其節能效果比較明顯,主要表現有以下幾個方面:
(1)由于空預器堵灰現象基本消除,空預器煙氣側阻力下降了120Pa左右,空氣側阻力下降了100Pa,因此,一次風機、送風機耗電量都有不同程度減少,一次風機和送風機電流下降約2~3安培,如果發電機組每年按4500 h運行計算,全年一次、送風機可節電近32萬kW•h,折合人民幣8萬元左右。
(2)空預器蓄熱片嚴重積灰和堵灰現象基本消除,蓄熱片低溫端和熱端壓差減小,使冷端徑向密封片兩側的壓差得到減小,其結果是空預器漏風率降低了3%左右。同時,空預器受熱面上的積灰明顯減少后,傳熱元件外于較清潔狀態,傳熱效率得到提高,使排煙溫度下降5~7℃,空預器出口一二次熱風溫度均有不同程度的提高,因此鍋爐效率約提高0.2%左右。若機組全年發電量13億kW•h,每年可節約標煤800噸左右,鐵嶺電廠每噸煤為250元,因此每年可節約人民幣20萬元左右。
(3)采用燃氣脈沖激波吹灰器年耗用費用比原空預器正常運行時采用蒸汽吹灰器吹灰,年耗用費用經統計可節約3萬元左右。
(4)按投入產出比計算:一臺爐尾部空氣預熱器改造為燃氣吹灰器,改造費用為45萬元;改造后的年維護費用耗用乙炔費用為3.5萬元,改造前的維護費用及耗蒸汽費用為9萬元,此系統按使用壽命12年計算。
1
Rio=--------------=1 :5.5
12×(9-3.5)
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      從上述四項節能效果及經濟分析來看,將鍋爐尾部蒸汽吹灰裝置改造為燃氣脈沖激波吹灰裝置,每年總計可節約人民幣31萬元左右,從投入產出比計算是1:5.5。綜合上述比較,經濟效益是比較可觀的,有利于機組的安全、穩定運行,提高機組經濟效益,減輕檢修、運行工人的勞動強度。因此,燃氣脈沖吹灰裝置改造是成功的。
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