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燃煤鍋爐空預器結垢腐蝕解決新方案
2018-05-30 09:29:30
1.空預器堵塞現狀
      空氣預熱器主要是利用鍋爐尾部煙道中的煙氣來加熱鍋爐燃燒所需要的空氣,從而提高整個機組運行的經濟性。空預器作為鍋爐重要的換熱設備,其運行狀況直接影響到鍋爐的經濟性及安全,目前國內絕大部分鍋爐空預器均存在不同程度的積灰堵塞問題,尤其是投運脫硝后,空預器堵塞及腐蝕加重。
       催化劑中的氨與煙氣中的NOx反應或者被氧化后,多余的氨被排入下游煙道。煙氣中的氨與SO3接觸在適當的溫度條件(約在230℃以下)下生成硫酸氫銨(NH3+SO3+H2O→NH4HSO4)和硫酸銨{2NH3+SO3+H2O→(NH4}2SO4}。硫酸氫銨可能沉積在空氣預熱器中溫段及冷段,由于具有很強的粘附性,會吸附煙氣中的顆粒物,造成大量灰分粘附在換熱器金屬表面和層間,引起換熱元件堵塞,使得空氣預熱器的煙氣阻力增加、換熱效率降低,甚至無法正常運行的現象。
2、空預器堵塞危害
2.1 堵塞波及“他人”

        當實際使用煤種灰分及含硫較高,煤燃燒后形成的灰渣較多,給風煙系統造成了較大影響。鍋爐同時投運脫硝裝置,不可避免的氨逃逸造成煙氣中的硫酸氫銨較多,從而導致空預器低溫腐蝕嚴重,由此形成的結垢難以去除。
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       由于低溫腐蝕現象比較嚴重,以及積灰不能及時清除,導致管排腐蝕嚴重。夏季泄漏管數量和漏風量增大,空預器漏風率明顯上升。所謂空預器的漏風,即由送風機送至空預器的空氣,未經爐膛燃燒換熱直接漏到尾部煙氣中。在引風機出力不變的情況下,漏風的增加勢必造成鍋爐燃燒所需的風量不足,且漏風的存在降低了空預器的效果,使一次風、二次風的溫度降低,對煤粉的正常燃燒和制粉系統的正常工作造成很大的影響,增加了煤粉的不完全燃燒損失。同時,使爐膛內輻射換熱的強度大大減弱,降低鍋爐換熱效率。未經燃燒的空氣直接進入煙道,增加了煙氣的流量,為了維持鍋爐爐膛負壓的穩定。必須增加引風機的出力,從而加大了電能的消耗。
       在運行過程中,首先發現一次風壓、二次風壓開始有擺動現象。之后幅度逐漸增加,且呈現周期性變化。這說明空預器此時已經出現堵塞現象。這是因為當堵塞問題部分轉到一次風口時,一次風壓(空預器后一次風母管壓力)開始下降,為維持設定的一次風壓,一次風機的入口擋板便自動開大。當堵塞部分轉到二次風口時,二次風壓(空預器后二次風母管壓力)又開始下降,同理為維持設定的二次風壓,送風機的入口擋板必須開大以適應二次風壓的下降,在低負荷時,燃燒所需的風量較少,產生的煙氣量較少,一般還能維持機組的正常運行,隨著負荷的不斷增加,所需的一次風量、二次風量開始逐漸增加,一次風機、送風機的出力便不斷增大,當接近滿負荷時送風機入口導葉片的開度達到90%以上,因此,當堵塞部分轉到二次風口時,便造成二次風壓下降,為保證二次風壓,送風機便自動開大入口導葉,而此時該送風機的風量卻是最小,送風機電流下至最小值。堵塞部分轉過之后,風量又開始增大,由于風量的忽大忽小致使送風機發生喘振,送風機失速保護動作,機組發生RB(輔機自動甩負荷)事故。
2.2蒸汽吹灰危害大
       目前蒸汽吹灰器在空預器部位的廣泛應用,大多數電廠面臨下面的尷尬問題:依靠蒸汽動能對積灰進行吹掃,運行可靠性較差,并不能對鍋爐空預器受熱面積灰進行有效清除,久而久之必然會造成受熱面嚴重積灰,換熱效果顯著下降,鍋爐排煙溫度上升。同時由于吹灰頻次高,消耗大量蒸汽,使得能源過度浪費,并且蒸汽吹灰器的頻繁使用造成回轉式空預器換熱元件嚴重的吹損,影響機組的安全、經濟運行。而管式空預器受熱面管排密集,動能衰減速度快,管道距吹灰器越遠吹灰效果越差,同時對管道也存在吹損。導致空預器積灰嚴重,并進一步加重空預器的管排腐蝕漏風現象。
2.3 傳統聲波吹灰器處境尷尬
       傳統聲波吹灰器在空預器的使用上也面臨更加尷尬的問題:利用聲音的“聲致疲勞”的作用, 即由聲波反復作用,施加于灰垢以拉壓循環變化的載荷,當達到一定的應力次數時,灰垢的結合因疲勞而破壞。但傳統聲波吹灰器頻率單一、聲功率過低(傳統聲波吹灰器聲功率只有3000~5000聲瓦),并不能有效清除空預器受熱面管道上所積附的灰垢。
3、空預器結垢解決方案 
       針對空預器結垢問題,南京常榮聲學股份有限公司研制出一種專門應用于空預器結垢解決方案。方案基于ENSG-G系列大功率可調頻高聲強聲波吹灰器,在鍋爐吹灰上取得了突破性的成果。
3.1吹灰原理
      在高聲強聲波吹灰器除垢過程中,第一種固體聲波是固體中微小質量的振動,在高強聲壓下,高強度聲波能量將被灰垢顆粒吸收,使其灰垢表面發生形變、疏松、破碎。這個逐漸變化的過程是灰垢積累吸收聲能的過程,一旦灰垢表面產生微小裂隙,聲波便沿著裂隙將振動狀態傳入,進而發生結渣顆粒與受熱面剝離的現象。第二種效果使附著在受熱面表面的灰垢被來回地推拉,使其不斷地壓縮和伸張因為聲波對表面硬垢的反復作用,每秒鐘達數十次到數百次,使其因聲疲勞而斷裂,并逐步松動、脫落。
3.2 吹灰解決方案
       吹灰器的聲強和頻率通過Ansys建模分析和實際測量確定。通過Ansys分析,從而剔除造成管道共振的頻率。然后在現場可實施位置布置2個聲傳感器和2個加速度傳感器,通過數據采集儀連接電腦,使用數據分析軟件實時測量空氣預熱器環境中聲衰減,以及發生器對于換熱管振動影響。
通過兩種測定方式,并結合空氣預熱器內換熱元件的共振頻率特點,最終確定吹灰器實際運行聲強及頻率,確保鍋爐設備安全生產。
3.3 成功應用案例
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不再盡列,如有興趣,可致電400-025-4066。
4、總結
       通過近幾百臺的安裝案例來看,無論容克式(回轉式)空預器還是管式空預器加裝聲波吹灰器的應用效果都相當明顯,完全可以解決空預器的結垢腐蝕問題,而且經濟效益明顯!
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