陳力

【摘 要】新技術(shù)應(yīng)用在消除熱電鍋爐排出煙氣對(duì)環(huán)境的影響和解決汽輪機(jī)組凝汽器結(jié)垢問(wèn)題起到了良好的作用，從而提高了機(jī)組的發(fā)電量和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少了檢修費(fèi)用和降低了發(fā)電成本。

【關(guān)鍵詞】超聲波除垢；紅外輻射；差動(dòng)式簿膜微音器；塵過(guò)濾器

1.紅外線(xiàn)氣體分析器在熱電鍋爐的應(yīng)用

CO分析儀是利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的。在物理學(xué)中，我們已經(jīng)知道可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光、紅外光及無(wú)線(xiàn)電等都是電磁波，它們之間的差別只是波長(zhǎng)（或頻率）的不同而已。紅外線(xiàn)屬于不可見(jiàn)光波的范疇，它的波長(zhǎng)一般在0.76-600μm之間（稱(chēng)為紅外區(qū)）。而紅外區(qū)通常又可分為近紅外（0.73～1.5μm）、中紅外（1.5-l0μm）和遠(yuǎn)紅外（10μm以上），在300μm以上的區(qū)域又稱(chēng)為“亞毫米波”。近年來(lái)，紅外輻射技術(shù)已成為一門(mén)發(fā)展迅速的新興學(xué)科。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、科研、軍事、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。

1.1紅外輻射的產(chǎn)生及其性質(zhì)

紅外輻射是由于物體（固體、液體和氣體）內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動(dòng)及振動(dòng)而產(chǎn)生的。這類(lèi)振動(dòng)過(guò)程是物體受熱而引起的，只有在絕對(duì)零度（-273.16℃）時(shí)，一切物體的分子才會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。所以在絕對(duì)零度時(shí)，沒(méi)有一種物體會(huì)發(fā)射紅外線(xiàn)。換言之，在一般的常溫下，所有的物體都是紅外輻射的發(fā)射源。例如火焰、軸承、汽車(chē)、飛機(jī)、動(dòng)植物甚至人體等都是紅外輻射源。紅外線(xiàn)和所有的電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性質(zhì)，但它的特點(diǎn)是熱效應(yīng)非常大，紅外線(xiàn)在真空中傳播的速度c=3×108m/s，而在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于介質(zhì)的吸收和散射作用使它產(chǎn)生衰減。

氣體對(duì)紅外輻射也有不同程度的吸收，例如大氣（含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等）就存在不同程度的吸收，它對(duì)波長(zhǎng)為1～5μm，8～14μm之間的紅外線(xiàn)是比較透明的，對(duì)其他波長(zhǎng)的透明度就差了。而介質(zhì)的不均勻，晶體材料的不純潔，有雜質(zhì)或懸浮小顆粒等，都會(huì)引起對(duì)紅外輻射的散射。

為了能夠更好的消除鍋爐排出煙氣對(duì)空氣的影響和起到良好的環(huán)保作用。電廠#2鍋爐安裝了CO分析系統(tǒng)，分析鍋爐尾部煙道處的煙氣CO含量。

1.2 CO分析系統(tǒng)的組成

CO系統(tǒng)機(jī)柜由樣氣預(yù)處理系統(tǒng)、分析儀器、校準(zhǔn)系統(tǒng)組成。由以下設(shè)備組成：QGS-08D型紅外線(xiàn)氣體分析器、N9KPE型抽氣泵、壓縮機(jī)冷卻除水器、塵過(guò)濾器、取樣探頭等設(shè)備。采用日本公司生產(chǎn)的PLC作為核心控制，在PLC控制相應(yīng)部件的作用下，對(duì)系統(tǒng)兩處采樣點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)采樣、自動(dòng)反吹、自動(dòng)排水等自動(dòng)控制功能。

1.3 CO分析系統(tǒng)機(jī)柜工作原理

取樣探頭安裝在鍋爐尾部煙道上。鍋爐正常工作時(shí)，采樣點(diǎn)的樣氣首先在取樣探頭處初步除塵，在取樣泵的帶動(dòng)下，經(jīng)過(guò)取樣管進(jìn)入 分析機(jī)柜內(nèi)。經(jīng)過(guò)取樣電動(dòng)球閥后進(jìn)入儲(chǔ)水罐中除去水份，經(jīng)塵過(guò)濾器除去細(xì)小粉塵，剩余再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)制冷器進(jìn)一步除去樣氣中的水份，一部分氣體由制冷罐放空，適量的氣體進(jìn)儀表檢測(cè)。采樣周期結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)切換到30秒的反吹周期。反吹結(jié)束后，切換到取樣周期。

1.4 QGS-08D型紅外線(xiàn)氣體分析器的工作原理

QGS-08D型紅外線(xiàn)氣體分析器屬于不分光式紅外線(xiàn)分析器，檢測(cè)器采用簿膜微音器，由兩個(gè)吸收室組成，二者互相氣密，光學(xué)上是串聯(lián)的，先進(jìn)入輻射的成為前吸收室，后面的稱(chēng)為后吸收室。前吸收室由于較短主要吸收譜帶中心的能量，而后吸收室吸收余下的兩側(cè)能量，檢測(cè)器的容積設(shè)計(jì)使前后吸收的能量相等，從而使兩氣室內(nèi)氣體受輻射產(chǎn)生相等的壓力脈沖。當(dāng)被分析氣體進(jìn)入氣室的分析邊時(shí)，譜帶中心的紅外輻射在氣室中首先被吸收，導(dǎo)致前吸室的壓力脈沖減弱。因此，壓力平衡被破壞，所產(chǎn)生的脈沖通過(guò)毛細(xì)管加在差動(dòng)式簿膜微音器上，被轉(zhuǎn)換為電容的變化。通過(guò)放大器把這些變化成與濃度成比例的直流測(cè)定值。（見(jiàn)圖1）

1.5除塵器聯(lián)動(dòng)過(guò)程

當(dāng)CO含量超過(guò)2%時(shí)，發(fā)出CO含量超標(biāo)聲光報(bào)警信號(hào)，提示運(yùn)行人員改變運(yùn)行方式；當(dāng)CO含量超過(guò)3%時(shí)，電除塵器跳閘、停止工作，此時(shí)，鍋爐工況發(fā)生改變。

該分析系統(tǒng)能夠連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)鍋爐尾部煙道中CO的含量。起到良好的除塵、和環(huán)保效應(yīng)。

2.超聲波防垢除垢器在余熱發(fā)電凝汽器的應(yīng)用

宏達(dá)公司7MW余熱電站汽輪機(jī)組凝汽器（凝汽器的作用是將在汽輪機(jī)中做完功的排汽冷卻凝結(jié)成優(yōu)質(zhì)水重新送回鍋爐循環(huán)使用），在機(jī)組運(yùn)行二、三個(gè)月后，凝汽器（凝汽器參數(shù)：換熱面積：1000m2，凝汽器內(nèi)銅管：2800根）內(nèi)管壁結(jié)垢0.8-0.9mm，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的真空度從而降低發(fā)電機(jī)負(fù)荷，機(jī)組運(yùn)行四個(gè)月內(nèi)必須對(duì)凝汽器管壁進(jìn)行高壓水清洗（每年平均進(jìn)行三次清掃），從而保證機(jī)組的真空度，使發(fā)電機(jī)組能正常帶電負(fù)荷運(yùn)行。而且在機(jī)組正常運(yùn)行中，每天必須在循環(huán)水中添加100kg的化學(xué)藥品，以減少凝汽器管壁的結(jié)垢量。

為了更好的解決余熱電站汽輪機(jī)組凝汽器結(jié)垢問(wèn)題，提高機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)率，通過(guò)對(duì)湖北瑜暉電子科技有限公司生產(chǎn)的YHCG超聲波防垢除垢器產(chǎn)品的了解并與其公司技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交流，在解決凝汽器結(jié)垢問(wèn)題上，該公司能夠在不加化學(xué)藥品的情況下，解決凝汽器管壁結(jié)垢問(wèn)題。因此決定在余熱電站凝汽器甲、乙側(cè)進(jìn)水管路及凝汽器本體上各安裝兩套YHCG超聲波防垢除垢器。

超聲波除垢的原理是超聲波除垢器在凝汽器水室流動(dòng)的循環(huán)水中產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，在超聲波振動(dòng)下循環(huán)冷卻水產(chǎn)生許多真空氣泡。這些氣泡的周?chē)?，如同許多的晶體中心，在水中開(kāi)始形成硬鹽等結(jié)垢物質(zhì)（鈣鎂離子等），形成細(xì)小的沙狀物。受熱表面上的振動(dòng)使金屬與水之間產(chǎn)生高速微流和空化效應(yīng)，即超聲波形成氣泡后突然破裂（閉合）的瞬間能產(chǎn)生超過(guò)1000個(gè)大氣壓力，這種連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓強(qiáng)烈沖擊物件表面，破壞垢類(lèi)生成和管壁沉積的條件，阻礙了這些沙狀物在管壁上的沉淀。使循環(huán)冷卻水中尚未結(jié)晶的鹽及已結(jié)晶后難溶解的鹽形成懸浮狀態(tài)，不存留在設(shè)備管壁表面，被冷卻水流帶走，進(jìn)入循環(huán)水池進(jìn)行沉淀，以達(dá)到防垢之目的。

安裝YHCG超聲波防垢除垢器后，將循環(huán)水加藥（阻垢劑）停止添加。在機(jī)組運(yùn)行期間，機(jī)組的真空度（真空度高，發(fā)電機(jī)組的發(fā)電汽耗小，反之，增大；余熱鍋爐產(chǎn)出的蒸汽量是恒定的。所以，機(jī)組真空度的高低，決定發(fā)電負(fù)荷的大?。](méi)有降低，在水泥窯正常的情況下，發(fā)電負(fù)荷實(shí)現(xiàn)了最大產(chǎn)能。循環(huán)水的排放量也有所降低，由每周2、3次的排放，降低為每2周進(jìn)行一次排放。

通過(guò)三個(gè)月的試運(yùn)行，凝汽器端差、循環(huán)水進(jìn)出口溫差、凝汽器真空都在合格范圍內(nèi)，機(jī)組沒(méi)有因凝汽器結(jié)垢而影響發(fā)電量。為了驗(yàn)證凝汽器是否結(jié)垢，2011年10月凝汽器開(kāi)蓋進(jìn)行了檢查，凝汽器管壁光潔無(wú)結(jié)垢，通過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)及管壁的檢查結(jié)果，達(dá)到了預(yù)期效果，提高了機(jī)組的發(fā)電量減少了檢修費(fèi)用，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率降低了發(fā)電成本。為余熱電站能夠更好的完成全年生產(chǎn)任務(wù)，提供了保障。

試用前機(jī)組數(shù)據(jù)及試用后的效果列表如下：

節(jié)約費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)及效益

余熱電站每年清掃凝汽器的費(fèi)用為每次5萬(wàn)元，循環(huán)水加藥費(fèi)用每年30萬(wàn)元，通過(guò)安裝YHCG超聲波防垢除垢器后，每年的凝汽器清掃由每年3次改為1次，循環(huán)水加藥的費(fèi)用降低為5萬(wàn)元。每次凝汽器的清掃時(shí)間為5天，清掃次數(shù)的減少，機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，發(fā)電量也就有所增加，按每天發(fā)電量為12萬(wàn)KWh計(jì)算，增加發(fā)電量為120萬(wàn)KWh。按0.43元/kwh計(jì)算：約51.6萬(wàn)元。全年節(jié)約費(fèi)用總計(jì)：106.6萬(wàn)元。 [科]