劉錦峰

(廣州恒運企業(yè)集團股份有限公司 檢修部，廣東 廣州 510730)

結(jié)焦、積灰是燃煤機組運行中存在的難題。鍋爐運行過程中，其各部分受熱面都會積灰，嚴重時還會形成結(jié)焦。積灰會影響受熱面管壁的傳熱效果，影響受熱面壽命，損壞受熱面，使鍋爐排煙溫度上升，導致鍋爐的熱效率下降。對于燃煤機組，爐膛燃燒水冷壁結(jié)焦，高溫過熱器及再熱器掛焦，尾部受熱面積灰是常見的現(xiàn)象。為了解決此類問題，在鍋爐設(shè)計時均配有一定數(shù)量的吹灰器。

1 可調(diào)頻聲波吹灰器的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

可調(diào)頻聲波吹灰器是利用高速氣流沖擊間隙開閉的動靜圈縫隙，激勵發(fā)生器產(chǎn)生高強聲波。控制系統(tǒng)可根據(jù)灰塵特點調(diào)節(jié)發(fā)射功率和頻率。系統(tǒng)發(fā)射聲功率可達30 kW，發(fā)聲頻率可在10～10 000 Hz之間任意調(diào)節(jié)，能與不同積灰設(shè)備內(nèi)部任意形式的積灰、結(jié)焦產(chǎn)生共振，達到徹底除灰、解堵的效果。

可調(diào)頻高聲強聲波吹灰系統(tǒng)由高聲強發(fā)生系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。當聲波吹灰器工作時，驅(qū)動氣體經(jīng)過濾、減壓后進入管道，控制系統(tǒng)內(nèi)PLC接收到氣路系統(tǒng)壓力允許的開關(guān)信號后，打開電磁閥給高聲強發(fā)生器供氣。同時，單片機發(fā)出已設(shè)定好的頻率、幅值信號，經(jīng)功率放大器放大后輸入給高聲強發(fā)生器發(fā)出聲波，如圖1所示。

圖1 可調(diào)頻聲波吹灰器的原理圖

高聲強發(fā)生系統(tǒng)由主截止閥、過濾器、減壓閥、分截止閥、壓力開關(guān)以及電磁閥、發(fā)生器、刀閥、專業(yè)號筒等幾部分組成，如圖2所示。

圖2 高聲強發(fā)聲系統(tǒng)組成圖

控制系統(tǒng)采用PLC編程開發(fā)，系統(tǒng)使用觸摸屏操作，通過DTU，GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。系統(tǒng)由就地控制柜和遠程上位機組成。PLC通過3根485的通信線分別與觸摸屏、單片機、DTU連接，但由于S7-200CN只有2個通信端口，所以又加了模塊EM277與觸摸屏連接。組態(tài)王作為遠程監(jiān)視的監(jiān)視軟件，通過DTU用無線網(wǎng)絡(luò)與PLC連接。

控制系統(tǒng)采用PLC作為主控制器，采用手動單機和自動循環(huán)兩種控制方式，觸摸屏可以便捷實現(xiàn)頻率設(shè)定、時間設(shè)定、單個吹掃、成組吹掃等多種除灰模式?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)自鎖、互鎖功能以及根據(jù)輸入條件執(zhí)行相應的輸出，控制電磁閥的開和關(guān)、發(fā)生器的啟和停、信號的輸出，并通過組態(tài)軟件及網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。控制系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖

就地控制柜可驅(qū)動4臺氣動發(fā)生器，配裝有2臺用于放大輸出到發(fā)生器信號的功率放大器，其中1臺正常運行，如當前運行的功率放大器發(fā)生故障，控制系統(tǒng)的故障檢測電路會馬上檢測到并將信號切換到備用的功率放大器上，原理如圖4所示。

圖4 一用一備控制原理

2 聲波吹灰器應用

2.1 吹灰原理

某廠原8#爐吹灰器為氫爆吹灰器，吹灰原理為氫氧混合氣以氣路管道依次進入阻火器、電磁閥、單向閥和激波罐；控制器電路連接電磁閥控制送氣時間，同時控制激波罐上的點火裝置按程序點火，然后由激波罐產(chǎn)生燃爆并瞬間產(chǎn)生爆炸脈沖波，通過噴嘴高速噴出射流對鍋爐受熱面實現(xiàn)吹灰作業(yè)。

2.2 長期作業(yè)出現(xiàn)的問題

2.2.1 安全方面

1)混合裝置位于主干路，由于回火點在混合裝置位置，一旦全系統(tǒng)唯一的溫控保護裝置失效，就失去了對全系統(tǒng)回火的控制，易發(fā)生大的安全事故。

2)脈沖供氣閥位于氫氣氣源主路，由于每次脈沖都需要氫氣脈沖閥工作，脈沖閥一般采用電磁閥。電磁閥的主要缺陷是長時間工作會高溫發(fā)熱，吹灰點越多，工作時間越長，高溫老化速度越快，絕緣越容易被破壞，易發(fā)生短路打火，危及氫氣氣源的安全。

3)串聯(lián)結(jié)構(gòu)導致回火燃燒時間隨吹灰點的增多而延長，也就是說吹灰點越多，系統(tǒng)的危險性就越大。

2.2.2 運行方面

1)不能單獨調(diào)節(jié)各路的吹灰強度，不適合各路吹灰點煙氣壓力差較大的鍋爐。

2)系統(tǒng)內(nèi)易積水(需人工疏水)，維修工作量大。

3)支路電動閥門處在回火和沖擊區(qū)內(nèi)，受到回火和高壓力的正反向破壞，這種破壞導致支路閥門的密封和正常工作功能被很快破壞，加上積炭在球閥表面上的沉積也加速了這個過程，導致吹灰效果迅速下降和消失。

本次8#爐聲波吹灰改造項目實施為新增水平、尾部煙道聲波吹灰系統(tǒng)工程。30臺共振聲波吹灰器由DCS直接控制，2臺可調(diào)頻吹灰器具備DCS啟停功能，其控制參數(shù)設(shè)置由DCS通過通信方式實現(xiàn)。

可調(diào)頻聲波吹灰器采用獨立控制，共振腔聲波吹灰器信號接入DCS，可調(diào)頻聲波吹灰器運行壓力≥0.2 MPa，共振腔聲波吹灰器運行壓力≥0.4 MPa。

可調(diào)頻聲波裝置采用間隙式循環(huán)運行，每臺運行2 min，間隔10 min，2臺聲波吹灰器運行1周共計24 min，設(shè)備全天候自動循環(huán)，無須人員干預。

共振腔聲波吹灰器的運行由DCS控制，30臺吹灰器依次循環(huán)運行，單臺吹灰器運行1 min，間隔2 min，運行1周計90 min。

2.2.3 可調(diào)頻聲波吹灰器在鍋爐吹灰應用的優(yōu)點

1)高聲強聲波能量高，輻射具有全向性，能均勻布滿整個空間，進行全方位清灰，可以清除到其他方法不易清除的死角。保持換熱元件清潔，使煙道暢通，提高換熱效率。

2)聲波除灰法利用聲振動達到除灰的效果，聲波除灰方式本身又可以影響沉積物生成機理，防止和延緩沉積物形成，起到預防積灰的作用，吹灰效果好。

3)高聲強聲波吹灰器聲波頻率覆蓋范圍大，可針對積灰空間內(nèi)部任意形式的積灰設(shè)定最佳吹掃頻率。

3 經(jīng)濟效益分析

經(jīng)過此次改造，鍋爐本體及尾部煙道積灰情況得到了大幅改善，降低了風煙系統(tǒng)的阻力，減少了送、引風機出力，降低了排煙熱損，大幅提升了機組的安全性和經(jīng)濟性，提高了鍋爐運行效率和熱換效率，降低了單位煤耗。鍋爐運行參數(shù)提升主要體現(xiàn)在鍋爐壁溫、引風機電流、煤耗等方面，如表1所示。

表1 改造前后數(shù)據(jù)

按某廠去年發(fā)電量54億kW·h度計算，去年煤價為800 元/t，此次改造每年可帶來的經(jīng)濟效益為(318-315)÷1 000 000×5 400 000 000×800=12 960 000元。

4 結(jié)語

通過對8#爐本體及尾部煙道進行聲波吹灰器改造，解決了鍋爐本體及尾部煙道積灰的問題，提高了鍋爐的熱效率，降低了機組煤耗，保證機組的長期高效穩(wěn)定的運行，給公司帶來了良好的經(jīng)濟效益。