循环流化床(CFB)锅炉激波吹灰器改造研究

锅炉在生产运行过程中,水冷壁?过热器?省煤器?预热器及烟道等表面的积灰和结渣不但使锅炉受热面传热减弱,锅炉热效率降低,减少生产负荷,而且当受热面积灰和结渣严重时,还可能导致意外停炉,造成重大经济损失?我国于80年代中期开始对声波除灰器进行研究,于90年代初期在产生高声强领域取得了突破?声波除灰主要通过声能转化机构(声波发生器)将压缩空气或蒸汽的能量转换为高强度的声波,通过声波能量使作用区域中的空气分子与灰尘颗粒产生振荡,破坏和阻止灰尘粒子在换热表面或粒子之间的结合,使之始终处于悬浮流化状态,以便烟气将其带走?声波除灰的易损部件为发声器内部的机电运动部件,寿命一般能维持1年左右?虽然声波清灰器操作使用方便,但是有其自身无法克服的缺点和局限?神华宁夏国华宁东发电有限公司2×330MW循环流化床锅炉采用北京储能激波吹灰器,无蒸汽吹灰,所以激波吹灰是国华宁东公司锅炉受热面吹灰的唯一方式?针对神华宁夏国华宁东发电有限公司激波吹灰系统运行不稳定,设备故障率高,经常发生吹灰器不点火?漏气等故障,从激光吹灰器设计?制造?安装等方面分析故障原因,提出了相应的改造方案.

1激波吹灰器结构?工作原理及吹灰器存在的问题

激波吹灰利用可燃气体(乙炔)在特殊设计的燃烧室内与空气混合,充分燃烧后产生一定峰值压力,并在输出管路上的喷口处发射出强烈的冲击波和声波?冲击反复作用在积灰表面上,即使是较硬质灰垢,也能使其松动脱落?国华宁东公司使用的激波吹灰器采用树状管路串联分布式系统,系

统按64个点设置,每台锅炉32个点,每一套配气点火装置带2个激波罐,运行时所有吹灰器均实现程序控制?主要包括脉冲发生器?配气点火装置?管路系统?供气系统和控制系统五大部分,如图1所示?其中,脉冲发生器包括脉冲罐和脉冲导管?脉冲罐安装在炉墙外侧,其出口与脉冲导管连接,脉冲导管穿过炉墙深入炉内,利用脉冲罐内预混可燃气爆炸的综合效应清灰?

激波吹灰是国华宁东公司目前唯一的吹灰装置,但整个系统运行并不稳定,设备故障率高,经常发生吹灰器不点火?漏气等故障,造成检修人员工作维护量大,有效利用率低下,使烟气带走了大量的热量,不利于机组的稳定运行?国华宁东公司激波吹灰器通常发生如下故障:

1)吹灰器厂家将乙炔电磁阀,空气电磁阀?点火变压器,控制模块都集中装入一个集成盒内,运行时乙炔电磁阀接头发生泄漏,会在集成盒内引发着火或爆炸,严重损坏控制模块和接线?

2)乙炔?空气电磁阀安装在阻火器和点火器中间,点火爆燃后,回火容易将乙炔?空气电磁阀损坏?造成吹灰器停运时,乙炔向炉膛泄漏,易在炉膛内爆燃,引起炉膛压力陡增,最高瞬时值可达到1800Pa,影响机组正常运行,严重时有可能造成CFB锅炉炉膛压力高MFT跳闸?

3)吹灰器控制模块单一,无通用性,每一路控制模块都与现场的每一路吹灰器一一对应,不能灵活应用?如果控制模块上一个继电器损坏,就须将整个控制模块换掉,且不能用其他路的控制模块代替,只能从厂家购买新的这一路的控制模块,目前备品备件局限于厂家原装备件,价格较贵,维护成本高?

4)原吹灰器的电缆线芯采用多股软线,多股软线绝缘表皮长时间暴露在高温的空气中氧化严重,老化快,绝缘表皮老化后其中的软线会相互接触,造成吹灰器回路短路,导致吹灰器工作异常,无法达到吹灰的目的?

5)吹灰器的管路系统包括乙炔电磁阀和空气电磁阀,厂家将乙炔电磁阀和空气电磁阀装入密封盒子中进行密封,防止吹灰器回火引起的爆炸损坏控制模块和点火变压器,但在实际运行中,吹灰器回火经常损坏电磁阀,更换电磁阀十分不便,每次更换都需要将原来的密封盒子拆掉,维护工作量大,维修成本高?

6)单台锅炉吹灰器设置为32个控制模块串联接线,且所有控制模块只有一组电源供电,每当后一路吹灰器运行,前一路的吹灰器继电器也必须动作?国华宁东公司使用24VDC继电器,运行过程中随着吹灰器动作数量增加,继电器的增多,使继电器工作电压下降,导致最后几路吹灰器电压降至10V左右,无法满足继电器的吸合电压,从而导致吹灰器不动作,无法达到吹灰的目的?

2激波吹灰器改造方案

鉴于国华宁东公司吹灰器的运行情况,不能满足机组稳定经济运行的要求,因此对吹灰器进行改造?改造方案如下:

1)去除吹灰器集成盒,在每路吹灰器就地增加一个控制箱,将点火变压器?控制模块?继电器装到控制箱内,使电?气分离,减少漏气爆炸的风险?吹灰器改造后如图2所示?

2)在吹灰电磁阀后加装阻火器,混合气体通过点火器点火后进入脉冲罐,阻火器能有效阻止火从脉冲罐返回电磁阀,很好的保护了乙炔?空气电磁阀的安全?阻火器位置如图3所示?

3)将控制模块进行改造,通过继电器组合来实现模块功能,如果继电器损坏,只需更换损坏的单个继电器,无需将整块控制模块更换?通过插拔即可更换继电器,省去了更换整个控制模块带来的大量拆线?接线工作?组合继电器如图4所示?

4)用普通双电磁阀组合代替原空气电磁阀,用普通双电磁阀组合加节流元件代替原乙炔电磁阀?改造后,即使双电磁阀中的一个电磁阀损坏也不影响吹灰器运行,且更换电磁阀方便,维护工作量降低?备件也不需从原厂家购买,选择性更多,降低了维护成本?

5)重新更换吹灰器电缆,电缆线芯采用单股铜线代替多股软线?控制电源电缆与工作电源电缆单独铺设?采用多路电源供电,将32路吹灰器分成3组电源供电,这样有效地改善了电压下降的问题,使空预器吹灰器的继电器能够正常动作,达到吹灰的目的?

3激波吹灰器改造后效果

2012年1月至6月2#炉吹灰器改造前半年时间内更换吹灰器控制模块4块,乙炔管路专用电磁阀7个,压缩空气管路专用电磁阀6个,2012年7月份2#炉吹灰器改造后至2013年2月份继电器无损坏,乙炔管路和压缩空气管路通用电磁阀共更换8个?

4结语

吹灰器经过多方面改造后,故障率明显降低,同时有效延长了设备的使用寿命,降低了维护工作量和维护成本?吹灰器稳定工作,能够良好地清除锅炉受热面上的积灰和结渣,有效地降低了锅炉尾部的排烟温度,使锅炉受热达到稳定,为机组运行的稳定性和经济性奠定了基础?