聲波清灰在電力行業(yè)中的應(yīng)用

1、GE PowerWave聲波清灰系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用Brian Phelan, Alan Bixler GE 能源集團環(huán)境服務(wù)概要GE 能源集團環(huán)境服務(wù)部門多年來成功地應(yīng)用低頻、高能聲波清灰系統(tǒng)提高電除塵器、NOx SCR和鍋爐的運行效果、可靠性和效率。作為傳統(tǒng)清灰方法的替代技術(shù)，聲波清灰效果更明顯，在降低運行成本的同時減少安裝及維護費用。 本文將探討聲波清灰技術(shù)的原理、應(yīng)用以及相對于其它清灰系統(tǒng)的優(yōu)勢，并舉例分析在泰國和中國的兩家燃煤電廠，聲波清灰系統(tǒng)運行一年的實例中所獲得的經(jīng)驗。案例研究部分包括問題界定、解決方案和應(yīng)用效果。聲波清灰技術(shù)簡介聲波清灰系統(tǒng)是一套發(fā)射低頻、高能聲波的氣動裝置。壓

2、縮空氣快速進入發(fā)聲頭，引起鈦合金膜片（唯一可移動部分）彎曲震動而產(chǎn)生聲波，并通過聲波喇叭系統(tǒng)的喇叭導(dǎo)管放大，從而通過共振清除設(shè)備上的堆積灰塵，再通過重力或氣流將灰塵帶走。清灰過程中，聲波不會對設(shè)備表面產(chǎn)生損害。 聲波喇叭主要由頻率和分貝值來衡量：頻率主要由一秒鐘內(nèi)聲波通過某參考線的次數(shù)（周期/秒）來界定，聲波頻率決定著聲波有效清灰的面積大?。环重愔饕陕暡ㄔ谀硡⒖季€上下的高低來界定，分貝值決定著聲波喇叭的能量強度。盡管評估聲波喇叭主要靠上述兩參數(shù)已經(jīng)成為常識，但理解它們是怎樣一起共同作用對改變聲波喇叭清灰效果至關(guān)重要。現(xiàn)今許多在用的聲波喇叭發(fā)聲時產(chǎn)生不止一種的頻率（和聲學(xué)）。通常，一個聲波喇叭

3、的標定頻率是其基本頻率。喇叭沒有必要用其能引起共鳴的最低頻率，而是用能使能量最集中產(chǎn)生最大值的頻率。結(jié)果，知道一個聲波喇叭在其或接近其標定的基本頻率時輸出能量（分貝）的比例，對于精確評估其效能很重要。聲波頻率有一個重要的方面，在每個完整的正弦曲線后分貝值降低3分貝（頻率越高，分貝值越低）。這就是為什么一個頻率低些的聲波喇叭可以產(chǎn)生更大的能量輸出的原因，因此，頻率越低，聲波喇叭在清灰中越有效。分貝值對聲波清灰系統(tǒng)的表現(xiàn)良好至關(guān)重要。例如，從120分貝增加到140分貝只是增加了17%的分貝值，然而這些變化卻可以使聲波能量提高10倍。在大多數(shù)應(yīng)用中，作用明顯的是那些低頻率、高分貝值的聲波喇叭。案例

4、1 聲波清灰在電除塵器中的應(yīng)用工廠及所在地Mae Moh電廠坐落于泰國北部，該電廠共運行著10臺鍋爐，標號4到13。其中，4、5、6、7號鍋爐是150 MW；8、9、10、11、12、13號鍋爐是300 MW。所有鍋爐都燃燒當?shù)孛耗コ傻拿悍?。設(shè)備描述ABB電除塵器被用來控制粉塵排放。每個電除塵器有2個箱室，每個箱室有2個膛，沿燃氣流入方向有4個機械振打電場。每個收塵單元由29個3.4米×13米的收塵極板組成，因而有28個300毫米的氣流通道。一臺雙箱室電除塵器的總收塵面積為39,603平方米。存在問題在放電極線和收塵極板上的大量揚塵, 導(dǎo)致了收塵效率低于可接受的標準。此外，客戶想找到

5、一種效果可行而價格低廉的解決方案來降低現(xiàn)有機械振打系統(tǒng)所需的高昂維修費用。解決方案在GE 能源環(huán)境服務(wù)部門的推薦下，工廠同意在9號鍋爐的1個電場內(nèi)試安裝Powerwave ESP-75低頻聲波清灰器。ESP-75在美國電極清灰領(lǐng)域具有長遠的成功歷史。憑借豐富的經(jīng)驗，GE聲波清灰專家擁有極大的信心確認安裝聲波清灰器可以實現(xiàn)高效率地為電極清灰、降低機械振打系統(tǒng)運行周期的目標。在9號爐實現(xiàn)目標后，更多喇叭將被安裝在12號爐。結(jié)果聲波喇叭的運行使放電極線和收塵極板的積灰大量減少。同時機械振打也減少了，從振打180秒停5分鐘到振打120秒停15分鐘。振打程序從原來的每小時7.5個振打周期到現(xiàn)在每小時3.

6、53個振打周期，減少了一半，從而延長了機械振打的使用壽命。 圖1 & 2 Powerwave® ESP-75 聲波清灰器安裝在9號鍋爐入口電場案例 2 SCR 選擇性催化還原反應(yīng)器清灰工廠描述這是一家新建的2 x 600 MW燃煤電廠，2臺鍋爐每臺都配有頂級SCR氮氧化物控制系統(tǒng)，每個系統(tǒng)含2臺SCR反應(yīng)器。存在問題為保持NOx清理效率和穩(wěn)定壓差，SCR在設(shè)計上必須包含一套防止揚塵積灰的系統(tǒng)。目標是要找到一套既有效果又經(jīng)濟的解決方案來保持催化劑清潔、防止運行中的損失并保持壓差。 解決方案蒸汽清灰器和聲波清灰器是目前用來維護催化劑的僅有的兩種方式。在這兩種方式中，蒸汽清灰被認為

7、是使用期長但造價昂貴的解決方案，需要很高的初期投資和維護費用。 聲波清灰技術(shù)應(yīng)用于SCR系統(tǒng)已經(jīng)從研究測試階段快速步入市場應(yīng)用階段，并被認為是催化劑清灰的首選方案。在SCR上越來越多的應(yīng)用聲波清灰器的市場趨勢表現(xiàn)明顯。GE 環(huán)境服務(wù)部門 已在全世界近200多套SCR機組上安裝了聲波清灰系統(tǒng)。國華太倉電廠是中國第一家安裝GE聲波清灰系統(tǒng)的電廠。與蒸汽吹灰器相比，考慮到以下評估因素，聲波清灰器被證明是更佳選擇:較低的前期投入聲波清灰器價格明顯低于蒸汽吹灰器。用于聲波清灰器設(shè)備及配件的投資比蒸汽吹灰器低50%或更多。改善全面清灰聲能與蒸汽吹灰相比可覆蓋更大面積，更有效率的清灰。 保持效果達到設(shè)計水平

8、聲波清灰運行及維護成本低廉，因此可以長期高負荷運行。頻繁的清灰防止了催化劑上的過多積灰，確保了通氣管道中燃氣和催化劑的正常接觸。 較低運作成本聲波喇叭靠標準的工廠用壓縮空氣運作。壓縮空氣的要求是70-90PSI，消耗率是1.68立方米/分鐘。與運行蒸汽吹灰系統(tǒng)所需要的高壓蒸汽相比，運行聲波喇叭系統(tǒng)所用到的工廠標準壓縮空氣的成本要低廉很多。并且在運行過程中，聲波喇叭系統(tǒng)對空氣的消耗量要比蒸汽吹灰系統(tǒng)所消耗的空氣量少許多。較低的維護費用因為聲波喇叭系統(tǒng)只有一個可以活動部分鈦合金膜片，所以維護費用相對比較低。在大部分情況下，鈦合金膜片壽命可以維持3年以上。并且更換鈦合金膜片的過程也非常簡便。直接打開

9、發(fā)聲器的蓋板，去掉用過的鈦合金膜片，放入新的鈦合金膜片，最后蓋上發(fā)聲器的蓋板就完成了更換過程，這一系列過程機組不需要離線。而蒸汽吹灰器有許多移動部件，維護起來更費事。SCR 安裝描述： SCR 及催化劑供應(yīng)商： 江蘇蘇源環(huán)保工程有限公司應(yīng)用Hitachi Zosen催化劑每臺鍋爐配備的反應(yīng)器數(shù)量： 2反應(yīng)器規(guī)格： 10米x 10米 x 15米反應(yīng)器 NOx 除塵效率： 90%流向： 下流式溫度： 350催化劑層數(shù)： 每臺SCR分為上中下三層，使用兩層，第三層備用每臺反應(yīng)器配備聲波喇叭數(shù)量： 9 聲波喇叭分配：催化劑第一層有4臺DC-75，催化劑第二層有5臺DC-75每個鍋爐（含2臺反應(yīng)器）安裝

10、的聲波喇叭數(shù)量： 18聲波清灰系統(tǒng)的運作：喇叭頻率：75Hz.同時發(fā)聲的喇叭數(shù)量： 2喇叭運作程序：10秒/10分鐘系統(tǒng)啟動： 1號、2號喇叭每隔110秒響10秒 隨后3號、4號喇叭每隔110秒響10秒 隨后5號、6號喇叭每隔110秒響10秒隨后7號、8號喇叭每隔110秒響10秒 隨后9號、10號喇叭每隔110秒響10秒依次規(guī)律循環(huán)喇叭運作：每隔110秒有2個喇叭同時發(fā)聲10秒SCR 壓差： 185 Pa結(jié)果自從2006年1月運行以來，系統(tǒng)壓差下降，氮氧化物排放效率達到初始設(shè)計水平，系統(tǒng)運行順暢（見圖3&4）圖3 & 4 催化還原反應(yīng)器在運行聲波清灰系統(tǒng)4個月后案例 3 鍋爐預(yù)

11、熱器聲波清灰客戶情況一家位于Ohio Valley的大規(guī)模市政公司在燃煤鍋爐再加熱段安裝了6臺Powerwave® D-75聲波清灰器。此前，客戶一直苦惱于傳送通道管路里的揚塵堆積，為了降低出口氣體的溫度進而改進熱交換，客戶必須對此處進行一年兩次的清洗。解決方案預(yù)熱器的兩側(cè)各裝3臺Powerwave® D-75聲波清灰器，總計6臺聲波清灰器都是穿過現(xiàn)有的蒸汽吹灰器艙門安裝的，所以聲波喇叭都會遇到蒸汽，因此聲波喇叭上的鑄鐵部分都被覆裹了絕緣材料，使其得到保護足以抵抗1,700° F的蒸汽。聲波喇叭上同時安裝了一個清洗系統(tǒng)，0.75英寸的噴水口會沖刷喇叭的鐘型口，以次降低空氣溫度，使聲波喇叭在清灰的同時，鐘型口得到保護。結(jié)果聲波清灰器運行6周后的檢查顯示，鍋爐預(yù)熱器管道里的積灰明顯的減少了。聲波清灰器讓管道內(nèi)壁更多的裸露出來，改進了熱交換。聲波清灰器的安裝使再熱器滿負荷運行時，內(nèi)部蒸汽溫度上升了20度，出口氣體溫度下降了20度。換算一下，熱交換率提高到80 Btu/kw