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SUBJECT主題： 再熱器尾部受熱面加裝聲波吹灰器
一、 加裝聲波吹灰器的必要性
1、 現有吹灰設備
我廠現有蒸汽吹灰設備已運行近20年，總體而言還可滿足機組的正常運行要求，但目前吹灰故障率較高，平常維護工作量較多。
2、 蒸汽吹灰吹損嚴重
再熱器尾部受熱面區域因吹灰蒸汽吹損十分嚴重，自1997年2 月24日U2 再熱器 24#吹灰器吹損發生初次吹損爆管以來，到目前為止兩臺機組再熱器因吹灰器吹損共發生爆管4次，損失電量合計50096MWH。
1997年再熱器發生吹灰器吹損爆管以來，電廠將23＃~26＃吹灰器吹灰吹掃區域的列入了重點檢查區域，1997年以后的每大小修中均耗費大量人力物力對以上區域進行重點檢查，發現大量吹損減薄管，1998年兩臺機再熱器以上區域已完成初次較全面的普查更換。
為了防止吹灰器吹損，1998 電廠曾對吹灰蒸汽壓力進行了調整，將吹灰壓力進行了適當調低，這雖對減輕吹灰器吹損作用較明顯，再熱器在1998年至2004年間的歷次大小修中沒有因吹灰器吹損面呈大規模換管，但由于吹灰器吹灰壓力在長期運行中將發生偏移，調整吹灰蒸汽壓力難以從源頭上防止吹灰蒸汽吹損管壁。
在2005年的兩臺機組小修中，再熱器吹灰器吹掃區域又發現大量吹損管壁，更換大量減薄嚴重管段，如2006年U2小修期間，發現再熱器尾部區域大量吹損減薄管段，效率部測得D下(STBA20-E，φ50.8×4.0)、C下(STB35-E, φ50.8×4.0)管壁減薄至3.0mm的管超過150根，其中D下段測得較低壁厚僅1.8mm。因管壁嚴重減薄，本次小修再熱器尾部區域共換管96根，由于減薄管壁多集中在第二、第三層，甚至第四層，因施工條件限制，往往需將第一、第二層管也割開，造成本次小修再熱器尾部96根管更換，產生了375個焊口。
因吹灰吹損嚴重，1997年以來，兩臺機再熱器吹掃區域的更換超過300根減薄嚴重管段。
3、 吹損發生的必然性
自發現再熱器尾部區域吹損現象后，每次大小修再熱器以上區域都是重點檢查對象，必須說明的是，這種檢查能較大限度地減少在當前條件下再熱器吹損爆管的可能，但難以從根本上消除再熱器吹損可能導致的爆管事件，主要原因如下：
3．1 檢查區域條件限制
吹損減薄嚴重管多發生在第二、第三層甚至第四層，而管排間距較密，很多區域工具無法伸入，無法檢測，這形成了漏檢的可能之一；檢查區域空間上下不到1m，工作條件惡劣，雖檢測人員認真負責，但由于時間及其他方面的因素，難以保證檢測人員檢測發現每根嚴重管。
3．2 吹灰蒸汽壓力偏移
運行當中吹灰蒸汽壓力發生偏移時，由于這種偏移是緩慢發生的，小范圍的偏移可能難以引起注意，而事實上吹損一直在隨吹灰器增加逐步加重中，當吹灰壓力增加時，吹損加速，可能導致爆管。
為從源頭阻絕蒸汽吹灰吹損問題，有必要尋求一種新的吹灰方式應用于再熱器尾部受熱面。
據了解，利港電廠、黃埔電廠等電廠因尾部受熱面吹損嚴重，在鍋爐尾部受熱面吹灰器吹掃區域加裝了聲波吹灰裝置，以從根本上阻絕蒸汽吹灰吹損問題。3月份我們到黃埔電廠對其聲波吹灰器進行了實地調研，黃埔電廠6#爐因蒸汽吹灰吹損嚴重，2002年加裝了江蘇聲學公司的聲波吹灰器，到目前應用良好，吹灰效果良好，基本免維護，電廠已計劃將現有6#爐聲波吹灰區域蒸汽吹灰設備拆除。
聲波吹灰器在江蘇利港電廠1#、2#爐也得到了成功的應用，利港電廠一期鍋爐型式與我廠類似，具有一定的參考意義。
根據以上經驗，我們認為在再熱器尾部加裝聲波吹灰器從技術上是可行的。
二、 聲波吹灰器的技術特點
聲波吹灰發展至今已有近30年歷史，聲波吹灰器也經歷了旋笛式、膜片式、共振腔式等發展。目前新產品為第四代聲波吹灰器，稱之為大功率免維護共振腔式聲波吹灰器，它的原理是以氣流在特定的幾何空腔內振蕩，激發空腔內氣體的共振而發出高強聲波達到吹灰的目的。
第四代聲波吹灰器具有以下特點：
1. 它的發聲效率高、功率大、吹灰功能和效果好，其能量作用范圍：聲波清灰器有效空間為前小后大的半個橢球形體：在爐墻附近的球體徑向直徑為4~6米，前方軸向長度為8~12米，爐內作用范圍有一定衰減，衰減量主要與受熱面管束外表面狀況及管排狀況等因素有關；
2. 無機械運動機構，也沒有易磨、易損部件，維護極為簡單，甚至是免于維護；
3. 安裝很方便，適用于任何鍋爐、任何部位的任何現場條件；
4. 爐墻內外所占用空間都很小，不影響其它作業；
5. 避開了鍋爐設備的本征特性頻率，對主設備有益無害；
6. 安全可靠，滿足人身安全和工業衛生勞動保護條例；
7. 耐磨損、耐腐蝕、抗老化、使用壽命長于鍋爐本體；
8. 耗氣量小，動力消耗小，設計用氣壓力為0.4~0.6兆帕(超過上限有益無害)，流量為每分鐘1.2~2.4標準立方米；
9. 近幾年聲波吹灰器的研究和實踐取得了巨大的突破和飛躍：1）形成了150分貝以上的特大功率型；2）形成了特寬頻帶雙主峰型；3）形成了特高溫型，吹灰器材料選用特種材料，可耐1050℃高溫，在850℃以下可長期正常使用。
三、 B廠加裝聲波吹灰器的可行性
1、 使用溫度
聲波吹灰器材料選用特種鋼材，可耐1050℃高溫，在850℃可長期正常使用。B廠再熱器尾部設計較高煙氣溫度為23＃吹灰器區域的818℃，24＃、25＃、26＃吹灰器區域設計煙氣溫度分別為563℃、468℃、397℃，假設實際煙溫偏高設計值40℃，此區域較高溫度仍在聲波吹灰器正常工作溫度范圍內。
B廠煤種較低灰變形溫度高于1000℃，在再熱器尾部區域飛灰已無粘性，聲波吹灰器對于此種松灰具有良好的作用效果。
2、 吹灰效果
我廠吹灰器目前使用狀況，基本可達到機組正常運行要求。在再熱器尾部區域，由于煙氣溫度較低，飛灰已冷卻成松散顆粒，飛灰堆積不明顯。
電廠通常將蒸汽吹灰作為調整排煙溫度的一種輔助手段。為試驗23＃～26＃吹灰器吹灰對排煙溫度的影響，4月份進行了吹灰觀察，一號機在210MW和325MW下，23＃~26＃吹灰器進行全面吹灰，觀察吹灰前后煙氣溫度變化。在210MW下，吹灰前后煙氣溫度分別為343℃/344℃，煙氣溫度基本無變化；在325MW下，吹灰前后煙氣溫度分別為401℃/395℃，吹灰后煙氣溫度降低6℃，吹灰后30min內，煙氣溫度回升至400℃。可見23＃~26＃吹灰器吹灰對煙氣溫度變化并無明顯影響。兩次吹灰試驗觀察吹灰前后管壁金屬溫度基本無變化。
而據利港電廠有關資料，其再熱器區域在滿負荷下投入聲波剛吹完灰后煙溫可下降約20℃，再熱器管壁溫度在投入聲波吹灰前后變化不明顯。
3、 聲波吹灰對雜用空氣系統的影響
聲波吹灰器對動力氣源的質量要求不高，允許含油、含水，但限制固體雜物，空氣壓力4~6kg/cm2（超過上限有益無害），單支吹灰器流量為每1.2~2.4標準立方米。
我廠可使用雜用空氣作為聲波吹灰動力氣源。
我廠服務壓縮空氣系統配三臺空氣壓縮機，銘牌容量為19.5m3/min，運行壓力7kg/cm2，空壓機出口配兩個儲氣罐，每個容積6.2m3，一個儲氣罐供一臺機組。
為以單支聲波吹灰器耗氣2.4Nm3/min計，換算到6kg/cm2正常運行溫度狀態下約為0.34m3/min，僅占儲氣罐容積的5.5%。
若假設聲波吹灰1min內不空壓機不向儲氣罐補氣，吹灰器儲氣罐壓力6.8kg/cm2，僅考慮聲波吹灰空氣耗量2.4m3/min，則吹灰1min后儲氣罐壓力將降至6.36kg/cm2
而壓縮機組活塞排出量達19.5m3/min，排量是單支聲波吹灰器耗氣量的8倍，聲波吹灰消耗氣量可以及時得到補充。
由于儲氣罐的緩沖以及壓縮機的連續空氣產生，單支聲波吹灰器吹灰時服務壓縮空氣系統壓力的波動應可忽略，兩支吹灰器投入之間間隔時間可以調整，以保證壓縮空氣總管壓力可得到較好的恢復。
在正常運行情況下，我廠通常1＃、3＃服務空壓機運行，運行負荷分別為50％和100％，通常每20min內1#空壓機負荷將切換到100％運行約15min。假設100％負荷下空氣排量為16m3/min，每20min為一個周期，一個周期內儲氣罐將補氣：15×16+5×12＝300m3，即系統平均補（耗）氣量為15m3/min，此狀況下系統可達到平衡。
聲波吹灰投入時耗氣量為2.4Nm3/min，設定每間隔4分鐘投運4min，即聲波吹灰平均耗氣量為1.2Nm3/min。當聲波吹灰投運后，系統平均耗氣量約為16.2m3/min，服務空氣系統裕量足夠。此時1＃空壓機每18.5min需100％負荷運行15min，每天增加6個周期，1＃空壓機100％負荷運行時間增加90min，全年100％負荷運行時間增加540Hr。
空壓機100％負荷時功率為100KW，50％負荷時功率約60KW，100％負荷時功率比50％負荷時多出40KW。以每年540Hr計，因聲波吹灰投運空壓機多增加耗電40×540＝21600KWH，約合6500元。
4、 聲波吹灰經濟性評價
4．1 蒸汽節約
目前運行中23＃~26＃R/L吹灰器投入運行，每對吹灰器吹灰蒸汽流量分別約為11.5T/H、7.5T/H、10.5T/H、9.5T/H，吹灰周期為每對吹灰器運行時間8min；吹灰前疏水約15min，疏水流量約4T/H，計算23＃～26＃吹灰器全面吹灰一個吹灰周期需耗過熱蒸汽約6.2T，以每兩天一個吹灰周期，每年運行360天計算，23~26R/L年吹灰耗汽約1116T，按70元/噸計算，費用約合7.8萬元。
4．2 蒸汽吹灰器維護檢修費用
現有蒸汽吹灰器維護工作量較大，每年兩臺機吹灰器維護更換備件費用約15萬元，初步計算23＃~26＃吹灰器每年備件更換費用約1萬元，隨著設備的逐步老化，單臺機檢修維護費用也逐年上升。
4．3 吹灰吹損費用
考慮每兩年一次小修，每次小修更換吹損減薄管段20根，焊口80個，換管費用約6萬元，每年約3萬元。
以上計算沒有考慮吹損爆管停機的損失，若以電廠現有數據，20年兩臺機因吹灰器吹損爆管4次，平均每臺機每10年發生一次吹損爆管，每次爆管損失電量12000MWH計算，則平均每年因吹灰吹損爆管損失紙約15萬元。
4．4 人工費用
因吹灰器維護、再熱器尾部檢驗等工作，每年人工費用估計額外將增加約2萬元。
4．5 鍋爐效率
從23＃~26＃吹灰器運行實際效果表明，其吹灰前后電廠排煙溫度基本無變化，根據有關廠利用聲波吹灰效果，在啟用聲波吹灰后，排煙溫度將下降。
對于我廠，排煙溫度下降5℃，鍋爐效率可提高約0.3%，年可節約原煤約2500T，約合110萬元。
聲波吹灰前后鍋爐效率的實際變化須在聲波吹灰器投入后的實際測試完成后方可比較。
綜合以上考慮，不考慮聲波吹灰器投用后鍋爐效率的變化：
不考慮避免爆管的潛在收益，每年投入聲波吹灰器收益約為7.8+1+3+2－0.65=13.15萬元；
考慮避免爆管的潛在收益，則每年投入聲波吹灰器收益約為13.15+15=28.15萬元。
若投運聲波吹灰器，排煙溫度下降，鍋爐效率提高，則聲波吹灰器投運收益將大大增加。
4．6 投資回報年限
我廠再熱器尾部23＃~26＃R/L區域初步聲波吹灰設計方案為：23＃、24＃吹灰器區域每層加裝6只聲波吹灰器，25＃、26＃區域每層加裝8只聲波吹灰器，共計安裝28套聲波吹灰器，聲波吹灰器安裝于鍋爐后墻，現場安裝位置足夠。
投資回報年限：
1、 不考慮吹損爆管潛在收益，假設聲波吹灰器投運前后鍋爐效率不變，
則投資回報年限為：112/13.15=8.5年
2、 考慮吹損爆管潛在收益，鍋爐效率不變：
回報年限為： 112/28.15=4.0年
3、 考慮吹損爆管潛在收益，假設鍋爐效率提高0.1%
回報年限為： 112/(28.15+37)=1.7年
4．7 可行性結論
綜上所述，從安全性及經濟性考慮，對再熱器尾部煙道區域蒸汽吹灰器是可行的。
四、 工作安排
為更詳細了解聲波吹灰器的作用效果，同時比較尾部受熱面脈沖吹灰的效果，可考慮到相關電廠進行實地調研。爭取在2006年一號機小修中實施再熱器尾部受熱面區域加裝聲波吹灰器的工作。
李凌陽 / 效率調查工程師
抄送：
公司：生產管理部、周總
電廠：廠長、運行總監、維修總監及副總、MMD、PLN
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