一种超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置的制作方法

文档序号:11232102

本发明涉及声波除灰节能设备,尤其涉及一种超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置。



背景技术:

随着节能减排标准的日益严格,大型火电机组的节能减排工作日益受到重视。锅炉是火电站的核心设备,是火电站能量转化的关键环节之一,锅炉的热效率直接影响火电站的燃料利用率。燃煤锅炉在生产运行过程中,由于烟气中携带大量的烟尘,会堆积在低温受热面表面形成积灰,从而降低受热面的热交换效率;若在脱硝选择性催化还原(SCR)反应器中,烟尘则会直接堵塞脱硝催化剂通道,造成通道堵塞,脱硝催化剂层间压差升高,更为严重的是会降低脱硝催化剂活性,造成脱硝效率下降;若在空气预热器中,由于脱硝选择性催化还原(SCR)反应器的局部喷氨过量,氨气与SO3生成硫酸氢铵附着在空气预热器换热元件表面,更易吸附烟尘造成空气预热器的堵塞,不但降低了空气预热器的换热效率,同时也会导致空气预热器烟气阻力增加,压差升高。

为解决锅炉省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器以及空气预热器积灰堵塞的问题,现有技术中,主要采用蒸汽吹灰器或者声波吹灰器。

蒸汽吹灰器存在诸多无法解决的问题:运行时易导致吹灰管卡在炉内造成机械卡死,故障率高,使用寿命短,能耗高,易吹损而引发爆管事故,漏气现象普遍;排烟中含湿量大,烟气露点较高;运行费用较高,锅炉补给水和水处理费用高,检修和维护工作量大;吹灰充满度低,留有很多死角,并可导致炉内受热面磨损。

现有声波吹灰器的技术种类较多,多为共振腔、膜片、旋笛等类型,声功率低、不能实现调频调幅,现场应用时吹灰方式固定,无法针对吹灰设备运行工况进行调整,除灰效果差。

目前,超临界塔式锅炉因燃用高碱煤,烟尘中含有较多碱盐,导致灰熔点降低,省煤器积灰严重,脱硝选择性催化还原(SCR)反应器脱硝催化剂易堵灰,空气预热器积灰堵塞情况较为严重。由于蒸汽吹灰器存在的问题无法进行频繁吹灰且吹灰效果不佳,从而导致超临界塔式锅炉的热效率降低,烟气阻力增加导致风机电流升高。



技术实现要素:

本发明的目的在于为了克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,解决锅炉省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器积灰堵塞的技术问题。利用多种可调频高强声源组合,分别安装于锅炉中低温区域:省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器,解决上述设备的积灰堵塞问题,提高省煤器和空气预热器的换热效率,在线保持脱硝选择性催化还原(SCR)反应器脱硝催化剂的活性,延长其使用寿命,降低上述设备的烟气阻力,实现节能目标。

本发明的技术方案如下:

一种超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,包括顺次连接的省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器,在所述省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器上,均设置有可调频高强声源,该可调频高强声源通过统一的控制单元控制发声。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,可调频高强声源由统一的声源动力系统提供声源动力,声源动力可以是压缩空气。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,在脱硝选择性催化还原 (SCR)反应器和空气预热器上设置的可调频高强声源均带有声导管,声导管分别设置于脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器内部。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,省煤器上设置的可调频高强声源为可伸缩式,可在省煤器内部空间进行伸缩移动。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,省煤器上设置的可调频高强声源提供声波频率为20~600Hz。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,脱硝选择性催化还原 (SCR)反应器上设置的可调频高强声源提供声波频率为20~8000Hz。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,脱硝选择性催化还原反应器上设置的可调频高强声源包括高频可调频高强声源或低频可调频高强声源中的一种或两种的组合。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,空气预热器上设置的可调频高强声源提供声波频率为20~8000Hz。

进一步地,所述的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,空气预热器上设置的可调频高强声源包括高频可调频高强声源、低频可调频高强声源的一种或两种的组合。

本发明提供了一种超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,塔式炉中的烟气在运行过程中依次经过省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器。声波除灰对该三个区域的吹扫具有协同性,具体作用如下:

通过省煤器上设置的可伸缩移动的可调频高强声源提供20~600Hz的除灰声波,随着声源在省煤器内部空间的移动,除灰声波实现对省煤器大空间内部积灰的去除,提高省煤器的换热效率,降低机组煤耗量,从而降低后续进入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器设备的烟气含尘量;

通过设置在脱硝选择性催化还原(SCR)反应器上的可调频高强声源提供20~8000Hz 的除灰声波,经过声导管传入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器内,由除灰声波在脱硝选择性催化还原(SCR)反应器烟道内部扩散传播,清除脱硝催化剂表面、小孔内附着的积灰,延长了脱硝催化剂的使用寿命,在线提高了脱硝催化剂的活性,使反应物可以充分与脱硝催化剂接触,降低了机组运行时的喷氨量,减少了氨逃逸,使得通过空气预热器的烟气中硫酸氢氨含量得到有效降低。

通过设置在空气预热器上的可调频高强声源提供20~8000Hz的除灰、垢声波,经过声导管传入空气预热器内部,声波直接作用于换热元件表面,清除换热元件表面的积灰结垢,在硫酸氢氨含量降低的情况下,空气预热器冷端的结垢情况将会得到明显改善。

本发明涉及多个工作原理,具体如下:

工作原理一:声源动力系统提供工作介质给用于省煤器的移动式可调频高强声源,控制系统控制可调频高强声源的工作参数,从而发出特定频率的除灰声波以及确定行进速度和停留时间。

工作原理二:声源动力系统提供工作介质给用于脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器的可调频高强声源,控制系统控制可调频高强声源的工作参数,从而发出特定频率的除灰除垢声波。

工作原理三:可调频高强声源提供的除灰除垢声波,必须通过指数型声导管才能确保传入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器的声波能量损耗最小,频率不发生变化。

工作原理四:声波在烟道内部的传递,是通过烟气以及受热面表面附着的灰、垢实现的,当灰、垢在传递声波的过程中,会发生形变,从而削减灰垢与受热面金属壁面间的粘附力,逐渐剥落。

本发明提供的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,省煤器采用移动式可调频高强声源,该移动式可调频高强声源可以用原有蒸汽吹灰孔进行安装,根据可调频高强声源的吹扫范围以及移动行程确定合理的安装位置以及数量。可调频高强声源工作时,通过对省煤器内灰分进行分析并选出吹灰最佳频率(频率范围为20~600Hz)。

脱硝选择性催化还原(SCR)反应器可调频高强声源布置在每层脱硝催化剂上方,根据脱硝选择性催化还原(SCR)反应器尺寸确定可调频高强声源的具体安装位置,控制系统控制可调频高强声源的工作参数,从而提供相应频率的除灰除垢声波,声波频率范围为

20~8000Hz。为提高可调频高强声源的吹扫效果,可采用高、低频声波交替使用的吹扫方式。

单台空气预热器安装1~4台可调频高强声源,频率可在20~8000Hz范围内调节。其中1~2 台安装于烟气侧的热端,为高频可调频高强声源;1~2台安装于二次风侧的冷端,为低频可调频高强声源。在物性参数一定的条件下,吸收系数与频率的平方成正比,频率越低,声波在介质中衰减越少。同时声波具有绕射能力,声波的频率越低,波长越长,对于同等尺寸的障碍物(尺寸小于波长),绕射能力越强,所以低频声波作用的距离相当远而无死角。而高频声波则相反,它在短距离内的作用效果相当显著,它可以使灰垢内部的不同物质相互作用力加大进而表现为相互振动,逐渐从内部粉碎解散灰垢。通过高、低频声波的相互作用,可使空气预热器内部灰垢得到有效清除。

本发明提供的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,超临界塔式锅炉中低温区域强声波除灰节能装置应用于超临界塔式锅炉中低温区域:省煤器、脱硝选择性催化还原 (SCR)反应器和空气预热器,该装置构成简单,安装简便,施工周期短,声源动力系统可直接取自用户检修气源。除灰、除垢声波不会对受热面本体产生任何的副作用,对用户运行维护不会增加任何的负担,应用前景广阔。

本发明能够彻底解决燃用高碱煤的超临界塔式锅炉省煤器积灰问题,解决脱硝选择性催化还原(SCR)反应器脱硝催化剂表面积灰问题,解决空气预热器堵塞问题,排除锅炉运行中的安全隐患。

本发明能够保证受热面的清洁,确保省煤器、空气预热器等换热器达到设计的热交换效率,确保脱硝选择性催化还原(SCR)反应器脱硝催化剂活性,减少锅炉因换热器表面污染引起热交换效率下降而增加的燃料消耗,减少因脱硝选择性催化还原(SCR)反应器脱硝催化剂活性降低而增加的喷氨量,节约能源,确保NOX排放达标。

本发明提供的装置系统结构紧凑,实施方法简单,运行安全可靠,具有推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置示意图;

其中1为第一可调频高强声源,2为第二可调频高强声源,3为第三可调频高强声源,4为第一声导管,5为第二声导管,6为控制单元,7为声源动力系统,8为省煤器,9为脱硝选择性催化还原(SCR)反应器,10为空气预热器。

具体实施方式:

实施例1

如图1所示,为本实施例提供的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置示意图,其中包括顺次连接的省煤器8、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器9和空气预热器10,在省煤器8上设置有第一可调频高强声源1,脱硝选择性催化还原(SCR)反应器9上设置有第二可调频高强声源2,在空气预热器10上设置有第三可调频高强声源3,以上可调频高强声源通过统一的控制单元6控制发声。以上可调频高强声源由统一的声源动力系统7提供声源动力,声源动力为具有一定压力的气体。以上第一可调频高强声源1、第二可调频高强声源2和第三可调频高强声源3均通过控制单元6控制进行声波的发生。第二可调频高强声源2带有第一声导管4,第一声导管4设置于脱硝选择性催化还原(SCR)反应器9内部,第三可调频高强声源3带有第二声导管5,第二声导管5设置于空气预热器10内部。省煤器8上设置的第一可调频高强声源1为可伸缩式,能够在省煤器8的内部空间进行伸缩移动。脱硝选择性催化还原(SCR)反应器9 上设置的第二可调频高强声源2可以选择高频可调频高强声源或低频可调频高强声源中的任意一种,也可以是二者的组合。空气预热器10上设置的第三可调频高强声源3可以选择高频可调频高强声源或低频可调频高强声源中的任意一种,也可以是二者的组合。

本实施例提供的超临界塔式锅炉中低温区域除灰节能装置,通过可移动的第一可调频高强声源1提供20~600Hz频率的除灰声波,随着声源在省煤器8内部空间的移动,除灰声波实现对省煤器8大空间内部积灰的去除,提高省煤器8的换热效率,降低机组煤耗量,

从而降低后续进入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器设备的烟气含尘量;通过设置在脱硝选择性催化还原(SCR)反应器上的第二可调频高强声源2提供20~8000Hz的除灰声波,经过第一声导管4传入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器9内,由除灰声波在脱硝选择性催化还原(SCR)反应器9烟道内部扩散传播,清除脱硝催化剂表面附着的积灰,延长了脱硝催化剂的使用寿命,降低了机组运行时的喷氨量,使得通过空气预热器的烟气中硫酸氢氨含量得到有效降低;通过设置在空气预热器10上的第三可调频高强声源3提供 20~8000Hz的除灰、垢声波,经过第二声导管5传入空气预热器10内部,声波直接作用于换热元件表面,清除换热元件表面的积灰结垢,在硫酸氢氨含量降低的情况下,空气预热器10冷端的结垢情况将会得到明显改善。

实施例2

下面以某电厂600MW塔式炉安装可调频高强声源为例,具体实施方式如下:

在塔式炉中低温区域:省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器和空气预热器安装可调频高强声源。

其中,在省煤器区域两侧墙对称共计安装20台可移动的可调频高强声源及相应平台扶梯,正常运行期间,可移动的可调频高强声源提供20~600Hz频率的声波,并通过传动机构进出省煤器并进行高效吹灰,保证省煤器的换热效率,降低机组煤耗量,从而降低后续进入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器设备的烟气含尘量。

在脱硝选择性催化还原(SCR)反应器前后墙共计安装18台可调频高强声源及相应平台扶梯。正常运行情况下,可调频高强声源提供20~8000Hz的声波通过声导管将声波传入脱硝选择性催化还原(SCR)反应器内部,清除脱硝催化剂表面附着的积灰,延长了脱硝催化剂的使用寿命,降低了机组运行时的喷氨量,使得通过空气预热器的烟气中硫酸氢氨含量有效降低。

在两台空气预热器每台烟气侧热端和二次风侧冷端各安装1台可调频高强声源,两台空气预热器共计安装4台可调频高强声源,可调频高强声源通过声导管传输20~8000Hz的声波,声波直接作用于换热元件表面,清除换热元件表面的积灰结垢,在硫酸氢氨含量降低的情况下,空气预热器冷端的结垢情况将会得到明显改善。

现场安装结束后,进行调试实验,机组正常运行后,可调频高强声源同步投入运行。省煤器、脱硝选择性催化还原(SCR)反应器以及空气预热器的堵塞情况得到了明显改善,换热效率显著提高。

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