声波清灰在电力行业中的应用

1、GE PowerWave声波清灰系统在电力行业的应用Brian Phelan, Alan Bixler GE 能源集团环境服务概要GE 能源集团环境服务部门多年来成功地应用低频、高能声波清灰系统提高电除尘器、NOx SCR和锅炉的运行效果、可靠性和效率。作为传统清灰方法的替代技术，声波清灰效果更明显，在降低运行成本的同时减少安装及维护费用。 本文将探讨声波清灰技术的原理、应用以及相对于其它清灰系统的优势，并举例分析在泰国和中国的两家燃煤电厂，声波清灰系统运行一年的实例中所获得的经验。案例研究部分包括问题界定、解决方案和应用效果。声波清灰技术简介声波清灰系统是一套发射低频、高能声波的气动装置。压

2、缩空气快速进入发声头，引起钛合金膜片（唯一可移动部分）弯曲震动而产生声波，并通过声波喇叭系统的喇叭导管放大，从而通过共振清除设备上的堆积灰尘，再通过重力或气流将灰尘带走。清灰过程中，声波不会对设备表面产生损害。 声波喇叭主要由频率和分贝值来衡量：频率主要由一秒钟内声波通过某参考线的次数（周期/秒）来界定，声波频率决定着声波有效清灰的面积大小；分贝主要由声波在某参考线上下的高低来界定，分贝值决定着声波喇叭的能量强度。尽管评估声波喇叭主要靠上述两参数已经成为常识，但理解它们是怎样一起共同作用对改变声波喇叭清灰效果至关重要。现今许多在用的声波喇叭发声时产生不止一种的频率（和声学）。通常，一个声波喇叭

3、的标定频率是其基本频率。喇叭没有必要用其能引起共鸣的最低频率，而是用能使能量最集中产生最大值的频率。结果，知道一个声波喇叭在其或接近其标定的基本频率时输出能量（分贝）的比例，对于精确评估其效能很重要。声波频率有一个重要的方面，在每个完整的正弦曲线后分贝值降低3分贝（频率越高，分贝值越低）。这就是为什么一个频率低些的声波喇叭可以产生更大的能量输出的原因，因此，频率越低，声波喇叭在清灰中越有效。分贝值对声波清灰系统的表现良好至关重要。例如，从120分贝增加到140分贝只是增加了17%的分贝值，然而这些变化却可以使声波能量提高10倍。在大多数应用中，作用明显的是那些低频率、高分贝值的声波喇叭。案例

4、1 声波清灰在电除尘器中的应用工厂及所在地Mae Moh电厂坐落于泰国北部，该电厂共运行着10台锅炉，标号4到13。其中，4、5、6、7号锅炉是150 MW；8、9、10、11、12、13号锅炉是300 MW。所有锅炉都燃烧当地煤磨成的煤粉。设备描述ABB电除尘器被用来控制粉尘排放。每个电除尘器有2个箱室，每个箱室有2个膛，沿燃气流入方向有4个机械振打电场。每个收尘单元由29个3.4米×13米的收尘极板组成，因而有28个300毫米的气流通道。一台双箱室电除尘器的总收尘面积为39,603平方米。存在问题在放电极线和收尘极板上的大量扬尘, 导致了收尘效率低于可接受的标准。此外，客户想找到

5、一种效果可行而价格低廉的解决方案来降低现有机械振打系统所需的高昂维修费用。解决方案在GE 能源环境服务部门的推荐下，工厂同意在9号锅炉的1个电场内试安装Powerwave ESP-75低频声波清灰器。ESP-75在美国电极清灰领域具有长远的成功历史。凭借丰富的经验，GE声波清灰专家拥有极大的信心确认安装声波清灰器可以实现高效率地为电极清灰、降低机械振打系统运行周期的目标。在9号炉实现目标后，更多喇叭将被安装在12号炉。结果声波喇叭的运行使放电极线和收尘极板的积灰大量减少。同时机械振打也减少了，从振打180秒停5分钟到振打120秒停15分钟。振打程序从原来的每小时7.5个振打周期到现在每小时3.

6、53个振打周期，减少了一半，从而延长了机械振打的使用寿命。 图1 & 2 Powerwave® ESP-75 声波清灰器安装在9号锅炉入口电场案例 2 SCR 选择性催化还原反应器清灰工厂描述这是一家新建的2 x 600 MW燃煤电厂，2台锅炉每台都配有顶级SCR氮氧化物控制系统，每个系统含2台SCR反应器。存在问题为保持NOx清理效率和稳定压差，SCR在设计上必须包含一套防止扬尘积灰的系统。目标是要找到一套既有效果又经济的解决方案来保持催化剂清洁、防止运行中的损失并保持压差。 解决方案蒸汽清灰器和声波清灰器是目前用来维护催化剂的仅有的两种方式。在这两种方式中，蒸汽清灰被认为

7、是使用期长但造价昂贵的解决方案，需要很高的初期投资和维护费用。 声波清灰技术应用于SCR系统已经从研究测试阶段快速步入市场应用阶段，并被认为是催化剂清灰的首选方案。在SCR上越来越多的应用声波清灰器的市场趋势表现明显。GE 环境服务部门 已在全世界近200多套SCR机组上安装了声波清灰系统。国华太仓电厂是中国第一家安装GE声波清灰系统的电厂。与蒸汽吹灰器相比，考虑到以下评估因素，声波清灰器被证明是更佳选择:较低的前期投入声波清灰器价格明显低于蒸汽吹灰器。用于声波清灰器设备及配件的投资比蒸汽吹灰器低50%或更多。改善全面清灰声能与蒸汽吹灰相比可覆盖更大面积，更有效率的清灰。 保持效果达到设计水平

8、声波清灰运行及维护成本低廉，因此可以长期高负荷运行。频繁的清灰防止了催化剂上的过多积灰，确保了通气管道中燃气和催化剂的正常接触。 较低运作成本声波喇叭靠标准的工厂用压缩空气运作。压缩空气的要求是70-90PSI，消耗率是1.68立方米/分钟。与运行蒸汽吹灰系统所需要的高压蒸汽相比，运行声波喇叭系统所用到的工厂标准压缩空气的成本要低廉很多。并且在运行过程中，声波喇叭系统对空气的消耗量要比蒸汽吹灰系统所消耗的空气量少许多。较低的维护费用因为声波喇叭系统只有一个可以活动部分钛合金膜片，所以维护费用相对比较低。在大部分情况下，钛合金膜片寿命可以维持3年以上。并且更换钛合金膜片的过程也非常简便。直接打开

9、发声器的盖板，去掉用过的钛合金膜片，放入新的钛合金膜片，最后盖上发声器的盖板就完成了更换过程，这一系列过程机组不需要离线。而蒸汽吹灰器有许多移动部件，维护起来更费事。SCR 安装描述： SCR 及催化剂供应商： 江苏苏源环保工程有限公司应用Hitachi Zosen催化剂每台锅炉配备的反应器数量： 2反应器规格： 10米x 10米 x 15米反应器 NOx 除尘效率： 90%流向： 下流式温度： 350催化剂层数： 每台SCR分为上中下三层，使用两层，第三层备用每台反应器配备声波喇叭数量： 9 声波喇叭分配：催化剂第一层有4台DC-75，催化剂第二层有5台DC-75每个锅炉（含2台反应器）安装

10、的声波喇叭数量： 18声波清灰系统的运作：喇叭频率：75Hz.同时发声的喇叭数量： 2喇叭运作程序：10秒/10分钟系统启动： 1号、2号喇叭每隔110秒响10秒 随后3号、4号喇叭每隔110秒响10秒 随后5号、6号喇叭每隔110秒响10秒随后7号、8号喇叭每隔110秒响10秒 随后9号、10号喇叭每隔110秒响10秒依次规律循环喇叭运作：每隔110秒有2个喇叭同时发声10秒SCR 压差： 185 Pa结果自从2006年1月运行以来，系统压差下降，氮氧化物排放效率达到初始设计水平，系统运行顺畅（见图3&4）图3 & 4 催化还原反应器在运行声波清灰系统4个月后案例 3 锅炉预

11、热器声波清灰客户情况一家位于Ohio Valley的大规模市政公司在燃煤锅炉再加热段安装了6台Powerwave® D-75声波清灰器。此前，客户一直苦恼于传送通道管路里的扬尘堆积，为了降低出口气体的温度进而改进热交换，客户必须对此处进行一年两次的清洗。解决方案预热器的两侧各装3台Powerwave® D-75声波清灰器，总计6台声波清灰器都是穿过现有的蒸汽吹灰器舱门安装的，所以声波喇叭都会遇到蒸汽，因此声波喇叭上的铸铁部分都被覆裹了绝缘材料，使其得到保护足以抵抗1,700° F的蒸汽。声波喇叭上同时安装了一个清洗系统，0.75英寸的喷水口会冲刷喇叭的钟型口，以次降低空气温度，使声波喇叭在清灰的同时，钟型口得到保护。结果声波清灰器运行6周后的检查显示，锅炉预热器管道里的积灰明显的减少了。声波清灰器让管道内壁更多的裸露出来，改进了热交换。声波清灰器的安装使再热器满负荷运行时，内部蒸汽温度上升了20度，出口气体温度下降了20度。换算一下，热交换率提高到80 Btu/kw