發(fā)電廠新技術(shù)應用

陳力

【摘 要】新技術(shù)應用在消除熱電鍋爐排出煙氣對環(huán)境的影響和解決汽輪機組凝汽器結(jié)垢問題起到了良好的作用，從而提高了機組的發(fā)電量和設備運轉(zhuǎn)率，減少了檢修費用和降低了發(fā)電成本。

【關鍵詞】超聲波除垢；紅外輻射；差動式簿膜微音器；塵過濾器

1.紅外線氣體分析器在熱電鍋爐的應用

CO分析儀是利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性，實現(xiàn)自動檢測的。在物理學中，我們已經(jīng)知道可見光、不可見光、紅外光及無線電等都是電磁波，它們之間的差別只是波長（或頻率）的不同而已。紅外線屬于不可見光波的范疇，它的波長一般在0.76-600μm之間（稱為紅外區(qū)）。而紅外區(qū)通常又可分為近紅外（0.73～1.5μm）、中紅外（1.5-l0μm）和遠紅外（10μm以上），在300μm以上的區(qū)域又稱為“亞毫米波”。近年來，紅外輻射技術(shù)已成為一門發(fā)展迅速的新興學科。它已經(jīng)廣泛應用于生產(chǎn)、科研、軍事、醫(yī)學等各個領域。

1.1紅外輻射的產(chǎn)生及其性質(zhì)

紅外輻射是由于物體（固體、液體和氣體）內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動及振動而產(chǎn)生的。這類振動過程是物體受熱而引起的，只有在絕對零度（-273.16℃）時，一切物體的分子才會停止運動。所以在絕對零度時，沒有一種物體會發(fā)射紅外線。換言之，在一般的常溫下，所有的物體都是紅外輻射的發(fā)射源。例如火焰、軸承、汽車、飛機、動植物甚至人體等都是紅外輻射源。紅外線和所有的電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性質(zhì)，但它的特點是熱效應非常大，紅外線在真空中傳播的速度c=3×108m/s，而在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)的吸收和散射作用使它產(chǎn)生衰減。

氣體對紅外輻射也有不同程度的吸收，例如大氣（含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等）就存在不同程度的吸收，它對波長為1～5μm，8～14μm之間的紅外線是比較透明的，對其他波長的透明度就差了。而介質(zhì)的不均勻，晶體材料的不純潔，有雜質(zhì)或懸浮小顆粒等，都會引起對紅外輻射的散射。

為了能夠更好的消除鍋爐排出煙氣對空氣的影響和起到良好的環(huán)保作用。電廠#2鍋爐安裝了CO分析系統(tǒng)，分析鍋爐尾部煙道處的煙氣CO含量。

1.2 CO分析系統(tǒng)的組成

CO系統(tǒng)機柜由樣氣預處理系統(tǒng)、分析儀器、校準系統(tǒng)組成。由以下設備組成：QGS-08D型紅外線氣體分析器、N9KPE型抽氣泵、壓縮機冷卻除水器、塵過濾器、取樣探頭等設備。采用日本公司生產(chǎn)的PLC作為核心控制，在PLC控制相應部件的作用下，對系統(tǒng)兩處采樣點進行自動采樣、自動反吹、自動排水等自動控制功能。

1.3 CO分析系統(tǒng)機柜工作原理

取樣探頭安裝在鍋爐尾部煙道上。鍋爐正常工作時，采樣點的樣氣首先在取樣探頭處初步除塵，在取樣泵的帶動下，經(jīng)過取樣管進入 分析機柜內(nèi)。經(jīng)過取樣電動球閥后進入儲水罐中除去水份，經(jīng)塵過濾器除去細小粉塵，剩余再經(jīng)過壓縮機制冷器進一步除去樣氣中的水份，一部分氣體由制冷罐放空，適量的氣體進儀表檢測。采樣周期結(jié)束后，系統(tǒng)自動切換到30秒的反吹周期。反吹結(jié)束后，切換到取樣周期。

1.4 QGS-08D型紅外線氣體分析器的工作原理

QGS-08D型紅外線氣體分析器屬于不分光式紅外線分析器，檢測器采用簿膜微音器，由兩個吸收室組成，二者互相氣密，光學上是串聯(lián)的，先進入輻射的成為前吸收室，后面的稱為后吸收室。前吸收室由于較短主要吸收譜帶中心的能量，而后吸收室吸收余下的兩側(cè)能量，檢測器的容積設計使前后吸收的能量相等，從而使兩氣室內(nèi)氣體受輻射產(chǎn)生相等的壓力脈沖。當被分析氣體進入氣室的分析邊時，譜帶中心的紅外輻射在氣室中首先被吸收，導致前吸室的壓力脈沖減弱。因此，壓力平衡被破壞，所產(chǎn)生的脈沖通過毛細管加在差動式簿膜微音器上，被轉(zhuǎn)換為電容的變化。通過放大器把這些變化成與濃度成比例的直流測定值。（見圖1）

1.5除塵器聯(lián)動過程

當CO含量超過2%時，發(fā)出CO含量超標聲光報警信號，提示運行人員改變運行方式；當CO含量超過3%時，電除塵器跳閘、停止工作，此時，鍋爐工況發(fā)生改變。

該分析系統(tǒng)能夠連續(xù)自動監(jiān)測鍋爐尾部煙道中CO的含量。起到良好的除塵、和環(huán)保效應。

2.超聲波防垢除垢器在余熱發(fā)電凝汽器的應用

宏達公司7MW余熱電站汽輪機組凝汽器（凝汽器的作用是將在汽輪機中做完功的排汽冷卻凝結(jié)成優(yōu)質(zhì)水重新送回鍋爐循環(huán)使用），在機組運行二、三個月后，凝汽器（凝汽器參數(shù)：換熱面積：1000m2，凝汽器內(nèi)銅管：2800根）內(nèi)管壁結(jié)垢0.8-0.9mm，嚴重影響汽輪機的真空度從而降低發(fā)電機負荷，機組運行四個月內(nèi)必須對凝汽器管壁進行高壓水清洗（每年平均進行三次清掃），從而保證機組的真空度，使發(fā)電機組能正常帶電負荷運行。而且在機組正常運行中，每天必須在循環(huán)水中添加100kg的化學藥品，以減少凝汽器管壁的結(jié)垢量。

為了更好的解決余熱電站汽輪機組凝汽器結(jié)垢問題，提高機組的運轉(zhuǎn)率，通過對湖北瑜暉電子科技有限公司生產(chǎn)的YHCG超聲波防垢除垢器產(chǎn)品的了解并與其公司技術(shù)人員進行技術(shù)交流，在解決凝汽器結(jié)垢問題上，該公司能夠在不加化學藥品的情況下，解決凝汽器管壁結(jié)垢問題。因此決定在余熱電站凝汽器甲、乙側(cè)進水管路及凝汽器本體上各安裝兩套YHCG超聲波防垢除垢器。

超聲波除垢的原理是超聲波除垢器在凝汽器水室流動的循環(huán)水中產(chǎn)生超聲波振動，在超聲波振動下循環(huán)冷卻水產(chǎn)生許多真空氣泡。這些氣泡的周圍，如同許多的晶體中心，在水中開始形成硬鹽等結(jié)垢物質(zhì)（鈣鎂離子等），形成細小的沙狀物。受熱表面上的振動使金屬與水之間產(chǎn)生高速微流和空化效應，即超聲波形成氣泡后突然破裂（閉合）的瞬間能產(chǎn)生超過1000個大氣壓力，這種連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓強烈沖擊物件表面，破壞垢類生成和管壁沉積的條件，阻礙了這些沙狀物在管壁上的沉淀。使循環(huán)冷卻水中尚未結(jié)晶的鹽及已結(jié)晶后難溶解的鹽形成懸浮狀態(tài)，不存留在設備管壁表面，被冷卻水流帶走，進入循環(huán)水池進行沉淀，以達到防垢之目的。

安裝YHCG超聲波防垢除垢器后，將循環(huán)水加藥（阻垢劑）停止添加。在機組運行期間，機組的真空度（真空度高，發(fā)電機組的發(fā)電汽耗小，反之，增大；余熱鍋爐產(chǎn)出的蒸汽量是恒定的。所以，機組真空度的高低，決定發(fā)電負荷的大小）沒有降低，在水泥窯正常的情況下，發(fā)電負荷實現(xiàn)了最大產(chǎn)能。循環(huán)水的排放量也有所降低，由每周2、3次的排放，降低為每2周進行一次排放。

通過三個月的試運行，凝汽器端差、循環(huán)水進出口溫差、凝汽器真空都在合格范圍內(nèi)，機組沒有因凝汽器結(jié)垢而影響發(fā)電量。為了驗證凝汽器是否結(jié)垢，2011年10月凝汽器開蓋進行了檢查，凝汽器管壁光潔無結(jié)垢，通過對運行參數(shù)及管壁的檢查結(jié)果，達到了預期效果，提高了機組的發(fā)電量減少了檢修費用，提高了設備運轉(zhuǎn)率降低了發(fā)電成本。為余熱電站能夠更好的完成全年生產(chǎn)任務，提供了保障。

試用前機組數(shù)據(jù)及試用后的效果列表如下：

節(jié)約費用的統(tǒng)計及效益

余熱電站每年清掃凝汽器的費用為每次5萬元，循環(huán)水加藥費用每年30萬元，通過安裝YHCG超聲波防垢除垢器后，每年的凝汽器清掃由每年3次改為1次，循環(huán)水加藥的費用降低為5萬元。每次凝汽器的清掃時間為5天，清掃次數(shù)的減少，機組的運轉(zhuǎn)率提高，發(fā)電量也就有所增加，按每天發(fā)電量為12萬KWh計算，增加發(fā)電量為120萬KWh。按0.43元/kwh計算：約51.6萬元。全年節(jié)約費用總計：106.6萬元。 [科]