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加热表面的声学清洁设备

声波净化用于清除工业锅炉系统加热面的炉膛渣。本方法基于以低频声波创造烟道气湍流。

声波可笼罩大量换热表面并挡住烟道气中的灰烬微粒。

运用声波净化装置。

主要工作原理:

声波净化装置的工作原理在于在烟道气中以低频声波创造净化的湍流。声波可笼罩大量传热表面并将灰烬微粒挡住在烟道气悬浮体中。

通过管束的声波会清除干的沉积物及灰尘。然后悬浮颗粒物与烟道气连成一片而转移到属于技术 链下一步的气体净化设备。

运用净化装置的步骤

用于清除工业锅炉系统加热面的炉膛渣的声波净化技术基于将锅炉系统机体内含的烟道气经过声波三维模拟。目的为确定烟道气拢音最有效的声频率。这是为了通过使用锅炉的声波特性在对流层中优化声波参数而进行的。

本部分的内容如下:分析用的技术概况、根据有限单元进行的研究结果以及显示 声波效果规模的图片。

为确定声频率与安装声波净化装置的位置所需步骤总结:

1. 在锅炉系统机体内建立烟道气三维模型。

用软件建立三维数字原型,以顾客提供的锅炉系统图纸为准。该模型依靠从燃烧室通过对流式竖井、各种贮槽及烟道至空气加热器入口送到的烟道气几何特性。选择该界线的原因是其允许对于对流式竖井输出声波能量的反射与吸收进行介绍,因为模拟的是不同声波频率的 计算。

2. 确认关于管束作出的推测。

管束不造成大量声阻抗,为确认该推测我们建立了测试二位模型,该模型中根据相关比例显示了一个二次蒸汽过热器和一个节热器的管束(包括侧面)。测试模型包括全锅炉系统的一半。 以下图片显示带管束及不带管束的声场。目视对比图片显示,收到的声场几乎没有差别。

3. 根据频率模拟展开图。

根据频率作出展开图的目的是现出烟道气的潜在共振频率,以便进行更详细的分析。 在具有两个对称的通量通道的锅炉例子中,只有第二个通量配置声音来源。该模型内布置了带麦克风的网子,然后在贮槽范围2-1号对流式竖井以下及直接2-2号对流式竖井墙上聚集管之下配置了声音来源。计算的是在20至55赫兹频率之内的声音压力数值。目标频率为模型内布置的麦克风组测量的较高声音压力的频率。在22.5赫兹上有陡然上升,这就是大部分包含驻波的 共振。结果是其显示非常高的共振水平,为清除灰烬的目的这是很有利的。

4. 选择可能的安装位置。

基本上,声波净化装置一般安装在对流式竖井的出口附近。原因如下:

  • 声波的速度较快,这样它们能够按通量往上移动,而且可以逆烟道气的通量移动,以便 在烟道气的对流层建立共振的声场。
  • 在出口位置气体温度较低,使在更凉快的区域进行安装,这对设备的运行较好。
  • 管板之下;这样不需在锅炉穿更复杂的孔。
  • 由于烟道气较大的密度,声波净化装置在较低温度下更有效。 依据经验及安装方便性选择初步安装位置。

5. 评定声场地图。

确定有利的频率及安装位置之后,下一步是评定声音压力、微粒速度(声场地图及矢量)及声音强度。

根据锅炉的尺寸及之前安装经验选择了具有充分输出声音信号的声音来源。

在22.5赫兹下声音压力的三维模型显出巨大共振。因为本模型中外壳的墙壁较硬而不发生消声,实际的共振不是那么明显。然而,共振还是会很严重,所以为锅炉前面的两个对流层我们均选择了该频率。带红色点的贮槽草图显示被选的安装位置,该位置为声音压力场的腹点。相关声音压力模型同样位置的深红色区域也证明这一点。

生产过程与向顾客供应部件

在三维模拟数据基础上计算所需设备的技术特性以及准备工作与设计文件。

以下显示声波装置套餐,用于安装到 T 型布置单流式锅炉装置上(为一个通量):

编号

产品名称

数量,个

材质

1.1 锥体 24” x 40” 2 碳素钢
1.2 补偿器 24” 2 碳素钢
1.3 共振管 24” 碳素钢
1.4 调频脉冲发生器 2
1.5 悬挂系统 2套 碳素钢
1.6 紧固零件 碳素钢
1.7 衬垫 橡胶
1.8 软管(铠装软管) 2 橡胶、碳素钢
1.9 调频传动装置 0.7千瓦/IP65/380伏特 2
1.10 带有风扇冷却的封闭型电动机 0.7千瓦/380伏特 2
1.11 就地控制盘CU 300,带有彩色触摸液晶显示器 1
1.12 声音压力传感器 2
1.13 检验测量仪器的保护式电缆 200米
1.14 用于进气的鲁茨三叶装置 ТL 120型号,带有风扇冷却的封闭型电动机、软线连接装置及支架上安装的高温度传感器 1 碳素钢
1.15 用于进气装置的调频传动 380伏特/IP21 1
1.16 传动双位活门,DN150,带有气压传动,电磁的 2 装配产品
1.17 手动闸板 DN25 2 装配产品
1.18 用于给气装置的空气滤清器 6
1.19 声音压力传感器 2
1.20 用于给气装置的皮带套餐 2
1.21 旋转式汽缸总成(脉动器的内部) 1
1.22 轴承套餐 2套
1.23 软线连接装置 4

部件简介(按示意图):

鼓风机(给气装置):用于在系统建立过度空气压力。包括以下主要组件:1 带有电动机传动的鲁茨三叶装置;2 调频传动装置,用于调节电动机转速;3 空气滤清器,用于净化进入给气装置的空气;4 温度传感器,用于控制压缩空气的温度;5 软线连接:铠装软管。

给气装置配置专门支架。

声波净化装置包括以下主要组件:1 调频脉冲发生器,用于以指定的频率建立声音脉冲; 2、3、4 共振管、锥体、补偿器,用于将声音脉冲从发生器送到锅炉中。

工作原理:

给气装置在系统中建立空气超压,进气过程以传动双位活门进行调节,然后空气进入脉冲发生器的工作室,在该工作室中脉动器的旋转式汽缸建立指定频率的声波。然后通过“管子锥体-补偿器”系统声音送到工作空间,以 悬挂系统安装到锅炉上,悬挂系统包括支架、松紧螺旋扣、滚子、钢绳及对重。

声波装置的安装与投入运行

2019年在已实现的项目合同框架之内进行了外包安装及安装调试工作,以便将声波装置准备而投入运行。

本装置安装位置:锅炉装置 800兆瓦,通量 2.1与2.2 金属结构按以下项目进行安装:“采用对流式竖井加热面声波净化系统”。

设备与金属结构的安装由顾客承担责任。

工作计划:

  • 按“采用对流式竖井加热面声波净化系统”项目检查金属结构与设备的安装。
  • 检查设备与控制工具的安装。
  • 签署证明可开始调试工作的技术鉴定书。
  • 接通电工技术设备与控制工具的电源及配电。
  • 进行调试工作。
  • 签署调试工作有关验收凭证。
  • 培训顾客的技术人员如何运行而维修本声波装置。

工作进程:

  • 在本项目检查过程中已检查:
  • 在43米和54米操作台的安装,分别是2.1和2.2通量。
  • 将锥体嵌入锅炉装置的状态。
  • 空气管路的安装:从给气装置安装位置至声波净化装置安装位置。
  • 用于给气装置平台的安装。
  • 电力箱的安装。
  • 电力电缆与测量检测仪表与自动化电缆的敷设。

检查设备的安装:

  • 安装给气装置,检查止回阀的安装是否正确。

给气装置是根据项目安装的,进一步是接通电动机的电源。

安装声波净化装置及随后的定心:

  • 带电动机的声音发生器
  • 共振管
  • 补偿器
  • 锥体

如安装是正确的,电动机的叶轮应当很容易 而无卡住地转动,这一个手段也可以用于检 查发生器的气缸轴承,如转动时,发生“咬 住”,那就需要进行维修,可能轴承发生故 障。

定心工作是通过调整松紧螺旋扣而进行的(图 3.1 前景),先需要平整共振管与锥体的轴, 然后检查补偿器与锥体的法兰盘互相位置,如未发现任何偏移,就可以将法兰盘互相对接。

安装悬挂系统及对重。

安装截止调节阀。

安装电子设备有关工作

供应者与顾客完成联合检查之后签署证明可开始调试工作的技术鉴定书。 下一个阶段是对调试进行准备工作,分别检查设备的机械部分与检查设备的电子部分。 检查设备的机械部分包括以下工作:

  • 检查丝扣连接。
  • 将双位活门接到控制空气总管。
  • 拉紧给气装置的皮带。
  • 确定给气装置的电动机正确的转动方向。
  • 吹洗空气总管,此时不得将软管连接到声音发生器,以便完成焊接安装工作之后防止 机械粒子的吸入。

电子部分包括:

  • 根据项目,接通测量检测仪表与自动化传感器,给气装置的调频传动及声音发生器的 电动机的调频传动。
  • 将给气装置通电。
  • 检查而拉刀所有电气接线。

完成准备工作之后,需要对设备进行精确调整,该调整属于设备调试大纲。

  • 调试大纲简介:
  • -检查控制系统。
  • -输入工作参数。
  • -以手动运转方式进行试运行。
  • -调整声音发生器。
  • -以自动运转方式进行试运行。
  • -最后修整设备的运转方式。

完成调试工作之后,顾客的技术人员已经过培训而掌握如何运行而维修本声波装置。 最后已签署调试工作有关验收凭证。

净化战略

起动声波净化装置之后,必须实行以下程序。此时,生产者的专门工程师应当已经完成设备的启动及声波净化系统的调整。为达到最佳净化有效性,需要在干净的锅炉开始运用本声波净化装置,因为保持表面清洁比净化现有的沉淀物简单得多。

烧毁煤炭之后会产生侵蚀性很高的灰烬。如该灰烬长时间留在换热表一但灰烬成为较硬,就有唯一方式能够消除它:就是普通机械净化。面上而不消除,灰烬开始硬化。气体温度更高,灰烬更快烧结成块,最后可能会成为更硬。

声波净化系统不具有超功率,所以在净化已硬化的沉淀物比不上烟灰吹除。声波净化系统具有的特性就是每几分钟在其范围之内有效地影响全部阶段,而烟灰吹除装置在这一点需要几个小时的运行,而且蒸汽射流只有在短时期内影响沉淀物。

几个月运行之后,锅炉内沉淀物成为相似混凝土。以混凝土为例,可以明显地展示声波净化系统的用途。混凝土以水泥粉制成。该水泥粉使混凝土硬成有力的物质。但如果将水泥粉倒出干的表面上,就很容易扫除它。同样地,最初煤灰沉积在锅炉对流阶段上,它是粉状的,所以可很容易得净化。由于时常运行,声波净化装置可以用净化能量消除粉状灰烬。

我们需要理解,AAT 代表说出减少烟灰吹除时,他们并不指的是同时减少烟灰吹除全部周期。

根据附上的程序,需要确定可累积腐蚀性沉淀物的阶段。

为达到最佳结果,建议遵循运行程序,该程序会提供关于声波净化系统工作的有效性及其优化方式的最有益的信息。此并不是绝对计算,还是需要与之前净化经验进行对比。对比时将使用在现有烟灰吹除装置的工作进度表基础上获得的历史结果。唯一的改变就是添加声波净化系统而已。获得锅炉生产能力有关数据之后,可以开始对烟灰吹除装置的工作进度表及操作周期进行修改。

对流式竖井加热面声波净化装置工作的分析

锅炉装置的对流式竖井加热面声波净化装置的工作

自 2020 年 1 月 28 日至 2020 年 6 月 19 日锅炉带有在 2 号通量上水节热器后面接通的声波净化装置而运行的(2.1 与 2.2 通量)。

第一阶段:自 2020 年 1 月 28 日至 2020 年 4 月 27 日

锅炉的对流式竖井加热面的吹洗工作制度(1.1、1.2、 2.1、2.2 通量):100%(每日 2 次)

按 2.1、2.2 通量声波系统的工作制度:周期的(60 秒周期=40 秒工作+20 秒吹除)

根据上述制度声波装置的被控制运行期:自 2020 年

1 月 28 日至 2020 年 4 月 27 日(83 天 -- 1991 小时)

第二阶段:自 2020 年 4 月 28 日至 2020 年 6 月 19 日

1 号锅炉的对流式竖井加热面的吹洗工作制度(1.1、 1.2、2.1、2.2 通量):50%(每日 1 次)

按 2.1、2.2 通量声波系统的工作制度:最大的(60 秒)根据上述制度声波装置的被控制运行期:自 2020 年

4 月 27 日至 2020 年 6 月 19 日(47 天 -- 1125 小时)

计算对流式竖井表面的热效能系数:热力工程系大纲中对流式一次蒸汽过热器与对流式二次蒸汽过热器(取决于工作时间) 2017-2020 年

自 2020 年 1 月 28 日至 2020 年 6 月 19 日锅炉带有在 2 号通量上水节热器后面接通的声波净化装置而运行的(2.1 与 2.2 通量), 自 2020 年 4 月 28 日至 2020 年 6 月 19 日:1 号锅炉的对流式竖井加热面的吹洗工作制度(1.1、1.2、2.1、2.2 通量):50%(每日 1 次),对流式一次蒸汽过热器、对流式二次蒸汽过热器及水节热器锅炉对流式竖井加热面未显出造渣作用的增强。对流式竖井表面的热 效能系数:对流式一次蒸汽过热器与对流式二次蒸汽过热器超过之前几年的指标。

2020 年声波净化工作期间锅炉对流式竖井(∆S 对流式竖井)空气动力阻力的变化

空气动力阻力的变化,1 与 2 通量,数据块中删除了装置电负荷从名义的 P=760 兆瓦 (±15 兆瓦)具有偏离的制度,而相应地有热负荷的偏离,被选的是稳定制度的范围。运行时两个烟气再循环风机都处于该范围之内。

与初期相比,锅炉对流式竖井(∆S 对流式竖井)空气动力阻力(1 与 2 通量)降低了∆ -9.7 公斤力/平方米,与 Q KOT BR 降低成正比,此证明两个分通量都没有可观的造渣现象。

2018-2019 年工作期间锅炉对流式竖井(∆S 对流式竖井)空气动力阻力的变化

根据数据块评定锅炉对流式竖井(∆S 对流式竖井)空气动力阻力的变化,1 与 2 通量,与 2020 年同样被选的是稳定制度的范围。

与初期相比,锅炉对流式竖井(∆S 对流式竖井)空气动力阻力(1 与 2 通量)几乎未发生变化,通量 1:∆ -1.1 公斤力/平方米,通量 2:∆ +0.5 公斤力/平方米,Q KOT BR 几乎没变条件下。

2020 年排烟机总消耗功率

与初期相比,2020 年 DS 总消耗功率降低了 750 千瓦,与 Q KOT BR 降低成正比,同时未发现前期显示的负载增长。

2018-2019 年排烟机总消耗功率

降低等效燃料消耗率

  • 根据锅炉工作指标的对比,与 2018-2019 年相比,2019-2020 年显出排出的烟气温度较低。
  • 整理之后,2018-2019 年排出的烟气温度为 191°C,2019-2020 年相关温度为 186°C。由于排出的烟气温度降低,随排出的烟气热量损失也降低 0.23%及 0.9 克/千瓦·小时。

可以指出,声波净化对锅炉加热面清洁度的影响决定排出的烟气温度的降低 5°C,同时 2020 年锅炉加热面没有之前的结渣决定燃料消耗率的降低。

声波净化装置的短期被控制运行期之内预期指标的实际指标
类别 声波化装置投入运行之后其有效性的期指 声波化装置投入运行之后其有效性的实际
对流式竖井加热面热交换的改善条件下,减少燃料消耗 0.7% 0.3%
减少排烟机的电负载 2% 1%
切断 2.1 与 2.2 通量对流式竖井的烟灰吹除装置 50% 50%

开始声波系统被控的运行之前 1 号锅炉的技术状态:维修之后 2040 小时。

经济有效性汇总表
节约的改善 节约类别 期指 实际 6 个月
对流层净化的改善 对流式竖井加热面热交换的改善条件下,降低燃料消耗 0.7%缩减= 7 314 805 卢布/每年 0.23%缩减(0.9 克/千瓦*小时)= 2 618 208 卢布
减少成本 减少排烟机的电负载 2%缩减= 402 777 卢布/每年 1%缩减= 261 031 卢布
电能+ M
减少锅炉净化工作的费用 50%缩减= 4 683 694 卢布/每年 4 683 694 卢布
减少对流的烟灰吹除装置的使用 减少对流式竖井吹扫装置的蒸汽消耗 50%缩减= 1 960 321 卢布/每年 267 933 卢布
减少对流的烟灰吹除装置的修理与维修费用(零件) 50%缩减= 7 746 000 卢布/每年
22 107 597 卢布/每年 10 977 738 卢布

对照表

1. 对比推荐声波净化装置与“小角”声波装置

小角 声波净化装置
频率范围 指定的特殊频率,60赫兹以上 频率以锅炉声学特性为准,一般40 赫兹以下
泛音 在第1、2、3谐波而产生的,分别是120/240/480赫兹对人类听觉全部可听清的(包括基本频率) 四分之一波共振器,大部分声音是在基波频率产生的
噪声对人类的影响 对本站人员及最近邻居均有风险 大部分是听不见的声音,对人员无风险,在站外不可听见
有效净化范围 直接在“小角”出口前面,在较深的管组及组件内透入程度不大,净化半径有限 空预器的管组及组件规模较大
净化方向 定向净化,需要对准需净化的区域 任何方向,声波净化装置前面与后面无所谓
机器数量 横着管组与管组之间多量机器 在全个对流式竖井只有两台机器,每个空预器配一个装置
运行 每个10分钟运行10秒(操作周期 1%以下) 一般是25%操作周期,可是如有需要,可以在100%操作周期条件下使用
燃料 天然气/液化气 专门给气装置提供的低压空气 (40~60千帕)
最终结果 管组之内不做净化 空预器:从气体入口从上往下进行净化,将沉淀物塞入组件之内 穿过几个管组进行均匀净化 空预器:从气体入口从下往上进行净化,逆烟道气的通量

2. 对比推荐声波净化装置与烟灰吹除装置

烟灰吹除装置 声波净化装置
有效净化范围 直接在蒸气射流出口前面,透入程度有限,最大效应 空预器的管组及组件规模较大
净化方向 定向净化,需要对准需净化的区域 任何方向,声波净化装置前面与后面无所谓
机器数量 横着管组与管组之间多量机器 在全个对流式竖井只有两台机器,每个空预器配一个装置
运行 每班一个以下,取决于关于烟道气 不透明度不稳定的顾虑 (操作周期4%以下) 一般是25%操作周期,可是如有需要,可以在100%操作周期条件下使用
燃料 高压蒸汽 专门给气装置提供的低压空气 (40~60千帕)
维修费用 较高 较低
管子/加热元件的侵蚀 较高
净化能量 高浓度的,超过干的沉淀物需要的能量 分布的而本质上被动的
可供净化力 较高,但是短期的,随一股流通过 较低,但在全个操作周期均不断的
所需机器 很多 用于对流式竖井1或者2台净化装置,用于空预器1台净化装置
最终结果 为完全清洁需要脱机净化 不需要脱机净化