发电厂新技术应用

陈力

【摘 要】新技术应用在消除热电锅炉排出烟气对环境的影响和解决汽轮机组凝汽器结垢问题起到了良好的作用，从而提高了机组的发电量和设备运转率，减少了检修费用和降低了发电成本。

【关键词】超声波除垢；红外辐射；差动式簿膜微音器；尘过滤器

1.红外线气体分析器在热电锅炉的应用

CO分析仪是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的。在物理学中，我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，它们之间的差别只是波长（或频率）的不同而已。红外线属于不可见光波的范畴，它的波长一般在0.76-600μm之间（称为红外区）。而红外区通常又可分为近红外（0.73～1.5μm）、中红外（1.5-l0μm）和远红外（10μm以上），在300μm以上的区域又称为“亚毫米波”。近年来，红外辐射技术已成为一门发展迅速的新兴学科。它已经广泛应用于生产、科研、军事、医学等各个领域。

1.1红外辐射的产生及其性质

红外辐射是由于物体（固体、液体和气体）内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热而引起的，只有在绝对零度（-273.16℃）时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般的常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。红外线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m/s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。

气体对红外辐射也有不同程度的吸收，例如大气（含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等）就存在不同程度的吸收，它对波长为1～5μm，8～14μm之间的红外线是比较透明的，对其他波长的透明度就差了。而介质的不均匀，晶体材料的不纯洁，有杂质或悬浮小颗粒等，都会引起对红外辐射的散射。

为了能够更好的消除锅炉排出烟气对空气的影响和起到良好的环保作用。电厂#2锅炉安装了CO分析系统，分析锅炉尾部烟道处的烟气CO含量。

1.2 CO分析系统的组成

CO系统机柜由样气预处理系统、分析仪器、校准系统组成。由以下设备组成：QGS-08D型红外线气体分析器、N9KPE型抽气泵、压缩机冷却除水器、尘过滤器、取样探头等设备。采用日本公司生产的PLC作为核心控制，在PLC控制相应部件的作用下，对系统两处采样点进行自动采样、自动反吹、自动排水等自动控制功能。

1.3 CO分析系统机柜工作原理

取样探头安装在锅炉尾部烟道上。锅炉正常工作时，采样点的样气首先在取样探头处初步除尘，在取样泵的带动下，经过取样管进入 分析机柜内。经过取样电动球阀后进入储水罐中除去水份，经尘过滤器除去细小粉尘，剩余再经过压缩机制冷器进一步除去样气中的水份，一部分气体由制冷罐放空，适量的气体进仪表检测。采样周期结束后，系统自动切换到30秒的反吹周期。反吹结束后，切换到取样周期。

1.4 QGS-08D型红外线气体分析器的工作原理

QGS-08D型红外线气体分析器属于不分光式红外线分析器，检测器采用簿膜微音器，由两个吸收室组成，二者互相气密，光学上是串联的，先进入辐射的成为前吸收室，后面的称为后吸收室。前吸收室由于较短主要吸收谱带中心的能量，而后吸收室吸收余下的两侧能量，检测器的容积设计使前后吸收的能量相等，从而使两气室内气体受辐射产生相等的压力脉冲。当被分析气体进入气室的分析边时，谱带中心的红外辐射在气室中首先被吸收，导致前吸室的压力脉冲减弱。因此，压力平衡被破坏，所产生的脉冲通过毛细管加在差动式簿膜微音器上，被转换为电容的变化。通过放大器把这些变化成与浓度成比例的直流测定值。（见图1）

1.5除尘器联动过程

当CO含量超过2%时，发出CO含量超标声光报警信号，提示运行人员改变运行方式；当CO含量超过3%时，电除尘器跳闸、停止工作，此时，锅炉工况发生改变。

该分析系统能够连续自动监测锅炉尾部烟道中CO的含量。起到良好的除尘、和环保效应。

2.超声波防垢除垢器在余热发电凝汽器的应用

宏达公司7MW余热电站汽轮机组凝汽器（凝汽器的作用是将在汽轮机中做完功的排汽冷却凝结成优质水重新送回锅炉循环使用），在机组运行二、三个月后，凝汽器（凝汽器参数：换热面积：1000m2，凝汽器内铜管：2800根）内管壁结垢0.8-0.9mm，严重影响汽轮机的真空度从而降低发电机负荷，机组运行四个月内必须对凝汽器管壁进行高压水清洗（每年平均进行三次清扫），从而保证机组的真空度，使发电机组能正常带电负荷运行。而且在机组正常运行中，每天必须在循环水中添加100kg的化学药品，以减少凝汽器管壁的结垢量。

为了更好的解决余热电站汽轮机组凝汽器结垢问题，提高机组的运转率，通过对湖北瑜晖电子科技有限公司生产的YHCG超声波防垢除垢器产品的了解并与其公司技术人员进行技术交流，在解决凝汽器结垢问题上，该公司能够在不加化学药品的情况下，解决凝汽器管壁结垢问题。因此决定在余热电站凝汽器甲、乙侧进水管路及凝汽器本体上各安装两套YHCG超声波防垢除垢器。

超声波除垢的原理是超声波除垢器在凝汽器水室流动的循环水中产生超声波振动，在超声波振动下循环冷却水产生许多真空气泡。这些气泡的周围，如同许多的晶体中心，在水中开始形成硬盐等结垢物质（钙镁离子等），形成细小的沙状物。受热表面上的振动使金属与水之间产生高速微流和空化效应，即超声波形成气泡后突然破裂（闭合）的瞬间能产生超过1000个大气压力，这种连续不断产生的瞬间高压强烈冲击物件表面，破坏垢类生成和管壁沉积的条件，阻碍了这些沙状物在管壁上的沉淀。使循环冷却水中尚未结晶的盐及已结晶后难溶解的盐形成悬浮状态，不存留在设备管壁表面，被冷却水流带走，进入循环水池进行沉淀，以达到防垢之目的。

安装YHCG超声波防垢除垢器后，将循环水加药（阻垢剂）停止添加。在机组运行期间，机组的真空度（真空度高，发电机组的发电汽耗小，反之，增大；余热锅炉产出的蒸汽量是恒定的。所以，机组真空度的高低，决定发电负荷的大小）没有降低，在水泥窑正常的情况下，发电负荷实现了最大产能。循环水的排放量也有所降低，由每周2、3次的排放，降低为每2周进行一次排放。

通过三个月的试运行，凝汽器端差、循环水进出口温差、凝汽器真空都在合格范围内，机组没有因凝汽器结垢而影响发电量。为了验证凝汽器是否结垢，2011年10月凝汽器开盖进行了检查，凝汽器管壁光洁无结垢，通过对运行参数及管壁的检查结果，达到了预期效果，提高了机组的发电量减少了检修费用，提高了设备运转率降低了发电成本。为余热电站能够更好的完成全年生产任务，提供了保障。

试用前机组数据及试用后的效果列表如下：

节约费用的统计及效益

余热电站每年清扫凝汽器的费用为每次5万元，循环水加药费用每年30万元，通过安装YHCG超声波防垢除垢器后，每年的凝汽器清扫由每年3次改为1次，循环水加药的费用降低为5万元。每次凝汽器的清扫时间为5天，清扫次数的减少，机组的运转率提高，发电量也就有所增加，按每天发电量为12万KWh计算，增加发电量为120万KWh。按0.43元/kwh计算：约51.6万元。全年节约费用总计：106.6万元。 [科]