보일러 튜브 청소를 위한 폭발파 활용

다소 표준적인 역청탄에서 서부 석탄으로 전환하는 공장이 직면한 가장 큰 놀라움 중 하나는 슬래깅과 파울링의 증가입니다. 많은 발전소에서는 이전 석탄보다 Powder River Basin(PRB) 석탄에서 훨씬 더 많은 오염이 발생한다고 보고했습니다. 더 많은 오염에 대처한다는 것은 일반적으로 수트블로워의 수, 유형 또는 위치를 수정하고 작동 빈도를 높이는 것을 의미합니다. 증기 발생기의 열역학적 모델을 사용하여 청소 유형과 빈도를 예측하는 다양한 자동화 시스템도 사용할 수 있습니다. 다른 사람들은 튜브 표면을 청소해야 할 때 "보고"하기 위해 가스 경로의 센서를 사용합니다. 거의 10년 동안 변함없는 한 가지는 수트블로잉의 메커니즘이었습니다.

가스 통과 표면 청소 방법을 제대로 갖추지 못하면 비용이 많이 듭니다. 재가 쌓이면 증기 발생기가 덜 효율적으로 작동하게 됩니다. 이는 더 많은 연료가 연소되고 죽음의 나선이 시작된다는 것을 의미합니다. 문제는 모든 보일러, 연료 및 운영 시나리오가 고유하며 일반적으로 효과적이려면 맞춤형 솔루션이 필요하다는 것입니다. 올바른 조합이 어려울 수 있습니다. 낮은 효율성 수준은 전체 압력 강하, 배출 가스 온도 및/또는 팬 전력의 증가로 나타납니다. 추가적인 튜브 침식 및 누출; 지속적인 높은 O&M 비용; 청소만을 위한 계획되지 않은 가동 중단이 더 자주 발생합니다. 이것이 귀하의 공장과 같다면 귀하가 찾고 있는 솔루션이 우리에게 있을 수도 있습니다.

약 5년 전 미국 발전산업에 새로운 기술이 도입됐다. 이는 초음속 항공기에 전력을 공급하는 데 사용되는 Pratt & Whitney의 펄스 폭발 엔진에서 파생된 폭발 청소를 사용합니다(그림 1). 미래 지향적인 펄스 폭발 엔진을 개발하는 엔지니어들은 이 기술이 수년 내에 등장할 가장 새로운 보일러 청소 기술로서 전력 산업으로 옮겨갈 것이라고는 예상하지 못했습니다. 새로운 ShockSystem 폭발 청소 연소기(그림 2)는 장치가 오프라인일 때 다이너마이트나 폭발 코드를 사용하는 것과는 아무런 관련이 없습니다. 이는 여전히 사용되는 가장 침습적인 청소 방법입니다. 또한 음파나 물대포와 같은 다른 온라인 청소 시스템 옵션도 언급하지 않습니다.

1. 충격파. 이것은 우주선에 동력을 공급하는 펄스 폭발 엔진에 대한 예술가의 개념입니다. 개념은 간단합니다. 연료/산화제 혼합물이 튜브를 채우고 점화됩니다. 급속 연소는 음속의 최대 8배 속도로 실린더를 통과하는 폭발 파동으로 전환됩니다. 가스가 팽창할 시간이 되기 전에 연소가 완료됩니다. 그 결과 발생하는 폭발 압력은 차량의 추력으로 변환됩니다. 제공: NASA 마샬 우주 비행 센터

2. 간단한 시스템 설계. 온라인 보일러 청소에 사용되는 일반적인 Pratt & Whitney ShockSystem 연소기. 제공: 프랫 앤 휘트니 MMI

폭발을 일으키는 과정은 연료와 산화제의 혼합물을 챔버에 주입하고, 이 혼합물을 점화하고, 결과적인 연소 파동을 폭발 파동으로 전환한 다음, 다음 주기를 준비하기 위해 공기로 퍼지하는 것으로 구성됩니다(그림 3). 폭발파는 연소실 내에서 초음속으로 이동하다가 연소실을 벗어나면 개방된 공간(또는 보일러와 같은 대형 구조물 내)으로 전파되면 빠르게 폭발파로 붕괴됩니다. 압력파, 압력 펄스 또는 간단히 충격파라고도 알려진 폭발파는 보일러의 백패스에서 소결된 재와 소결되지 않은 재를 제거하는 데 필요한 에너지를 가지고 있습니다. 이 압력파는 튜브 침식에 부정적인 영향을 거의 또는 전혀 미치지 않으며 필요한 작동 주파수는 어쿠스틱 혼의 주파수보다 훨씬 낮습니다.

3. 내부 작업. 이 그림은 ShockSystem 작동 주기를 보여줍니다. 출처: 프랫 & 휘트니 MMI

폭발 청소는 연소기 출구에서 전방향으로 전파되는 폭발파를 생성합니다. 현재까지 모든 애플리케이션은 보일러 벽 외부에 설치되었으며 관통부를 통해 폭발파를 유도합니다. 이러한 애플리케이션은 포지티브 및 균형 통풍 보일러 모두에 설치되었습니다. 이러한 설치 유형의 장점은 연소실을 보일러 벽을 따라 설치하거나 작동 중 랜스 튜브가 휘어지거나 막히거나 파손되어 랜스 튜브가 손실될 위험 없이 외부 구조물 주위로 배선할 수 있다는 것입니다. 보일러 운영자가 볼 수 있는 또 다른 주요 이점은 압력파가 온라인으로 제어 및 적용되어 불필요한 가동 중단을 제거한다는 것입니다. 튜브 침식에 대한 장기적인 영향은 최소화되고, 공장 배출이 낮아지고, 출구 가스 온도가 낮아지고, 전체 보일러 효율이 높아집니다.