電站鍋爐蒸汽吹灰運(yùn)行系統(tǒng)的優(yōu)化分析

胡錦標(biāo)

摘 要：首先對(duì)鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后針對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了合理的改造方案，最后簡(jiǎn)析了改造后系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及其解決對(duì)策，以期為有關(guān)方面提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：鍋爐；蒸汽吹灰器；受熱面；吹灰汽源

中圖分類號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.134

蒸汽吹灰器是最新研發(fā)的一種全新的、革命性的清除各種鍋爐積灰的設(shè)備。在電站鍋爐的實(shí)際工作中，蒸汽吹灰器是必備的。然而，在蒸汽吹灰系統(tǒng)的運(yùn)行中仍存在著一些問(wèn)題，影響了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改造?；诖?，本文主要對(duì)電站鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行了分析，希望能為有關(guān)方面提供一定的幫助。

1 鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前，蒸汽吹灰器在電站鍋爐上的應(yīng)用非常廣泛，其工作原理是：利用具有一定壓力和溫度的過(guò)熱蒸汽對(duì)積灰受熱面進(jìn)行吹掃，以達(dá)到清除積灰的目的，保證受熱面的安全運(yùn)行，提高受熱面與煙氣的換熱效果。

某電廠每臺(tái)鍋爐本體部分有96臺(tái)爐膛吹灰器布置在爐膛部分，46臺(tái)長(zhǎng)伸縮式吹灰器布置在爐膛上部、對(duì)流煙道、尾部煙道省煤器區(qū)域，4臺(tái)伸縮式雙介質(zhì)吹灰器布置在空預(yù)器煙氣側(cè)進(jìn)、出口端。鍋爐本體吹灰汽源取自后屏過(guò)熱器出口集箱，在額定工況下，蒸汽溫度為508 ℃，壓力為25.8 MPa。吹灰蒸汽需經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓，減壓閥前管路上布置有手動(dòng)截止閥和電動(dòng)截止閥作關(guān)閉汽源用，減壓閥后管路上設(shè)有一只安全閥，以防吹灰蒸汽超壓。

2 問(wèn)題的提出與分析

由于鍋爐蒸汽吹灰用的蒸汽一般為高壓力的過(guò)熱蒸汽，因此容易出現(xiàn)閥門磨損快，導(dǎo)致蒸汽泄漏，受熱面吹損，吹灰蒸汽焓值高，熱能損失大等一系列問(wèn)題。

2.1 閥門磨損快，導(dǎo)致蒸汽泄漏

鍋爐本體吹灰汽源取自后屏過(guò)熱器出口集箱，而后屏過(guò)熱器出口集箱蒸汽參數(shù)較高，吹灰調(diào)節(jié)閥前后壓差較大（約23 MPa），吹灰調(diào)節(jié)閥工作環(huán)境惡劣，使得吹灰調(diào)節(jié)閥磨損較快，容易造成吹灰調(diào)節(jié)閥泄漏，閥門磨損加劇，增加了維護(hù)成本。

2.2 受熱面吹損

由于個(gè)別吹灰提升閥不嚴(yán)密，增加了受熱面被吹損的概率，從而對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅。

2.3 吹灰蒸汽焓值高，熱能損失大

鍋爐本體吹灰汽源取自后屏過(guò)熱器出口集箱，在額定工況下，蒸汽壓力為25.8 MPa，溫度為508 ℃，焓值較高，蒸汽經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后，閥后壓力為2 MPa，由等效熱降法可知，蒸汽損失較大。因此，采用后屏過(guò)熱器出口集箱的高參數(shù)作為吹灰汽源，降低了熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，具體如表1所示。

3 解決方案

3.1 吹灰系統(tǒng)對(duì)汽源的要求

根據(jù)吹灰器制造廠家對(duì)吹灰汽源壓力、溫度的要求來(lái)選擇吹灰汽源。具體要求為：①爐膛吹灰器壓力為0.8～1.5 MPa，溫度不超過(guò)370 ℃；②空預(yù)器吹灰器壓力為1.0～1.5 MPa，溫度不超過(guò)380 ℃；③長(zhǎng)伸縮式吹灰器壓力為1.0～1.5 MPa，溫度不超過(guò)380 ℃。由于爐膛和煙道吹灰蒸汽至少有80 ℃的過(guò)熱度，空預(yù)器吹灰至少有130～150 ℃的過(guò)熱度，因此，爐膛與煙道吹灰蒸汽溫度應(yīng)在280～380 ℃之間，空預(yù)器吹灰需要有350 ℃以上的過(guò)熱度。

3.2 兩種汽源的對(duì)比分析

根據(jù)上述要求，對(duì)擬選定的兩種汽源進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如下。

表2所示為不同負(fù)荷下低再進(jìn)口蒸汽節(jié)流到2 MPa時(shí)的溫度。

表3所示為不同負(fù)荷下低再出口蒸汽節(jié)流到2 MPa時(shí)的溫度。

3.3 吹灰汽源的選定

如果選用低溫再熱汽進(jìn)口汽源，優(yōu)點(diǎn)是降壓后的汽溫不超過(guò)450 ℃，不需要減溫水裝置；缺點(diǎn)是汽溫偏低，過(guò)熱度低，不能滿足空預(yù)器吹灰過(guò)熱度的要求。

如果選用低溫再熱汽出口汽源，優(yōu)點(diǎn)是該汽源參數(shù)能滿足爐膛、煙道和空預(yù)器吹灰降壓后過(guò)熱度要求；缺點(diǎn)是降壓后汽溫超過(guò)450 ℃，需要增加減溫水裝置，且改造后經(jīng)濟(jì)性并未得到提升。

從安全性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，將吹灰汽源改為取自低溫再熱器進(jìn)口的蒸汽，壓力為4.4 MPa，溫度為327 ℃，同時(shí)保留后屏出口汽源，供空預(yù)器吹換切換時(shí)使用。這樣的改造可同時(shí)滿足空預(yù)器吹灰、煙道和爐膛吹灰降壓后過(guò)熱度的要求，且經(jīng)濟(jì)性較好。

在原后屏過(guò)熱器出口吹灰汽源管道處加裝手動(dòng)隔離閥和電動(dòng)切換閥，再在低溫再熱進(jìn)口蒸汽母管上開口，將裝設(shè)管道接至原鍋爐本體吹灰母管，并將吹灰汽源改為取自低溫再熱器進(jìn)口的蒸汽。

4 改造效果分析

改造后的吹灰汽源取自鍋爐低溫再熱器進(jìn)口蒸汽母管，蒸汽參數(shù)降低，吹灰蒸汽系統(tǒng)吹灰閥門的工作環(huán)境得到了大大改善，閥門泄漏故障大大減少。更重要的是，在改造后，吹灰器的熱能消耗明顯降低，取得了安全、經(jīng)濟(jì)雙重效益。

4.1 減少吹灰調(diào)節(jié)閥泄漏，降低維護(hù)成本

通過(guò)對(duì)改造后的吹灰系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)可知，在改造后，吹灰蒸汽的各項(xiàng)參數(shù)完全滿足鍋爐蒸汽吹灰的要求。具體體現(xiàn)在以下兩方面：①由于吹灰調(diào)節(jié)閥前后壓差減小，調(diào)節(jié)閥工作環(huán)境得到改善，吹灰調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏故障大大減少，運(yùn)行安全性提高，維護(hù)成本降低；②吹灰汽源參數(shù)降低，通過(guò)減壓損失的熱能也大大減少，吹灰器本身消耗的熱能降低，從而提升了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

4.2 降低受熱面吹損故障，延長(zhǎng)使用壽命

汽源改造后，吹灰閥門泄漏的概率降低，鍋爐受熱面被吹損的概率大大降低，鍋爐安全性提高。另外，將吹灰汽源改為取自低溫再熱器進(jìn)口的蒸汽后，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷從100%降至50%時(shí)，吹灰母管蒸汽溫度僅變化了46 ℃，減少了金屬的熱疲勞，延長(zhǎng)了其使用壽命。

4.3 節(jié)能分析

根據(jù)鍋爐吹灰控制邏輯，可計(jì)算出吹灰耗汽量為37.04 t/d。改變吹灰汽源后，對(duì)照改變前、后的吹灰蒸汽壓力和溫度（降壓前），根據(jù)焓熵圖，鍋爐本體吹灰蒸汽參數(shù)焓值由3 316 kJ/kg下降至3 022 kJ/kg，焓值下降了10 889 760 kJ[（3 316 kJ/kg-3 022 kJ/kg）×37 040 kg=10 889 760 kJ]，換算為功，相當(dāng)于多發(fā)電1 361.22 kW·h（10 889 760 kJ/3 600×45%=1 361.22 kW·h）。機(jī)組年運(yùn)行按330 d計(jì)算，一年節(jié)約的熱能用于發(fā)電449 202.6 kW·h （1 361.22 kW·h×330=449 202.6 kW·h）。

按上網(wǎng)電價(jià)0.433元/kW·h計(jì)算，每年每臺(tái)爐可創(chuàng)收益19.45萬(wàn)元（449 202.6 kW·h×0.433元/kW·h=194 504.725 8元≈19.45萬(wàn)元），2臺(tái)機(jī)組一年可創(chuàng)收益38.9萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 改造后系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其解決對(duì)策

5.1 空預(yù)器吹灰問(wèn)題

鍋爐在啟動(dòng)期間處于油、煤混燒的狀態(tài)，再加上此時(shí)燃料的燃盡率較低，很多未燃盡的油、煤燃料會(huì)聚集在空預(yù)器的蓄熱元件上。這時(shí)，必須對(duì)空預(yù)器連續(xù)吹灰。將蒸汽吹灰汽源改為低再進(jìn)口蒸汽后，低再進(jìn)口蒸汽參數(shù)無(wú)法滿足空預(yù)器吹灰要求。此時(shí)，可將鄰機(jī)輔汽作為吹灰汽源。

選用低再進(jìn)口汽源的缺點(diǎn)是汽溫偏低、過(guò)熱度小，不能滿足空預(yù)器吹灰過(guò)熱度的要求，存在因吹灰蒸汽過(guò)熱度較低而導(dǎo)致空預(yù)器堵塞的可能。解決對(duì)策：保留后屏過(guò)熱器汽源，供空預(yù)器、管道及閥門吹灰用，當(dāng)空預(yù)器進(jìn)出口煙氣壓差超過(guò)一定值時(shí)，將空預(yù)器吹灰汽源切換至后屏過(guò)熱器蒸汽，并通過(guò)編制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)吹灰汽源的切換，但要注意先進(jìn)行暖管和疏水。

5.2 吹灰蒸汽壓力波動(dòng)問(wèn)題

低溫再熱蒸汽壓力是隨機(jī)組負(fù)荷的變化而變化的，因此，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，可能導(dǎo)致吹灰蒸汽壓力波動(dòng)。解決對(duì)策：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，可采取滑壓運(yùn)行方式。這樣，既可以提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，又可以維持低溫再熱蒸汽的壓力。因此，將低溫再熱蒸汽作為吹灰汽源還是比較穩(wěn)定的。

6 結(jié)論

綜上所述，蒸汽吹灰系統(tǒng)對(duì)電站鍋爐的正常工作有著極為重要的意義。因此，我們必須要保障蒸汽吹灰系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的分析，并做好蒸汽吹灰系統(tǒng)的改造工作，以提高鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕