燃煤鍋爐吹灰系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化

王曉暉, 張 杰

(1. 神華國(guó)華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司, 河南洛陽(yáng), 471100;2. 浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司, 浙江寧波, 3156120)

燃煤鍋爐吹灰系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化

王曉暉1, 張 杰2

(1. 神華國(guó)華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司, 河南洛陽(yáng), 471100;2. 浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司, 浙江寧波, 3156120)

對(duì)比了一臺(tái)600 MW機(jī)組燃煤鍋爐采用固定吹灰或選擇性吹灰對(duì)鍋爐安全與經(jīng)濟(jì)性的影響，分析了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了鍋爐進(jìn)行選擇性吹灰的策略和方案。實(shí)踐證明：根據(jù)各受熱面的實(shí)際情況，選擇不同的吹灰周期可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

鍋爐； 吹灰方式; 選擇性吹灰; 節(jié)能

鍋爐水冷壁結(jié)渣或積灰，會(huì)使鍋爐蒸發(fā)量降低，爐膛出口煙溫升高，引起過(guò)熱汽、再熱汽溫度升高，過(guò)熱器、再熱器管壁溫度升高；水冷壁嚴(yán)重結(jié)渣，會(huì)引起水冷壁各管或各管屏的吸熱量嚴(yán)重不均，甚至?xí)?dǎo)致水冷壁管壁超溫爆管。鍋爐煙道各受熱面管束積灰，會(huì)使過(guò)熱汽、再熱汽溫度降低，并使鍋爐排煙溫度升高，排煙損失增加。若局部積灰，會(huì)使過(guò)熱器、再熱器的熱偏差增大，影響過(guò)熱器、再熱器的安全。積灰還會(huì)增加管束的通風(fēng)阻力，使引風(fēng)機(jī)的電耗增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)限制鍋爐負(fù)荷。因此，受熱面積灰、結(jié)渣對(duì)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性有較大的影響。

受熱面積灰后，管壁溫度升高；鍋爐吹灰后，受熱面積灰被清除，管壁溫度下降。通過(guò)不同負(fù)荷下各受熱面的管壁溫度變化來(lái)分析鍋爐吹灰系統(tǒng)的布置是否合理、投運(yùn)方式是否有效，得出不同負(fù)荷下各受熱面的積灰、結(jié)渣的趨勢(shì)和速率，從而為優(yōu)化吹灰器的投運(yùn)方式提供參考。

1 吹灰器布置及吹灰方式

某600 MW機(jī)組的鍋爐爐膛吹灰器選用IR-3D型短吹，共有90臺(tái)；過(guò)熱器、再熱器和省煤器部位的受熱面選用IK-545型長(zhǎng)伸縮式吹灰器共56臺(tái)；爐前分隔屏部位選用IK-525型長(zhǎng)伸縮式吹灰器共4臺(tái)；空氣預(yù)熱器選用IK-AH500型吹灰器共4臺(tái)。吹灰器吹灰介質(zhì)為蒸汽：本體吹灰汽源取自分隔屏出口，空氣預(yù)熱器吹灰汽源取自屏式再熱器出口，輔汽作為備用。鍋爐右側(cè)吹灰系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1(左側(cè)鍋爐吹灰槍為單數(shù)，布置位置與右側(cè)相對(duì)應(yīng))。

圖1 吹灰系統(tǒng)布置圖(爐右側(cè))

神華煤具有低灰、低硫、中高熱值、高揮發(fā)分、易著火和易燃盡等優(yōu)點(diǎn)，但其灰熔點(diǎn)溫度低，易發(fā)生結(jié)渣；煤灰堿性氧化物含量高,積灰易板結(jié)。燃用神華煤的鍋爐受熱面極易發(fā)生結(jié)渣和積灰,具體表現(xiàn)在爐膛及高溫受熱面結(jié)渣比較嚴(yán)重,尾部受熱面的積灰比較嚴(yán)重。為減輕受熱面的結(jié)焦積灰，機(jī)組在投運(yùn)初期采用了每天對(duì)所有受熱面吹灰兩遍的固定吹灰方式。頻繁的吹灰造成再熱汽溫一直偏低，不僅浪費(fèi)了大量的吹灰蒸汽，增加了運(yùn)行人員的工作量；而且還削弱了各受熱面的金屬厚度，減少了鍋爐各受熱面的運(yùn)行壽命，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性都不利[1]。

為此將鍋爐吹灰方式調(diào)整為：每周四對(duì)鍋爐進(jìn)行全面吹灰，其他時(shí)間由運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷條件下的汽溫、壁溫和煙氣溫度變化趨勢(shì)判斷鍋爐各受熱面積灰結(jié)渣情況而進(jìn)行有選擇的吹灰。吹灰調(diào)整后半年，發(fā)現(xiàn)同負(fù)荷下2號(hào)鍋爐的排煙溫度較3號(hào)鍋爐偏高15 K左右，且鍋爐掉焦次數(shù)也明顯增多。為查明原因，對(duì)2臺(tái)機(jī)組一周內(nèi)吹灰執(zhí)行情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。

表1 吹灰執(zhí)行情況

從表1可以看出：3號(hào)鍋爐基本上能保證每天對(duì)受熱面進(jìn)行一次全面吹灰，空氣預(yù)熱器吹灰也較多；而2號(hào)鍋爐除了周四按規(guī)定全面吹灰以外，其他時(shí)段隨意性很大，少吹、重復(fù)吹現(xiàn)象較嚴(yán)重。對(duì)2號(hào)鍋爐進(jìn)行一周內(nèi)每天兩遍的連續(xù)吹灰后，發(fā)現(xiàn)2號(hào)鍋爐排煙溫度逐步下降并接近3號(hào)鍋爐排煙溫度，從而可確定導(dǎo)致2號(hào)鍋爐排煙溫度居高不下的主要原因是鍋爐吹灰不足，導(dǎo)致受熱面積灰結(jié)焦所引起的。

2 吹灰優(yōu)化試驗(yàn)及結(jié)論

2.1 吹灰方式優(yōu)化的必要性

鍋爐運(yùn)行中，吹灰器的投用次數(shù)有一個(gè)經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)。選擇性吹灰如果能得到有效推廣，可明顯減少鍋爐吹灰次數(shù)，提高設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性；但由于運(yùn)行人員對(duì)各受熱面積灰結(jié)渣情況的認(rèn)識(shí)和判斷缺少明顯的依據(jù)，再加上運(yùn)行小指標(biāo)競(jìng)賽的壓力，使得運(yùn)行人員及時(shí)、全面吹灰的動(dòng)力不足，從而會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中鍋爐各受熱面的吹灰時(shí)多時(shí)少，缺少一定的規(guī)律，不能保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至影響鍋爐的安全運(yùn)行。從經(jīng)濟(jì)和安全角度考慮，應(yīng)該對(duì)吹灰器的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化[1]。

2.2 吹灰試驗(yàn)

受熱面污染會(huì)影響傳熱效果，而通過(guò)吹灰可以有效降低污染，從而使得受熱面的壁溫上升[2]。為了尋找鍋爐受熱面在不同負(fù)荷下污染的規(guī)律，從而摸索出鍋爐的最優(yōu)吹灰方式，在保持負(fù)荷、風(fēng)量、擺角都不變的前提下分階段、分時(shí)間進(jìn)行了吹灰器投運(yùn)試驗(yàn)，通過(guò)監(jiān)視管壁壁溫的變化，分析不同負(fù)荷下受熱面的污染積灰程度和速度，得到了各受熱面的最佳吹灰周期。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2～表4。

表2 后屏過(guò)熱器受熱面吹灰前后溫差 K

表3 屏式再熱器受熱面吹灰前后溫差 K

表4 末級(jí)再熱器及末級(jí)過(guò)熱器受熱面吹灰前后溫差 K

同時(shí)，還進(jìn)行了600 MW負(fù)荷下的吹灰試驗(yàn)，根據(jù)機(jī)組帶滿負(fù)荷后大屏的平均溫升(大約65 K)和滿負(fù)荷下吹灰后的溫降，確認(rèn)了滿負(fù)荷下鍋爐的結(jié)焦速度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5及表6。

表5 56 m層打焦孔測(cè)量大屏溫度及大屏結(jié)焦情況

表6 45 m層看火孔處測(cè)量爐膛溫度 ℃

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得出以下結(jié)論：

(1) 11、12、13、14、15、16號(hào)吹灰槍處受熱面較易積灰，在間隔吹灰時(shí)間達(dá)到或超過(guò)12 h后，管壁溫度變化較大，所以需每隔12 h進(jìn)行吹灰。吹灰時(shí)間可以安排在白班和中班執(zhí)行。

(2) 5、6、7、8、17、18、19、20、45、46、47、48、49、50號(hào)吹灰槍處受熱面不易積灰，在間隔吹灰時(shí)間達(dá)到32 h后，壁溫才會(huì)出現(xiàn)明顯變化，所以每天吹灰一遍即可?？紤]到該部位吹灰時(shí)對(duì)負(fù)荷有一定的要求，可以安排在白班或中班執(zhí)行。

(3) 1、2、3、4、9、10號(hào)吹灰槍處受熱面位于折焰角部位容易結(jié)焦，所以吹灰頻率也不易太低。通過(guò)試驗(yàn)可以看出：在間隔吹灰時(shí)間達(dá)到15 h后，壁溫并沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化，同時(shí)由于此處吹灰槍對(duì)汽溫有較大的影響，所以吹灰可每天一次，吹灰時(shí)間安排在負(fù)荷較高的白班或者中班執(zhí)行。

(4) 尾部煙道區(qū)域不易積灰，此受熱面處吹灰槍(21～32，50～56)可兩天吹灰一遍，吹灰時(shí)間適宜安排在負(fù)荷較低的夜班執(zhí)行。

(5) 鍋爐爐膛及爐膛出口在高負(fù)荷階段結(jié)焦速度較快，在連續(xù)帶滿負(fù)荷達(dá)到2～3 h后增加爐膛兩層短吹，其他負(fù)荷段短吹每天全部投用一次即可。在夏、冬季高負(fù)荷期可適當(dāng)增加爐膛及爐膛出口處受熱面的吹灰，而在低負(fù)荷階段則可適當(dāng)減少爐膛及爐膛出口處受熱面的吹灰。

3 吹灰方式優(yōu)化后的節(jié)能效果

優(yōu)化以后的吹灰方式，不僅避免了機(jī)組吹灰時(shí)存在的多吹或少吹的各種不安全因素，還有效地減少了鍋爐的能耗，取得了一定的節(jié)能效果[2]。

新的吹灰方式相比于選擇性吹灰避免了鍋爐吹灰不足，保證了鍋爐的安全運(yùn)行，相較于固定次數(shù)吹灰，每?jī)商炜蓽p少投運(yùn)長(zhǎng)吹25臺(tái)。吹灰蒸汽參數(shù)為：壓力2.0 MPa、溫度435 ℃、焓3.35 MJ/kg，吹灰槍的蒸汽用量為95 kg/min，單根吹灰槍的投運(yùn)時(shí)間為8 min，鍋爐效率為94%左右，優(yōu)化方式下共可節(jié)省能耗67 712 MJ，折算成標(biāo)煤為2.305 t。所以，優(yōu)化后的吹灰方式每臺(tái)機(jī)組每天可節(jié)省標(biāo)煤1.153 t，按機(jī)組年運(yùn)行300 d計(jì)算，4臺(tái)機(jī)組每年可以節(jié)省標(biāo)煤1 383 t。

4 結(jié)語(yǔ)

吹灰試驗(yàn)是在不同的時(shí)間間隔下投入吹灰槍?zhuān)O(jiān)視吹灰槍投入后各受熱面的壁溫變化情況，從而發(fā)現(xiàn)鍋爐各受熱面的污染規(guī)律，尋找出了一套適合各臺(tái)鍋爐的吹灰槍投運(yùn)方式。

爐內(nèi)的結(jié)渣積灰情況與鍋爐運(yùn)行工況、煤種變化、制粉系統(tǒng)運(yùn)行以及鍋爐吹灰投用情況等密切相關(guān)，從試驗(yàn)的角度及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)吹灰優(yōu)化工作進(jìn)行了摸索和總結(jié)，如果能通過(guò)安裝一些測(cè)點(diǎn)來(lái)監(jiān)測(cè)受熱面的污染度，通過(guò)計(jì)算控制吹灰器的投入，可使得吹灰器的投入更加經(jīng)濟(jì)和有效。

[1] 衛(wèi)平寶. 超臨界鍋爐機(jī)組吹灰程控的優(yōu)化[J]. 安徽電力,2009,26(4):51-54.

[2] 高正陽(yáng),宋瑋,孫小柱,等. 電站鍋爐吹灰優(yōu)化中運(yùn)行參數(shù)與污染對(duì)熵產(chǎn)的協(xié)同作用規(guī)律[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2009,36(6):47-52.

Optimization on Sootblowing Mode of a Coal-fired Boiler

Wang Xiaohui1, Zhang Jie2

(1. Shenhua Guohua Mengjin Power Generation Co., Ltd., Luoyang 471100, Henan Province, China; 2. Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co., Ltd., Ningbo 315612, Zhejiang Province, China)

By comparing the effects of fixed sootblowing and selective sootblowing mode on safety and economy of a 600 MW coal-fired boiler, the option of selective sootblowing mode was recommended based on analysis of relevant test data. It has been found that, to reduce the energy consumption of the boiler, different sootblowing periods are to be adopted according to actual situation of various heating surfaces.

boiler; sootblowing mode; selective sootblowing; energy saving

2014-11-24

王曉暉(1978—)，男，工程師，主要從事電廠運(yùn)行管理和技術(shù)管理工作。

E-mail: yipco98@126.com

TK223.27

A

1671-086X(2015)04-0268-05