智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)在1039MW機組中的應用

董瑞信，白國華，石長江

（1.山東泓奧電力科技有限公司，濟南 250101；2.華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州 261441）

智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)在1039MW機組中的應用

董瑞信1，白國華2，石長江1

（1.山東泓奧電力科技有限公司，濟南 250101；2.華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州 261441）

針對1039MW超超臨界機組鍋爐的運行狀況，在建立數(shù)據(jù)傳輸物理鏈接通道和軟件監(jiān)測模型的基礎上，根據(jù)試驗和試運行期間的吹灰報警規(guī)律，提出智能吹灰整體方案，增強了系統(tǒng)的操作性能，提高了機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

電站鍋爐；智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)；報警；監(jiān)測；吹灰方案

0 引言

山東泓奧電力科技有限公司根據(jù)多年來在300 MW及600MW級機組實施智能吹灰優(yōu)化的經(jīng)驗，嘗試在1 000MW級及以上超超臨界機組中應用智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)，建立科學的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和鍋爐受熱面智能吹灰優(yōu)化報警模型，并在試驗和試運行的基礎上，總結出切實可行的鍋爐受熱面吹灰優(yōu)化指導方案。在確保換熱特性有所提高的前提下，最大限度地降低吹灰頻次，減少對鍋爐過熱器、再熱器等各對流受熱面的吹損，減少吹灰蒸汽耗損，降低排煙溫度，改善機組運行參數(shù)。

1 機組概況

山東泓奧電力科技有限公司1 039MW超超臨界機組鍋爐為直流鍋爐，∏型結構、一次中間再熱、平衡通風；采用中速磨煤機正壓直吹冷一次風機制粉系統(tǒng)，配置6臺中速磨煤機；采用旋流煤粉燃燒器，尾部雙煙道，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫調(diào)節(jié)過熱汽溫；采用三分倉容克式回轉(zhuǎn)式空氣預熱器和干式鋼帶排渣機。每臺鍋爐前、后墻各布置3層旋流煤粉燃燒器，每層8個旋流燃燒器。

2 智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)建模原理及通信連接

2.1 建模原理

采用污染率表征受熱面的積灰污染狀態(tài)。根據(jù)機組鍋爐的運行狀況，以能量守恒定律、傳熱學和工程熱力學原理為基礎，建立鍋爐整體及局部軟測量模型以及統(tǒng)計回歸、模糊邏輯數(shù)學、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等分析運算體系，利用數(shù)據(jù)庫中工質(zhì)側(cè)參數(shù)、省煤器后煙氣側(cè)參數(shù)和空氣預熱器（以下簡稱空預器）進、出口溫差或進、出口壓差，按照飛灰可燃物及排煙氧量軟測量模型，首先進行鍋爐各項熱損失和熱效率的計算，繼而從省煤器出口開始，逆煙氣的流程逐段進行各受熱面的污染率計算，建立起對流受熱面污染模型、爐膛污染模型和空預器污染模型。實現(xiàn)對大屏過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器、低溫再熱器、低溫過熱器、省煤器及空預器平均污染程度的實時監(jiān)測，綜合考慮效率提高、蒸汽損失、金屬管壁壽命消耗、吹灰次數(shù)以及吹灰強度等的影響，以吹灰操作的方便、可行為前提，提出機組整體吹灰優(yōu)化策略，指導運行人員進行吹灰操作。系統(tǒng)同時計算并顯示爐膛出口、大屏過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器、低溫再熱器、低溫過熱器、省煤器出口煙氣平均溫度，實現(xiàn)對各受熱面進、出口煙氣溫度的在線監(jiān)測。

2.2 物理連接及通信

吹灰優(yōu)化服務器與電廠火電廠管理信息系統(tǒng)（MIS）、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）通過以太網(wǎng)交換機、光纖盒及光纖進行物理連接，連接方式如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)物理連接及通信

系統(tǒng)軟件通過讀取MIS數(shù)據(jù)庫實時運行數(shù)據(jù)，進行鍋爐各受熱面污染潔凈因子的實時計算、鍋爐主要性能參數(shù)及內(nèi)部溫度分布的在線顯示、吹灰優(yōu)化策略智能分析、污染面潔凈因子數(shù)據(jù)庫管理等，實現(xiàn)各受熱面污染程度的可視化和按需吹灰的智能化。優(yōu)化結果返回到SIS數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)回寫與傳輸。在SIS中可以查看優(yōu)化的結果，供運行人員指導吹灰過程。

3 吹灰器概況及主要功能畫面

3.1 吹灰器概況及分組

機組提供了82支爐膛吹灰器、52支長吹灰器（其中IK01，IK03，IK07，IK09，IK10故障，未投入）以及4支空預器吹灰器。吹灰器分為6組：第1組對應屏式過熱器，對應的吹灰槍為長吹IK01～IK10；第2組對應高溫過熱器，對應的吹灰槍為長吹IK11～IK18；第3組對應高溫再熱器，對應的吹灰槍為長吹IK19～IK28；第4組對應低溫過熱器和低溫再熱器，對應的吹灰槍為長吹IK29～IK34，IKEL01～IKEL08，IKEL13～IKEL14；第5組對應省煤器，對應的吹灰槍為長吹IKEL09～IKEL12，IKEL15～IKEL18；第6組對應空預器A／B，對應的吹灰槍為AH01～AH04。

3.2 吹灰優(yōu)化報警模擬畫面

吹灰優(yōu)化報警模擬畫面中顯示了鍋爐水平煙道及豎井煙道受熱面污染的實時狀態(tài)，污染狀態(tài)分為重度污染和輕度污染。受熱面重度污染將顯示紅色報警，提示吹灰，紅色報警處顯示受熱面對應的吹灰器，若幾個受熱面同時報警，按煙氣流程進行吹灰；受熱面輕度污染將顯示藍色，說明受熱面污染較輕，暫時不需要吹灰。

3.3 受熱面煙氣監(jiān)測畫面

圖2顯示了鍋爐水平煙道各受熱面進、出口煙氣溫度的實時計算值，該計算60 s進行1次，具有很強的實時性，較為準確地反映了各受熱面的煙氣溫度情況，可作為鍋爐運行調(diào)整、操作的依據(jù)。

4 智能吹灰優(yōu)化方案

為減輕運行人員及現(xiàn)場維護人員的工作量，系統(tǒng)根據(jù)試驗期間各受熱面的積灰增長特性和試運行期間表現(xiàn)出來的吹灰報警規(guī)律，總結出以下吹灰方案。

（1）爐膛短吹IR01～IR82建議在每天06：00—09：00期間進行吹灰。

（2）空預器吹灰器AH01／AH02建議在每天05：30—08：00期間完成第1次吹掃，吹灰時長維持28min不變。

（3）水平煙道吹灰器IK01～IK28在爐膛短吹IR01～IR82吹完后接著吹掃，12：00前完成吹掃。

（4）轉(zhuǎn)向室及豎井煙道吹灰器IK29～IK34，IKEL01～IKEL18在水平煙道吹掃完成后接著吹掃。

（5）空預器AH01／AH02，AH03／AH04在以上吹掃完成后順序進行，每天17：00左右開始吹掃。AH3／AH4的吹灰時長調(diào)整為45min，AH1／AH2的吹灰時長維持28min不變。

（6）負荷低于700MW長時間運行時，建議著重進行省煤器和低溫過熱器的吹灰。

圖2 鍋爐受熱面煙氣監(jiān)測模擬圖

5 試運行數(shù)據(jù)處理及分析

5.1 數(shù)據(jù)處理方式

對比分析試運行期間（按吹灰優(yōu)化方案吹灰）及試運行前（按優(yōu)化前吹灰方式吹灰）機組平均參數(shù)，系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)全部來源于MIS數(shù)據(jù)庫，為現(xiàn)場測量元件的實測值。取全天24 h的數(shù)值，每10 s取值1次，每天共計8640條。

數(shù)據(jù)處理方式：除機組功率和環(huán)境溫度外，同一參數(shù)采用多測點的負荷加權平均值，以消除負荷對參數(shù)的影響。以主蒸汽溫度為例，平均值tav按下式進行計算

式中：i為第i條記錄數(shù)據(jù)；n為記錄的總數(shù)；ti為第i條記錄的主蒸汽溫度；Pi為第i條記錄的負荷。

空預器出口排煙溫度由于受進口風溫及暖風器的影響，根據(jù)GB 10184—1988《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》中的規(guī)定進行處理。

5.2 數(shù)據(jù)分析

＃1鍋爐試運行前、后12 d平均參數(shù)對比見表1。

表1＃1鍋爐試運行前、后12 d平均參數(shù)對比

由表1可以看出：主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度都相應提高，主減溫水流量降低，再熱蒸汽減溫水流量有所增加，修正后排煙溫度降低1.81℃，每天吹灰減少36.59支·次。

6 結論

（1）經(jīng)過試驗和試運行觀察，系統(tǒng)穩(wěn)定，建立的物理鏈接通道和軟件監(jiān)測報警模型可行。

（2）根據(jù)監(jiān)測報警模型和試運行情況，該吹灰優(yōu)化方案對吹灰時機的整體選擇較為恰當，受熱面換熱效果良好，主蒸汽和再熱蒸汽的平均溫度有所提高，主減溫水量減少，排煙溫度有所降低，機組整體運行參數(shù)得到優(yōu)化。

（3）吹灰器投運次數(shù)明顯減少，對受熱面的吹損相應減輕，有利于鍋爐受熱面的保護。

（4）吹灰優(yōu)化方案針對性強、操作方便，克服了超超臨界機組鍋爐吹灰的盲目性，避免了受熱面的過度吹掃及吹掃不足，減少了吹灰蒸汽損耗。

［1］朱予東，閆維平，高正陽，等.600MW機組鍋爐對流受熱面污染狀況實驗與吹灰優(yōu)化［J］.動力工程，2005，25（2）：196-200.

［2］李洪濤，董瑞信，冷成崗，等.1 000MW超超臨界機組鍋爐優(yōu)化吹灰試驗研究［J］.電力建設，2011，32（3）：102-107.

［3］陸繼東，劉定坡，劉剛，等.電站鍋爐優(yōu)化吹灰模糊模型的研究［J］.華中科技大學學報：自然科學版，2005，33（6）：35-37.

（本文責編：劉芳）

TK 223.27

：B

：1674-1951（2015）06-0045-03

董瑞信（1965—），男，山東濟南人，高級工程師，從事機電產(chǎn)品的研發(fā)試制工作（E-mail：drx_ha＠126.com）。

2014-05-21；

2015-04-20