300 MW CFB鍋爐尾部受熱面吹灰系統(tǒng)改造

王福才，程榮新，司紅代，劉寶華

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

300 MW CFB鍋爐尾部受熱面吹灰系統(tǒng)改造

王福才，程榮新，司紅代，劉寶華

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

調(diào)兵山發(fā)電公司2臺新建的300 MW CFB鍋爐機組，由于原有的燃氣脈沖吹灰器系統(tǒng)不能有效清除尾部受熱面積灰，造成鍋爐運行中主蒸汽、再熱蒸汽溫度偏低及排煙溫度升高。介紹了蒸汽吹灰器和燃氣脈沖吹灰器的工作原理，結(jié)合鍋爐實際空間布置，提出了將燃氣脈沖吹灰改為蒸汽吹灰的技術(shù)方案并予以實施。改造后的機組實際運行良好，經(jīng)濟效益顯著。

300 MW CFB鍋爐；尾部受熱面；吹灰器改造

吹灰系統(tǒng)是電站鍋爐的重要輔機系統(tǒng)之一，直接影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行。調(diào)兵山發(fā)電公司2× 300 MW鍋爐尾部受熱面原選用燃氣脈沖吹灰器系統(tǒng)，不能有效清除尾部受熱面積灰，是造成運行中主汽、再熱汽溫度偏低及排煙溫度升高的主要原因，嚴(yán)重影響鍋爐安全經(jīng)濟運行［1］。為此，調(diào)兵山發(fā)電公司通過技術(shù)調(diào)研，針對鍋爐吹灰系統(tǒng)重新進行設(shè)備選型及系統(tǒng)改造，實際改造效果良好，達到了預(yù)期目的，對大型CFB鍋爐吹灰系統(tǒng)的改造具有借鑒意義。

1 運行情況分析

調(diào)兵山發(fā)電公司新建工程為2臺SG－1065／17.5－M804型一次中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣褲衩型雙布風(fēng)板單爐膛大型CFB鍋爐，主要由膜式水冷壁爐膛、4臺絕熱旋風(fēng)分離器和4條尾部豎井煙道組成。尾部煙道從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫再熱器、螺旋鰭片管式省煤器和回轉(zhuǎn)式四分倉空氣預(yù)熱器。燃用鐵法劣質(zhì)煙煤，采用爐內(nèi)石灰石粉干法脫硫。

每臺鍋爐在尾部受熱面及空氣預(yù)熱器共布置58臺燃氣脈沖吹灰器，用于機組運行和停機后受熱面積灰吹掃。投產(chǎn)后，由于實際燃用煤種的發(fā)熱量低、灰分高且灰熔點低，造成水平及尾部煙道積灰嚴(yán)重，受熱面吸熱能力降低，排煙溫度升高，受布袋除塵器運行溫度影響，鍋爐被迫降出力運行，機組經(jīng)濟性嚴(yán)重下降。在這種情況下，雖然脈沖吹灰器已投入連續(xù)運行，仍起不到相應(yīng)作用。試驗證明，燃氣脈沖吹灰器只適用于去除受熱面表面松散、干燥的積灰，對已經(jīng)形成的燒結(jié)性積灰無法有效清除。

從近3年的應(yīng)用效果來看，調(diào)兵山公司鍋爐采用脈沖式吹灰器，排煙溫度一直呈上升趨勢，引起排煙熱損失偏高，鍋爐熱效率下降。額定負荷設(shè)計排煙溫度為136℃，75%負荷設(shè)計的排煙溫度為130℃，2010年8月能耗試驗測試的5種工況排煙溫度平均值（修正后）為142℃，到2011年12月，5種工況排煙溫度平均值（修正后）已經(jīng)上升到161℃，根據(jù)計算，排煙溫度每升高10℃，排煙熱損失升高0.54個百分點，若排煙溫度升高25℃，將使排煙熱損失升高1.3個百分點，發(fā)電煤耗相應(yīng)增加4 g／kWh，這是目前發(fā)電煤耗偏高原因之一。

在煤耗增加的同時，運行中鍋爐尾部受熱面積灰、堵灰較為嚴(yán)重，使鍋爐出力受限，不能達到額定出力，負荷較高時低溫過熱器、低溫再熱器出口煙氣超溫，2號鍋爐曾發(fā)生因該部位長時間超溫運行，導(dǎo)致省煤器吊掛裝置斷裂，整組省煤器坍塌。

調(diào)兵山發(fā)電公司對鍋爐尾部煙道受熱面的積灰情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)布置在煙氣溫度為700～800℃區(qū)域內(nèi)的高溫過熱器和低溫再熱器，其上面的積灰是薄且密實的內(nèi)灰層和大量松散的外灰層；布置在煙氣溫度為600～700℃的再熱器和過熱器，其上面積灰大多為松散的沉積物；在尾部煙道受熱面，煙氣溫度在600℃以下區(qū)域內(nèi)，大多為松散的積灰［2］。

2 吹灰器工作原理

在鍋爐設(shè)計時均配有一定數(shù)量的吹灰器，常用的有蒸汽吹灰器、燃氣脈沖激波吹灰器。

2.1 蒸汽吹灰器

蒸汽吹灰器的工作原理是利用高參數(shù)蒸汽流經(jīng)連續(xù)變化的旋轉(zhuǎn)噴頭高速噴出，產(chǎn)生較大的沖擊力吹掉受熱面上的積灰，隨煙氣被帶走，沉積的渣塊破碎脫落。蒸汽吹灰器吹灰是一種較為傳統(tǒng)的吹灰方式，利用高參數(shù)蒸汽直接吹掃鍋爐受熱面，有效清除了受熱面上的積灰及壁面的掛渣，對灰熔點低、結(jié)渣性強的灰有很好的清除效果。

2.2 燃氣脈沖激波吹灰器

燃氣脈沖吹灰器的工作原理是在特定的容器中將可燃氣體和空氣以適當(dāng)?shù)谋壤旌?，?jīng)過高頻點火產(chǎn)生爆燃，瞬間產(chǎn)生巨大的聲能以及大量高速、高溫氣體，并以沖擊波的形式撞擊、沖刷管束受熱面，使其表面的積灰濺起，隨煙氣一起被帶走。

3 運行效果分析

調(diào)兵山發(fā)電公司2×300 MW CFB鍋爐尾部煙道安裝的燃氣脈沖吹灰裝置，自2009年投產(chǎn)以來，吹灰效果較差，受熱面積灰嚴(yán)重，排煙溫度較高，鍋爐熱效率遠低于設(shè)計值；夏季排煙溫度達190℃，危及布袋除塵器安全運行，鍋爐被迫降低負荷運行［3］；燃氣脈沖吹灰器運行時存在安全隱患，系統(tǒng)復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的要求較高。工作介質(zhì)為乙炔可燃氣體，極易發(fā)生氣體泄漏，檢修隔離困難，曾發(fā)生過小型爆燃事故，危及機組安全運行；沒有固定氣源，需定期更換乙炔瓶，特別是夜間人工更換工作量大，不能保證吹灰工作正常進行。

鍋爐受熱面積灰所帶來的最直接問題就是鍋爐換熱效率降低［4］。由于鍋爐受熱面嚴(yán)重積灰，致使?fàn)t內(nèi)受熱面的傳熱及換熱效率受到影響，鍋爐換熱效率下降直接表現(xiàn)為煙溫升高，超過各設(shè)備的允許溫度，影響鍋爐安全運行，使鍋爐不得不降低負荷運行；另一方面，因為換熱效率下降，蒸汽的過熱吸收熱量變少，使得鍋爐出口的蒸汽溫度降低，特別是再熱蒸汽溫度降低（正常運行時，最低溫度僅為510℃），使整個機組的安全經(jīng)濟運行受到影響，增大了鍋爐排煙損失，降低了鍋爐熱效率，使整個機組熱經(jīng)濟性下降，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。

蒸汽吹灰系統(tǒng)蒸汽來源穩(wěn)定充裕，對于較難吹掃積灰或需要連續(xù)吹掃清灰的情況較為適宜，蒸汽吹灰系統(tǒng)與本體運行伴生相隨，運行中吹灰壓力方便調(diào)整。蒸汽吹灰所采用的汽源從再熱蒸汽來，通過管道輸送至各吹灰器。吹灰器可以布置于爐內(nèi)各個部分，能夠?qū)λ綗煹馈⑽膊控Q井及爐膛進行吹灰，牢固耐用，適用于各種惡劣的工況下，可以用于清除鍋爐捕渣管、過熱器區(qū)域、對流區(qū)域及省煤器區(qū)域內(nèi)的積灰，還可以用于清除爐頂和空氣預(yù)熱器的結(jié)灰。

經(jīng)過考察調(diào)研，蒸汽吹灰器比較適合調(diào)兵山公司的生產(chǎn)實際需求，決定將燃氣脈沖吹灰器改成蒸汽吹灰器，以提高吹灰效果，降低排煙溫度和供電煤耗，保證鍋爐安全運行，在運行中保持受熱面清潔和熱量有效傳遞，進一步提高鍋爐效率、降低輔機電耗。

4 技術(shù)改造

4.1 改造方案

為保證鍋爐機組滿負荷高效運行，考察國內(nèi)外大型CFB鍋爐吹灰裝置吹灰效果，結(jié)合調(diào)兵山發(fā)電公司燃用煤質(zhì)成灰特性，決定將燃氣脈沖吹灰器改造為蒸汽吹灰器。按照傳統(tǒng)設(shè)計改造，伸縮式蒸汽吹灰器占用空間較大，但是鍋爐廠房已固定，均是依照原脈沖吹灰器緊湊貼墻設(shè)計安裝，承重平臺外展空間有限，蒸汽吹灰?guī)缀醪荒茉诂F(xiàn)有條件下實現(xiàn)，原脈沖吹灰器停止運行時筒型布置方式如圖1所示。調(diào)兵山發(fā)電公司結(jié)合CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫效率高、爐膛溫度低的固有特性，采用非對稱倒寶塔型蒸汽吹灰器布置方式，以減少廠房變化，解決了蒸汽吹灰器在大型CFB鍋爐改造應(yīng)用安裝問題。

圖1 原脈沖吹灰器停止運行時筒型布置方式

4.2 方案實施

對吹灰器進行改造，拆除布置在尾部煙道受熱面的燃氣脈沖吹灰器混合罐，在原混合罐位置安裝7層蒸汽吹灰器，均采用前后墻對沖布置。第1～3層分別是8臺固定式吹灰器，裝設(shè)在尾部煙道下部，每層吹灰器外部設(shè)支撐平臺，前墻4臺裝設(shè)在爐膛與尾部煙道之間，4臺裝設(shè)在尾部煙道后墻；第4～6層分別為8臺半伸縮式吹灰器，裝設(shè)在尾部煙道中部，4臺裝設(shè)在爐膛與尾部煙道之間，4臺裝設(shè)在尾部煙道后墻；第7層為8臺全伸縮式吹灰器，裝設(shè)在尾部煙道上部，4臺裝設(shè)在爐膛與尾部煙道之間，4臺裝設(shè)在尾部煙道后墻。由于蒸汽吹灰器占地面積較大，尾部煙道后側(cè)的平臺需要加大，且緊身封閉需拆除向外延伸，固定式吹灰器只利用原來的平臺即可。

由于尾部煙道頂部外部空間較大，改變其它大型CFB鍋爐只在第7層前墻布置4臺特長的伸縮吹灰器，后墻不再設(shè)4臺伸縮式吹灰器，在后墻對沖布置4臺稍短的伸縮式吹灰器。除第7層前后墻各4臺吹灰器為對沖非對稱布置外，其它6層吹灰器均采用前后墻對稱布置方式，形成300 MW CFB鍋爐尾部煙道非對稱倒寶塔型蒸汽吹灰器布置方式如圖2所示。

圖2 CFB鍋爐蒸汽吹灰器停止運行時倒寶塔型布置方式

根據(jù)鍋爐受熱面布置情況及吹灰器本身技術(shù)特性來確定采用半伸縮吹灰器、長伸縮吹灰器或固定旋轉(zhuǎn)式吹灰器。經(jīng)研究，決定采用上?？巳R德貝爾格曼公司生產(chǎn)的蒸汽吹灰器，對爐膛和水平煙道的燃氣脈沖吹灰器進行更換。在鍋爐尾部煙道內(nèi)從下至上依次裝設(shè)了7層蒸汽吹灰器，共34臺，在尾部煙道頂部平臺南側(cè)布置了4臺PS－LL型特長伸縮式吹灰器、北側(cè)布置了4臺PS－L型普通長伸縮式吹灰器，將原來在爐膛和水平煙道處安裝的燃氣脈沖吹灰器拆除。

吹灰器汽源取自再熱器冷段入口，壓力為2.2MPa，溫度為320℃。根據(jù)鍋爐實際運行情況和設(shè)備狀況，合理布置吹灰位置及吹灰方式。

5 綜合效益分析

5.1 改造前后試驗指標(biāo)

機組于2009年并網(wǎng)發(fā)電，運行1年后，2臺機組發(fā)、供電煤耗均明顯偏高，為掌握機組及其輔助設(shè)備目前的運行狀態(tài)及性能指標(biāo)，并為機組下一步節(jié)能降耗提供技術(shù)支持，調(diào)兵山發(fā)電公司對1號鍋爐進行能耗分析試驗。試驗負荷分別為270 MW、240 MW、225 MW、210 MW和195 MW，測試項目有鍋爐熱效率、鍋爐側(cè)主要輔機電耗及發(fā)、供電煤耗。試驗于2011年11月29日開始，12月6日結(jié)束，本次試驗5種工況的平均負荷為228 MW，修正后平均發(fā)電煤耗為345.79 g／kWh，供電煤耗為388.25 g／kWh；2010年8月試驗的5種工況平均負荷為243.98 MW，修正后平均發(fā)電煤耗為325.67 g／kWh，供電煤耗為363.46 g／kWh。本次試驗機組煤耗明顯比2010年8月測試的煤耗高，其中爐側(cè)熱效率降低2%。

2臺鍋爐吹灰器改造后，于2012年5月投入使用，蒸汽吹灰器改造后效果明顯，特別是對于粘性大、熔點低和結(jié)渣性強的灰吹灰效果更好。同時，鍋爐出力得到了恢復(fù)，使鍋爐能夠長時間在滿負荷運行，尾部煙道超溫現(xiàn)象也基本消除，鍋爐平均排煙溫度降低，由改造前的168℃降至140℃，減少了排煙損失。此外鍋爐的主蒸汽和再熱蒸汽溫度顯著提高，達到了設(shè)計溫度540℃。

為了評價其改造效果，于2013年10月再次進行能耗試驗，結(jié)果表明，鍋爐排煙溫度降低25℃，鍋爐效率提高1.24%，供電煤耗降低3.46 g／kWh。

5.2 經(jīng)濟效益

a.蒸汽吹灰器投入后，在300 MW負荷時，排煙溫度平均下降25℃，根據(jù)300 MW機組標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗與排煙溫度的關(guān)系來計算，每發(fā)電1 kWh就可以節(jié)約標(biāo)煤3.46 g，由于調(diào)兵山發(fā)電公司所有機組都實行負荷優(yōu)化分配的方案，確保了機組高負荷運行，年發(fā)電量可以達到28.25億kWh以上，按標(biāo)準(zhǔn)煤單價為700元／t計算，平均每年節(jié)約684.215萬元。

b.機組不需要降低負荷運行，平均能多發(fā)電100 MWh，若機組全年可利用小時數(shù)按5 500 h計算，那么每年可多發(fā)電7.5×104kWh，以20%利潤率計，折合成人民幣每年可多收入675萬元。

c.給水泵電耗降低。據(jù)統(tǒng)計，給水泵管路經(jīng)節(jié)流后，給水泵電耗平均降低0.3%，經(jīng)計算，用以多供電的收入為141萬元。

5.3 社會效益

a.保證機組能夠在設(shè)計參數(shù)下運行，排煙溫度能達到設(shè)計要求，除塵器運行穩(wěn)定，增強了設(shè)備的可靠性，使機組可利用小時數(shù)得到提高，大氣污染物排放達標(biāo)。

b.集控室遠方自動操作，取代了夜間人工更換氣瓶工作，降低了運行人員勞動強度，提高了設(shè)備安全運行水平，減少了現(xiàn)場安全隱患。

6 結(jié)束語

在當(dāng)今節(jié)能減排環(huán)保新形勢下，CFB鍋爐與其配套蒸汽吹灰器均是當(dāng)前大力推廣的清潔發(fā)電與節(jié)能減排技術(shù)標(biāo)志性產(chǎn)品。作為國內(nèi)外首個300 MW級大容量CFB鍋爐成功進行燃氣脈沖吹灰改為蒸汽吹灰的技術(shù)改造工程，實際運行結(jié)果和預(yù)期相符，機組運行穩(wěn)定，經(jīng)濟效益提高，在實踐應(yīng)用中提出了具有CFB技術(shù)特色的非對稱倒寶塔型蒸汽吹灰器布置技術(shù)，進一步充實了CFB技術(shù)。

［1］黨黎軍，趙志丹.CFB機組控制與保護技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］劉寶華，王福才，王文東.循環(huán)流化床與煤粉鍋爐負荷響應(yīng)速率差異分析研究［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（12）：16－18，21.

［3］劉寶華，王福才，隋 永.電袋除塵器在300 MW循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用研究［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（1）：46－49.

［4］劉寶華，司洪代，王福才，等.300 MW CFB鍋爐冷態(tài)啟動節(jié)油優(yōu)化實踐［J］.沈陽工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，9（4）：296－299.

Study on Technique Improvement of Soot Blowing System on Back－end Tail Heating Surface of 300 MW CFB Boiler

WANG Fu?cai，CHENG Rong?xin，SI Hong?dai，LIU Bao?hua
（Liaoning Diaobingshan Coal Gangue?fired Power Generation Co.，Ltd.，Diaobingshan，Liaoning 112700，China）

2 newly built 300 MW CFB boiler units in Diaobingshan generation company arise with low temperature of main steam and reheat steam，outlet gas with temperature increasing in operation，the reason is soot deposition on back end heating surface can't be e?liminated effectively.This paperintroduces the principles of steam soot blower and gas pulse ash blower，technical proposal of transforming gas pulse ash blo?wer into steam soot blower are proposed by combining actual space arrangement of boiler.Transformed unit operates steadily and brings remarkable economic benefits.

300 MW CFB boiler；Back heating surface；Soot blower improvement

TK229.6

A

1004－7913（2016）03－0016－04

王福才（1970—），男，學(xué)士，高級工程師，集控運行高級技師，主要從事火電廠運行管理工作。

2015－12－03）