660MW機組鍋爐蒸汽吹灰系統汽源優化

摘要：文章針對600MW機組鍋爐的蒸汽吹灰汽源現狀進行了分析，對不同的蒸汽吹灰汽源進行了對比，提出選擇蒸汽吹灰汽源的最佳優化方案，可供新建機組或運行機組技改時借鑒。

關鍵詞：蒸汽吹灰系統；汽源優化；600MW機組鍋爐；吹灰器；蒸汽壓力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK227 文章編號：1009-2374（2015）36-0028-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.013

鍋爐在運行過程中各受熱面不可避免的會有積灰、結渣等現象，迄今為止僅通過設計手段及運行調整手段還不能完全解決受熱面的沾污積灰與結渣，因此大容量鍋爐通常配置有不同形式的吹灰器。目前超臨界機組600MW機組鍋爐多采用蒸汽吹灰系統，蒸汽吹灰是利用一定壓力和干度的蒸汽，從吹灰器的噴嘴高速噴出，對受熱面進行吹掃，達到清潔受熱面的目的，它是以蒸汽的消耗及蒸汽攜帶能力的損失為代價的，而許多廠家設計時往往忽視了這一點，過分注重蒸汽吹灰系統的安全性，所以在汽源選擇上過于保守，雖保證了安全性卻降低了機組運行經濟性。因此在保證鍋爐及吹灰系統安全、穩定運行的前提下，合理選擇蒸汽吹灰的汽源，對降低機組吹灰過程損耗、提高機組經濟性具有十分重要的意義。

1 蒸汽吹灰系統汽源現狀

目前電站鍋爐對蒸汽吹灰系統汽源蒸汽的選擇，一般有屏式過熱器出口蒸汽、低溫再熱器入口蒸汽和低溫再熱器出口蒸汽等。

屏式過熱器出口的高溫高壓蒸汽，因為其汽源參數較高，需減溫減壓后才能供蒸汽吹灰器使用，故存在以下弊端：（1）高溫高壓的過熱蒸汽沒有做工就減溫減壓用于蒸汽吹灰，影響了整個機組的經濟性；（2）屏式過熱器出口蒸汽參數較高，對管道和減溫減壓裝置的要求也相應較高，都需要高壓管道和閥門，那樣設備的初投資就會相應增加；（3）由于屏式過熱器出口蒸汽參數較高，而蒸汽吹灰器需要的工作參數較低，造成減壓裝置前后壓差過大，對閥門沖刷嚴重，長時間運行易造成閥門內漏；（4）由于屏式過熱器出口蒸汽參數較高，一旦減溫減壓站故障，對受熱面的安全性存在威脅。

與屏式過熱器出口蒸汽相比，利用在汽輪機高壓缸做完工的再熱蒸汽作為蒸汽吹灰汽源，機組的經濟性有顯著的提高，同時由于再熱蒸汽參數相對較低，閥門磨損的問題可大大緩解，而且閥門選型時也不用選擇等級很高的閥門。再熱蒸汽作為吹灰汽源，低溫再熱器入口蒸汽和低溫再熱器出口蒸汽這兩種目前在電站鍋爐上都有應用。

這兩種汽源在壓力方面并無很大的差別，但是溫度相差比較多，所以選擇低溫再熱器出口蒸汽作為汽源主要是考慮其有較高的過熱度，而選擇低溫再熱器入口蒸汽則考慮此處蒸汽溫度與吹灰器工作溫度相近，可以減少吹灰時的減溫水量甚至取消減溫裝置。管路布置和閥門的選擇也是在選擇再熱蒸汽作為汽源時需要考慮的因素。另外由于再熱蒸汽壓力并未高出吹灰器工作壓力許多，所以應避免鍋爐過長或者閥門型式不當造成吹灰系統汽源壓力損失過多，影響了吹灰器的正常工作范圍。

2 系統簡介

大唐景泰發電廠兩臺超臨界660MW燃煤發電機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產的超臨界參數變壓運行直流爐、單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼構架懸吊結構π型鍋爐。蒸汽吹灰系統包括吹灰器、一套減壓站、吹灰管道及其固定和導向裝置等。

蒸汽吹灰系統的汽源取自屏式過熱器出口蒸汽。

按鍋爐實際情況本吹灰管路系統采用一個蒸汽減壓站，其汽源接自鍋爐過熱器的后屏出口，減壓后的蒸汽參數既能滿足鍋爐本體吹灰的要求，也能保證回轉式空預器吹灰所需的蒸汽過熱度。

減壓站由電動截止閥、氣動薄膜減壓閥、壓力變送器、定位器、安全閥等所組成。

3 汽源優化需要考慮的因素

進行蒸汽吹灰系統汽源優化的前提是保證蒸汽吹灰器能夠安全、穩定地運行，滿足鍋爐運行中蒸汽吹灰的需要，因此在優化之前必須對影響安全及相關因素進行充分考慮論證。

3.1 蒸汽壓力

不同壓力的蒸汽吹掃效果差別十分明顯，蒸汽壓力過高，雖然保證了吹掃效果，吹灰器槍管能夠充分得到冷卻，保證吹灰器的安全，但是這樣不僅多消耗蒸汽，而且增大了對受熱面管道的沖損，縮短了受熱面使用壽命，甚至可能因此造成爆管事故；反之，如果吹灰蒸汽壓力過低，則不能有效清除受熱面上沉積的灰污，達不到吹灰清污的目的，而且對吹灰器尤其是長吹灰器槍管的冷卻效果將大打折扣，將造成槍管剛性降低，容易造成槍管前部下垂、槍管彎曲、擺動甚至吹掃受熱面。

因此保證合理的減溫減壓發后蒸汽壓力對蒸汽吹灰系統能都工作正常至關重要，一般來說，吹灰壓力根據鍋爐結焦部位、結焦程度的不同，大都定在0.8～2.0MPa之間，實踐表明，對結焦不嚴重的鍋爐，在調整中選定吹灰上限壓力為1.5MPa左右比較合適。此壓力為吹灰器噴嘴處的壓力，考慮到系統中閥門的節流損失和管道的沿程阻力，減溫減壓后的壓力要高于此壓力。實際運行中長吹灰器由于其槍管長、流量大、工作環境溫度高，故運行中將吹灰器的工作壓力定位長吹灰器2.8MPa，半長吹灰器2.2MPa，爐膛吹灰器1.5MPa，工作溫度均為320℃。通過計算，選擇合理的管徑和閥門型式，在75%負荷以上完全可以保證減溫減壓閥門的蒸汽壓力滿足吹灰要求。所以從保證蒸汽吹灰器工作壓力的角度，將汽源優化在低溫再熱器出口是完全可行的。

3.2 蒸汽過熱度

為了保證吹灰器工作正常，吹灰蒸汽需要有一定的過熱度，最好在80℃以上，如果吹灰蒸汽過熱度不高，不僅可能使蒸汽在吹灰器中凝結，而且蒸汽進入爐膛后，使局部煙氣急劇冷卻，低溫蒸汽在爐內受熱汽化，體積膨脹，使燃燒動力場發生變化，燃燒收到干擾，爐膛負壓擺動，當遇到煤質較差時，容易造成爐膛滅火。

另外如果過熱度過低，會增加煙氣中的含濕量，使煙氣露點溫度升高，增加結露的可能性，從而增大省煤器和空預器堵灰和腐蝕現象。而上鍋660MW機組在66～330MW負荷區域內，低溫再熱器出口蒸汽溫度均在500℃以上，與屏式過熱器非常接近，而且低溫再熱器出口壓力遠遠低于屏式過熱器出口壓力，最高在過熱度高達，一次從過熱度的角度考慮，采用低溫再熱器出口的蒸汽作為蒸汽吹灰汽源比采用屏式過熱器出口的蒸汽具有更高的過熱度，因此蒸汽的過熱度完全能滿足要求。endprint

3.3 蒸汽管道布置

根據上海鍋爐廠提供的鍋爐平面圖，屏式過熱器出口聯箱與低溫再熱器出口聯箱位置接近，都在鍋爐頂部，相隔僅數米，如果選用低溫再熱器出口聯箱的蒸汽作為蒸汽吹灰的汽源，在鍋爐結構方面的設計完全沒有必要進行過多的更改就能滿足要求，而且其蒸汽管道的布置也不成問題。對景泰電廠鍋爐而言，由于低溫再熱器入口和出口的壓力相差不大，而溫度相差約100℃～200℃，雖然壓力都可以滿足要求，但選用低溫再熱器入口蒸汽作為汽源的話，蒸汽的過熱度有可能較小，影響吹灰器和鍋爐的安全性，而且管道布置需要做大的改動，因此用低溫再熱器出口蒸汽作為蒸汽吹灰器的汽源較為合適。

4 汽源優化后的效益

為了對汽源優化后機組經濟性變化進行量化，分別對采用屏式過熱器出口蒸汽和低溫再熱器出口蒸汽吹灰時的發電標煤耗進行了計算。

改造前吹灰氣源取自后屏過熱器出口，由屏過入口壓力p1=26.05MPa、溫度t=516℃，查得蒸汽焓值h1=2462.73kJ/kg、熵s1=5.2057kJ/（kg·K）。環境溫度按t0=20℃計算，查得飽和水焓h0=83.90kJ/kg、飽和水熵s0=0.2957kJ/（kg·K）。

第一，鍋爐長桿吹灰42臺，單臺吹灰時間10min，每分鐘耗汽量210kg/min，單臺耗汽量2100kg，每天吹灰1次，總耗汽量88200kg/天。

第二，鍋爐半長桿吹灰16臺，單臺吹灰時間7min，每分鐘耗汽量150kg/min，單臺耗汽量205kg，每天吹灰1次，總耗汽量16800kg/天。

第三，鍋爐短桿吹灰96臺，單臺吹灰時間0.5min，每分鐘耗汽量80kg/min，單臺耗汽量40kg，每天吹灰2次，總耗汽量7680kg/天。

第四，鍋爐空預器吹灰（4臺），單臺吹灰時間20min，每分鐘耗汽量240kg/min，單臺耗汽量4800kg，每天吹灰3次，總耗汽量14400kg/天。

每天蒸汽總耗量為：88200+16800+7680+14400=127080kg

機組年運行時間按270天計算，年蒸汽耗量為：127080kg×270天=34311600kg

蒸汽折算的年電量為：34311600kg×0.1828kW·h=6272160.48kW·h

按上網電價折合人民幣為：6272160.48kw·h×

0.32元/KWh=200.7萬元，兩臺機組節約共計約400萬元。

5 結語

運行實踐表明，景泰電廠鍋爐蒸汽吹灰汽源有屏式過熱器出口改至低溫再熱器出口此種優化是成功的，優化后的吹灰系統能滿足正常使用的要求，大大提高了機組的經濟性，經濟效益比較顯著，同時對減輕管道閥門磨損、減小故障率有著明顯效果。

參考文獻

[1] 朱國琪，李亞琴.如何合理制訂鍋爐蒸汽吹灰方案

[J].寧夏電力，2007，（3）.

[2] 趙永剛.電站鍋爐蒸汽吹灰系統綜述[J].華北電力技術，1996，（5）.

作者簡介：歐金平（1987-），男，甘肅靖遠人，大唐景泰發電廠助理工程師，研究方向：火力發電廠鍋爐節能。

（責任編輯：周 瓊）endprint