660MW機組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源優(yōu)化

李永斌

摘 要：文章結(jié)合呂四港電廠4號機組對660MW機組鍋爐的蒸汽吹灰汽源現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對不同的蒸汽吹灰汽源進(jìn)行了對比，提出選擇吹灰汽源的最佳優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：蒸汽吹灰系統(tǒng)；汽源優(yōu)化；蒸汽壓力

1 概述

目前超臨界機組600MW機組鍋爐多采用蒸汽吹灰系統(tǒng)。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(jìn)行吹掃，達(dá)到清潔受熱面的目的。在保證鍋爐及吹灰系統(tǒng)安全、穩(wěn)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(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義。

2 蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源的選擇

目前電站鍋爐對蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源蒸汽的選擇，一般有分隔屏過熱器出口蒸汽、低溫再熱器入口蒸汽和低溫再熱器出口蒸汽等。

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(yīng)避免管道過長或者閥門型式不當(dāng)造成的吹灰系統(tǒng)汽源壓力損失過多，影響吹灰器的正常工作范圍。

3 汽源優(yōu)化需要考慮的因素

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

3.1 蒸汽壓力

保證合理的減溫減壓后蒸汽壓力對蒸汽吹灰系統(tǒng)都能工作正常至關(guān)重要。一般來說，吹灰壓力根據(jù)鍋爐結(jié)焦部位、結(jié)焦程度的不同，大都定在0.8～2.0MPa之間。實踐表明，對結(jié)焦不嚴(yán)重的鍋爐，在調(diào)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(tǒng)中閥門的節(jié)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(huán)境溫度高，故運行中將吹灰器的工作壓力定位長吹灰器1.5MPa，半長吹灰器1.5MPa，爐膛吹灰器1.0MPa，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(fù)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(yōu)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(jié)，而且蒸汽進(jìn)入爐膛后，會使局部煙氣急劇冷卻，低溫蒸汽在爐內(nèi)受熱汽化，體積膨脹，使燃燒動力場發(fā)生變化，燃燒受到干擾，爐膛負(fù)壓擺動，當(dāng)遇到煤質(zhì)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(jié)露的可能性，從而造成省煤器和空預(yù)器堵灰和腐蝕現(xiàn)象。而哈鍋660MW機組在330～660MW負(fù)荷區(qū)域內(nèi)，低溫再熱器出口蒸汽溫度均在500℃以上，低溫再熱器入口溫度均在327℃以上，兩路汽源的蒸汽過熱度完全能滿足要求。

3.3 蒸汽管道布置和閥門選型

根據(jù)哈爾濱鍋爐廠提供的鍋爐平面圖，分隔屏過熱器出口聯(lián)箱與低溫再熱器出口聯(lián)箱位置接近，都在鍋爐頂部，相隔僅數(shù)米。如果選用低溫再熱器出口聯(lián)箱的蒸汽作為蒸汽吹灰的汽源，在鍋爐結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計完全沒有必要進(jìn)行過多的更改就能滿足要求；如果選用低溫再熱器入口蒸汽作為蒸汽吹灰的汽源，需重新進(jìn)行吹灰蒸汽母管的布置。從蒸汽管道布置的情況比較而言，低溫再熱器出口聯(lián)箱的蒸汽作為吹灰汽源具有更大的優(yōu)勢。

對于呂四港電廠鍋爐而言，由于各吹灰器分支汽源管及疏水管的材質(zhì)均為20G，此種管材最佳使用溫度上限為450℃。為避免蒸汽吹灰汽源優(yōu)化改造之后，對吹灰器各連接管道的安全運行和使用壽命受到影響，蒸汽吹灰汽源改造后調(diào)節(jié)閥后蒸汽溫度應(yīng)≤450℃。如果選用低溫再熱器入口蒸汽作為吹灰汽源，其在機組任何負(fù)荷下的溫度均低于450℃，完全滿足要求，而且閥門選型也不用選擇等級很高的調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失也較小；如果選用低溫再熱器出口蒸汽作為蒸汽吹灰汽源，調(diào)節(jié)閥后蒸汽溫度均高于450℃，將會嚴(yán)重降低吹灰器各連接管道的安全性和使用壽命。

通過對分隔屏過熱器出口蒸汽、低溫再熱器入口蒸汽和低溫再熱器出口蒸汽作為蒸汽吹灰汽源在蒸汽壓力、過熱度、管道布置、閥門選型、吹灰器安全運行等發(fā)面的綜合比較，選擇低溫再熱器入口蒸汽作為蒸汽吹灰汽源較為合適。

4 汽源優(yōu)化后的效益

為了對汽源優(yōu)化后機組經(jīng)濟(jì)性變化進(jìn)行量化，分別對采用分隔屏過熱器出口蒸汽和低溫再熱器入口蒸汽吹灰時的發(fā)電標(biāo)煤耗進(jìn)行了計算。

改造前吹灰氣源取自后屏過熱器出口，由分隔屏入口蒸汽壓力p1=26.15MPa、溫度t=516℃，查得蒸汽焓值h1=3207.194kJ/kg、熵S1=6.002kJ/（kg·K）。環(huán)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）。

分隔屏過熱器蒸汽的為：

同理可計算出低溫再熱器入口蒸汽的為：

則每kg蒸汽節(jié)省的折算成電量為：

第一，鍋爐長伸縮式吹灰46臺，單臺吹灰時間6min，每分鐘耗汽量90kg/min，單臺耗汽量540kg，每6天吹灰1次，總耗汽量4140kg/天。第二，鍋爐半長吹灰6臺，單臺吹灰時間8min，每分鐘耗汽量52kg/min，單臺耗汽量416kg，每6天吹灰1次，總耗汽量416kg/天。第三，鍋爐短吹灰76臺，單臺吹灰時間20s，每分鐘耗汽量82kg/min，單臺耗汽量27kg，每2天吹灰1次，總耗汽量1037kg/天。第四，鍋爐空預(yù)器吹灰（4臺），單臺吹灰時間40min，每分鐘耗汽量50kg，單臺耗汽量2000kg，每天吹灰4次，總耗汽量32000kg/天。

每天蒸汽總耗量為：4140+416+1037+32000=37593kg/天。

機組年運行時間按220天計算，年蒸汽耗量為：37593×220=8270460kg。

蒸汽折算的年電量為：34311600kg×0.07612kW·h=2611780kW·h。

按上網(wǎng)電價折合人民幣為：2611780kW·h×0.378元/kWh=98.7萬元，四臺機組節(jié)約共計約394.8萬元。

5 結(jié)束語

將蒸汽吹灰汽源從分隔屏過熱器出口改至低溫再熱器進(jìn)口此種優(yōu)化方式，經(jīng)濟(jì)效益是比較顯著的，對機組經(jīng)濟(jì)性提高、標(biāo)準(zhǔn)煤耗的降低具有明顯的效果。公司4號機組的吹灰汽源改造工程將于5月底結(jié)束，投運后必將產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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