150 t/h 循環(huán)化流化床鍋爐激波吹灰器運(yùn)行分析改造

歐陽連燚

（福建省福能龍安熱電有限公司 福建福鼎 355200）

1 概況

福建省福能龍安熱電有限公司 （以下簡稱為公司）1 號(hào)、2號(hào)鍋爐為HX150/13.7-Ⅱ1 型鍋爐，是華西能源股份有限公司生產(chǎn)的高溫超高壓、自然循環(huán)、固態(tài)排渣、單汽包、無中間再熱循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，額定蒸發(fā)量為150 t/h，額定蒸汽溫度540 ℃，額定壓力13.7 MPa。 主要結(jié)構(gòu)由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料器和尾部對(duì)流煙道組成。

為了減少受熱面的積灰， 該公司1 號(hào)、2 號(hào)鍋爐尾部煙道受熱面均布置有北京儲(chǔ)能生產(chǎn)的激波吹灰器， 每臺(tái)爐均布置24 個(gè)激波吹灰點(diǎn)， 其中高溫過熱器前2 個(gè)、 低溫過熱器前2個(gè)、低溫過熱器后4 個(gè)、省煤器8 個(gè)、空預(yù)器8 個(gè)；點(diǎn)火控制系統(tǒng)配置12 套，即點(diǎn)火控制系統(tǒng)與發(fā)生罐采用“一拖二”形式。氣源為瓶裝的乙炔，乙炔壓力要求0.02 MPa～0.15 MPa，壓縮空氣壓力要求0.3 MPa～0.6 MPa，其作用范圍約40 m2～60 m2。

2 存在問題

該公司1、2 號(hào)鍋爐激波吹灰器分別于2017 年3 月和4月份投運(yùn)。在正常情況下，每個(gè)班激波吹灰器運(yùn)行1 次（每天3次），運(yùn)行8 個(gè)月后，經(jīng)常出現(xiàn)吹灰器工作不正常現(xiàn)象，尾部受熱面積灰越來越嚴(yán)重， 經(jīng)過加強(qiáng)吹灰頻率和改變乙炔與空氣配比后效果還是不佳，甚至還出現(xiàn)受熱面塌灰的現(xiàn)象。 專業(yè)人員到相關(guān)兄弟單位進(jìn)行調(diào)研，并組織人員多次到現(xiàn)場排查、檢測，發(fā)現(xiàn)該公司1 號(hào)、2 號(hào)鍋爐激波吹灰器存在以下3 個(gè)問題：

（1）乙炔管路存在回火、積炭等現(xiàn)象，存在火災(zāi)安全隱患。

（2）燃燒氣體能量不足，部分發(fā)生罐出現(xiàn)堵灰。

（3）設(shè)置在高溫過熱器前的激波吹灰器工作不穩(wěn)定，經(jīng)常性出現(xiàn)啞炮或多響炮問題。

3 原因分析

3.1 乙炔管路回火、積炭問題分析

（1）由于整套乙炔充氣管道均未設(shè)置阻火器，當(dāng)點(diǎn)火器工作后，燃燒的乙炔氣體沿管路下行，從不嚴(yán)密法蘭處噴出。

（2）目前乙炔充氣控制電磁閥為球閥，經(jīng)常出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象，造成進(jìn)入混合器的乙炔量和壓縮空氣量的配比難于控制，過量的乙炔無法完全燃燒，導(dǎo)致管道積碳。

3.2 脈沖發(fā)生罐積灰、堵灰問題分析

（1）由于燃?xì)夥峙淇谥? 個(gè)發(fā)生罐之間的距離設(shè)計(jì)安裝不一致，導(dǎo)致脈沖氣體通過2 個(gè)發(fā)生罐的阻力和流量不同，造成同一側(cè)的2 個(gè)噴射口產(chǎn)生紊流，長期運(yùn)行后，上揚(yáng)的飛灰積集在噴射口，最后造成噴射口發(fā)生罐堵塞。

（2）現(xiàn)場配置的混合器設(shè)備性能差，未能使空氣和乙炔充分混合，導(dǎo)致燃燒的氣體能量不穩(wěn)定。

（3）控制系統(tǒng)管段布置位置比脈沖發(fā)生罐低，消耗了燃燒氣體的部分動(dòng)能。

（4）燃?xì)庖龉芩焦芏纹L，容易造成凝結(jié)水和殘余物質(zhì)遺留在管子中。

3.3 激波吹灰器工作不穩(wěn)定問題分析

（1）吹灰器在進(jìn)行充氣期間，由于高達(dá)800 ℃的高溫?zé)煔夥锤Z或?qū)嶙饔孟拢瑢?dǎo)致部分乙炔提前燃燒。

（2）高溫過熱器左、右兩側(cè)吹灰器的發(fā)生罐距離遠(yuǎn)，阻力差別大，導(dǎo)致阻力較小的發(fā)生罐先工作，另一側(cè)阻力較大的發(fā)生罐后工作或不工作。

4 改造措施

4.1 乙炔管路回火、積炭解決措施

（1）在每臺(tái)爐的吹灰器乙炔總管上各增設(shè)1 個(gè)阻火器。

（2）將“一拖二”的2 個(gè)脈沖發(fā)生罐接引管重新改裝，使分配口至2 個(gè)發(fā)生罐進(jìn)口的距離一致， 保證流體進(jìn)入2 個(gè)反應(yīng)罐的阻力一致。

（3）將乙炔進(jìn)氣調(diào)節(jié)球閥更換為針形閥，確保乙炔控制量更加穩(wěn)定。

（4）進(jìn)一步優(yōu)化乙炔母管壓力調(diào)整，每次吹灰前，保證乙炔站開啟2 個(gè)乙炔罐接入乙炔母管， 將乙炔母管壓力控制在0.12 MPa～0.15 MPa［1］。

（5）進(jìn)一步優(yōu)化壓縮空氣壓力，每次吹灰前檢查母管的乙炔壓力后，通過減壓閥調(diào)整壓縮空氣壓力，一般控制為乙炔壓力的1.5 倍～2 倍。

（6）優(yōu)化程控吹灰順序，將吹灰順序由“從左到右”改為“從上到下”， 即吹灰順序從左高溫過熱器—左低溫過熱器—左省煤器—左空氣預(yù)熱器—右高溫過熱器—右低溫過熱器—右省煤器—右空氣預(yù)熱器改為， 左高溫過熱器—右高溫過熱器—左低溫過熱器—右低溫過熱器—左省煤器—右省煤器—左空氣預(yù)熱器—右空氣預(yù)熱器。

4.2 發(fā)生罐積灰、堵灰問題解決措施

（1）將原有混合器更換為新型混合器，新型混合器分為兩級(jí)混合裝置：一級(jí)為精混裝置；另一級(jí)為二級(jí)再混點(diǎn)火加速裝置［2］。這保證了空氣與乙炔精度混合，減小了乙炔的損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)具有均混和防沖擊波反向沖擊的作用，改造后管路示意圖見圖1（虛線部分為改造部分）。

圖1 激波吹灰器混合器改造管路示意圖

（2）將各點(diǎn)火控制系統(tǒng)管段改接至脈沖發(fā)生罐上部位置，同時(shí)將混合器豎直布置改為水平布置， 不但縮短了燃?xì)夤艿乐涟l(fā)生罐的距離，同時(shí)提高了燃燒氣體的勢能。

4.3 激波吹灰器不能正常工作的改造措施

（1）在脈沖發(fā)生罐與煙道連接處加裝1 道隔離風(fēng)。

（2）在吹灰器引發(fā)罐底部與煙道連接彎頭垂直處（φ159 mm）中間位置開1 個(gè)孔，加裝1 個(gè)（φ28 mm×200 mm）的管子，管子交錯(cuò)布置有9 個(gè)φ6 mm 的小孔， 管子氣源引至附近的壓縮空氣母管；當(dāng)乙炔充氣時(shí)，開啟壓縮空氣，讓引發(fā)罐底部與煙道連接管充滿壓縮空氣作為隔離風(fēng)， 防止熱煙氣外竄提前引燃乙炔。

5 效益分析

5.1 投資費(fèi)用

1 臺(tái)爐吹灰器優(yōu)化改造費(fèi)用大約9 萬元，其中需要材料費(fèi)用4 萬元，施工費(fèi)用5 萬元。

5.2 投資效益

（1）吹灰器改造前，每次吹灰后排煙溫度只下降1 ℃～2℃； 而吹灰器改造后， 每次吹灰后排煙溫度可下降約3 ℃～5℃。因此，同樣工況每次吹灰結(jié)束后，吹灰器改造后排煙溫度可降低2.5 ℃。 正常情況下，該公司鍋爐爐膛溫度為900 ℃，則鍋爐效率大約提高2.5/900=0.28%。噸汽煤耗按122 kg、每臺(tái)鍋爐產(chǎn)汽量按80 萬t 計(jì)算， 則每年每臺(tái)鍋爐可以節(jié)省201 t 標(biāo)煤。若標(biāo)煤價(jià)800 元/t 計(jì)算， 則每年每臺(tái)爐可節(jié)約燃料費(fèi)用16.08萬元。

（2）經(jīng)統(tǒng)計(jì)1 個(gè)月的乙炔用量，發(fā)現(xiàn)同樣每個(gè)班進(jìn)行吹灰1 次、每天吹灰3 次的情況下，吹灰器優(yōu)化改造前1 臺(tái)爐乙炔用量是4.1 瓶/d， 改造后1 臺(tái)爐乙炔用氣量2.8 瓶/d （詳見表1）。 乙炔費(fèi)用按90 元/瓶， 鍋爐每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)按6 700 h 計(jì)算，則每年每臺(tái)鍋爐可節(jié)約乙炔費(fèi)用3.27 萬元。

表1 激波吹灰器改造前后乙炔耗量統(tǒng)計(jì)對(duì)比表 單位：瓶

綜上所述，該公司1 號(hào)、2 號(hào)爐激波吹灰器優(yōu)化改造，投資省、效益可觀，每年大約可節(jié)約費(fèi)用約38.7 萬元，6 個(gè)月就可回收成本；同時(shí)可有效避免受熱面塌灰等不安全事件的發(fā)生。

6 結(jié)論與建議

（1）激波吹灰器控制部分與脈沖引發(fā)器按一體設(shè)計(jì)，優(yōu)先采用采取“一拖一”形式。

（2）激波吹灰器點(diǎn)火控制管段設(shè)置位置比脈沖發(fā)生罐高，可增加吹灰效果。

（3）乙炔和空氣混合器是激波吹灰器的核心部分，建議采用兩級(jí)混合。

（4）設(shè)置在高溫過熱器的吹灰器，在其噴管和發(fā)生罐出口處布置隔熱裝置，可有效杜絕可燃?xì)怏w未達(dá)到預(yù)期值就爆燃，從而達(dá)到穩(wěn)定、有效的吹灰效果。