150 t/h 循環化流化床鍋爐激波吹灰器運行分析改造

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、2號鍋爐為HX150/13.7-Ⅱ1 型鍋爐，是華西能源股份有限公司生產的高溫超高壓、自然循環、固態排渣、單汽包、無中間再熱循環流化床（CFB）鍋爐，額定蒸發量為150 t/h，額定蒸汽溫度540 ℃，額定壓力13.7 MPa。 主要結構由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料器和尾部對流煙道組成。

為了減少受熱面的積灰， 該公司1 號、2 號鍋爐尾部煙道受熱面均布置有北京儲能生產的激波吹灰器， 每臺爐均布置24 個激波吹灰點， 其中高溫過熱器前2 個、 低溫過熱器前2個、低溫過熱器后4 個、省煤器8 個、空預器8 個；點火控制系統配置12 套，即點火控制系統與發生罐采用“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 號鍋爐激波吹灰器分別于2017 年3 月和4月份投運。在正常情況下，每個班激波吹灰器運行1 次（每天3次），運行8 個月后，經常出現吹灰器工作不正常現象，尾部受熱面積灰越來越嚴重， 經過加強吹灰頻率和改變乙炔與空氣配比后效果還是不佳，甚至還出現受熱面塌灰的現象。 專業人員到相關兄弟單位進行調研，并組織人員多次到現場排查、檢測，發現該公司1 號、2 號鍋爐激波吹灰器存在以下3 個問題：

（1）乙炔管路存在回火、積炭等現象，存在火災安全隱患。

（2）燃燒氣體能量不足，部分發生罐出現堵灰。

（3）設置在高溫過熱器前的激波吹灰器工作不穩定，經常性出現啞炮或多響炮問題。

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置阻火器，當點火器工作后，燃燒的乙炔氣體沿管路下行，從不嚴密法蘭處噴出。

（2）目前乙炔充氣控制電磁閥為球閥，經常出現卡塞現象，造成進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，導致管道積碳。

3.2 脈沖發生罐積灰、堵灰問題分析

（1）由于燃氣分配口至2 個發生罐之間的距離設計安裝不一致，導致脈沖氣體通過2 個發生罐的阻力和流量不同，造成同一側的2 個噴射口產生紊流，長期運行后，上揚的飛灰積集在噴射口，最后造成噴射口發生罐堵塞。

（2）現場配置的混合器設備性能差，未能使空氣和乙炔充分混合，導致燃燒的氣體能量不穩定。

（3）控制系統管段布置位置比脈沖發生罐低，消耗了燃燒氣體的部分動能。

（4）燃氣引出管水平管段偏長，容易造成凝結水和殘余物質遺留在管子中。

3.3 激波吹灰器工作不穩定問題分析

（1）吹灰器在進行充氣期間，由于高達800 ℃的高溫煙氣反竄或導熱作用下，導致部分乙炔提前燃燒。

（2）高溫過熱器左、右兩側吹灰器的發生罐距離遠，阻力差別大，導致阻力較小的發生罐先工作，另一側阻力較大的發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）在每臺爐的吹灰器乙炔總管上各增設1 個阻火器。

（2）將“一拖二”的2 個脈沖發生罐接引管重新改裝，使分配口至2 個發生罐進口的距離一致， 保證流體進入2 個反應罐的阻力一致。

（3）將乙炔進氣調節球閥更換為針形閥，確保乙炔控制量更加穩定。

（4）進一步優化乙炔母管壓力調整，每次吹灰前，保證乙炔站開啟2 個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）進一步優化壓縮空氣壓力，每次吹灰前檢查母管的乙炔壓力后，通過減壓閥調整壓縮空氣壓力，一般控制為乙炔壓力的1.5 倍～2 倍。

（6）優化程控吹灰順序，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—左空氣預熱器—右高溫過熱器—右低溫過熱器—右省煤器—右空氣預熱器改為， 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—左空氣預熱器—右空氣預熱器。

4.2 發生罐積灰、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混合裝置：一級為精混裝置；另一級為二級再混點火加速裝置［2］。這保證了空氣與乙炔精度混合，減小了乙炔的損耗，提高系統穩定性，同時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）將各點火控制系統管段改接至脈沖發生罐上部位置，同時將混合器豎直布置改為水平布置， 不但縮短了燃氣管道至發生罐的距離，同時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）在脈沖發生罐與煙道連接處加裝1 道隔離風。

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

5 效益分析

5.1 投資費用

1 臺爐吹灰器優化改造費用大約9 萬元，其中需要材料費用4 萬元，施工費用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、每臺鍋爐產汽量按80 萬t 計算， 則每年每臺鍋爐可以節省201 t 標煤。若標煤價800 元/t 計算， 則每年每臺爐可節約燃料費用16.08萬元。

（2）經統計1 個月的乙炔用量，發現同樣每個班進行吹灰1 次、每天吹灰3 次的情況下，吹灰器優化改造前1 臺爐乙炔用量是4.1 瓶/d， 改造后1 臺爐乙炔用氣量2.8 瓶/d （詳見表1）。 乙炔費用按90 元/瓶， 鍋爐每年運行小時數按6 700 h 計算，則每年每臺鍋爐可節約乙炔費用3.27 萬元。

表1 激波吹灰器改造前后乙炔耗量統計對比表 單位：瓶

綜上所述，該公司1 號、2 號爐激波吹灰器優化改造，投資省、效益可觀，每年大約可節約費用約38.7 萬元，6 個月就可回收成本；同時可有效避免受熱面塌灰等不安全事件的發生。

6 結論與建議

（1）激波吹灰器控制部分與脈沖引發器按一體設計，優先采用采取“一拖一”形式。

（2）激波吹灰器點火控制管段設置位置比脈沖發生罐高，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，建議采用兩級混合。

（4）設置在高溫過熱器的吹灰器，在其噴管和發生罐出口處布置隔熱裝置，可有效杜絕可燃氣體未達到預期值就爆燃，從而達到穩定、有效的吹灰效果。