亞臨界600MW 機組鍋爐蒸汽吹灰系統汽源優化

黃香彬

（河北國華滄東發電有限責任公司，河北省滄州市，061113）

神華河北國華滄東發電有限公司1號和2號爐為上海鍋爐廠有限公司設計制造的亞臨界參數變壓運行汽包爐，四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、半露天布置、爐前低封、全鋼構架的∏型直流爐，型號：SG-2028／17.5-M909。

俄制800 MW 機組超臨界直流鍋爐在二十世紀就采用了低壓再熱蒸汽作為鍋爐本體的吹灰汽源。上海鍋爐廠生產的600 MW 等級的亞臨界及超臨界直流鍋爐，引進的是美國CE 技術，蒸汽吹灰汽源采用鍋爐過熱蒸汽系統的高壓汽源，蒸汽吹灰系統調節門前后壓差大，設備維護成本大，經濟性差。

吹灰器是電站鍋爐的附屬設備之一，能否投入使用以及使用的狀況直接影響鍋爐的安全和經濟運行。為減少調節門前后壓損，提高機組運行經濟性，優化蒸汽吹灰汽源，采用屏再入口聯箱作為鍋爐本體吹灰汽源，采用低品質汽源取代高品質汽源不但可以提高機組的經濟性，而且可以降低吹灰系統的維護費用。

1 優化的可行性

1.1 蒸汽壓力

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0.8～2.0 MPa之間，當壓力低于下限，蒸汽射流的力量會明顯減弱，吹灰不能收到顯著效果；壓力太高，則會嚴重沖蝕受熱面甚至造成爆管。

神華河北國華滄東發電有限公司一期鍋爐實際運行中機組負荷300 MW 時，屏式再熱器入口的壓力為1.8 MPa，機組負荷450 MW 時，屏式再熱器入口的壓力為2.44 MPa，機組負荷600 MW時，屏式再熱器入口的壓力為3.3MPa，現在一期兩臺鍋爐實際吹灰壓力設定值1.6MPa。借鑒華能九臺電廠經驗教訓，不選用手動截止閥采用手動閘閥，減少節流壓力損失，通過吹灰器廠家設計人員核算，采用屏式再熱器出口蒸汽作為蒸汽吹灰汽源能滿足蒸汽壓力要求。

1.2 蒸汽過熱度

為了保證吹灰工作正常，吹灰蒸汽需要有一定的過熱度，通過與從鍋爐廠設計人員交流得知此過熱度最好在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，燃燒受到干擾，爐膛負壓擺動，當遇到煤質較差時，容易造成爐膛滅火。

目前一般吹灰器需要的介質壓力大多都低于2 MPa，2 MPa下對應的飽和水溫度是212℃，神華河北國華滄東發電有限公司所用鍋爐熱力計算數據中，300 MW 下屏式再熱器入口的蒸汽溫度為361℃，450 MW 下屏式再熱器入口的蒸汽溫度為349℃，600 MW 下屏式再熱器入口的蒸汽溫度為358℃，通過吹灰器廠家設計人員計算見表1，經過調節門減壓節流后，吹灰蒸汽溫度在340℃以上，蒸汽過熱度遠遠大于80℃，因此采用屏式再熱器入口蒸汽作為蒸汽吹灰汽源，蒸汽的過熱度能滿足要求。

表1 不同負荷下屏再入口蒸汽壓力和溫度

2 高、低壓汽源安全性比較

神華河北國華滄東發電有限公司一期600 MW機組鍋爐本體吹灰汽源取自過熱器分隔屏出口集箱，汽源參數：壓力P=18.2 MPa，溫度T=443℃。由于爐膛受熱面吹損比較嚴重，目前調節門后壓力設定值為1.6 MPa。

蒸汽吹灰汽源取自屏式再熱器入口與取自分隔屏過熱器出口相比，無論從安全上還是經濟上都有顯著的優勢。

（1）分隔屏過熱器出口蒸汽參數較高，對管道和閥門的要求也相應較高，都需要高壓管道和閥門；而采用低壓的再熱蒸汽做為吹灰汽源，其管道和閥門的壓力等級就會相應降低。

（2）高壓汽源減壓裝置前后壓差過大，對閥門沖刷嚴重，長時間運行有可能造成泄漏。

3 低壓汽源優化

2013年2月和11月分別利用機組C修和A 修的機會對2號鍋爐和1號鍋爐蒸汽吹灰汽源進行優化改造，改造分為熱工控制和機務兩個部分。

3.1 熱控部分

（1）保持原有控制系統設備，以保證屏式再熱器入口聯箱即低壓蒸汽吹灰汽源無法滿足蒸汽吹灰要求時，隨時可以啟用高壓蒸汽吹灰汽源即過熱器分隔屏出口集箱為吹灰汽源控制系統進行機組的蒸汽吹灰控制，DCS （分散控制系統）及PLC 內部增加控制選擇功能，以選擇蒸汽吹灰的類型。

（2）PLC 內增加低壓蒸汽吹灰汽源蒸汽吹灰啟動邏輯，此邏輯主要控制低壓蒸汽蒸汽吹灰供汽電動門和低壓蒸汽吹灰蒸汽壓力調節門。當選擇低壓蒸汽吹灰汽源蒸汽吹灰時，邏輯控制相應的低壓蒸汽汽源吹灰供汽電動門，調節門，原吹灰器及相應吹灰疏水門。

（3）高壓吹灰汽源的蒸汽壓力，溫度測點不變，保持原有自動壓力調節部分，溫度連鎖部分。

3.2 機務部分

（1）從一期鍋爐屏式再熱器進口連接管道上引出蒸汽，再熱器進口連接管道共有4根，管道規格?660mm×20mm 質SA-106B，從中間兩根管道上部開孔DN100mm，接加強管座T5.42C12SO DN100。

（2）設計煤種BMCR （鍋爐最大連續蒸發量）工況下屏式再熱器進口溫度364℃，再熱蒸汽進口壓力3.84 MPa。引出管道規格?114 mm×9 mm材質20g，經減壓閥調整壓力后接入原本體吹灰減壓閥后管道如圖1，管道設計參數2.94 MPa、330℃，規格?114mm×6mm 材質20g。

圖1 高壓和低壓吹灰汽源連接圖

4 高壓和低壓蒸汽吹灰汽源對機組煤耗影響

為驗證汽源優化后對機組煤耗的影響，于2013年11月15日對2號鍋爐蒸汽吹灰汽源兩種方式分別進行了試驗，試驗結果見表2和表3。

由表2和表3試驗數據計算結果可知，當使用高壓蒸汽吹灰汽源即過熱器分隔屏出口集箱為吹灰汽源時，其鍋爐過熱器受熱面吹灰即長吹工況修正后熱耗率和修正后供電煤耗分別為8184.36kJ／kW·h和314.98g／kW·h，鍋爐爐膛水冷壁即短吹工況修正后熱耗率和修正后供電煤耗分別為8163.17kJ／kW·h 和314.08g／kW·h；當使用低壓蒸汽吹灰汽源即屏再入口聯箱為吹灰汽源時，其長吹工況修正后熱耗率和修正后供電煤耗分別為8174.73kJ／kW·h 和314.56g／kW·h，短吹工況修正后熱耗率和修正后供電煤耗分別為8159.08 kJ／kW·h和313.88g／kW·h。即在長吹工況下，吹灰汽源使用屏再入口聯箱相比過熱器分隔屏出口集箱機組修正后供電煤耗降低0.42g／kW·h；在短吹工況下，吹灰汽源使用屏再入口聯箱相比過熱器分隔屏出口集箱機組修正后供電煤耗降低0.20 g／kW·h。

表2 短吹 （2只）方式主要計算結果

表3 長吹 （2只）方式主要計算結果

5 優化后的經濟效益和社會效益

一臺鍋爐90 只短桿吹灰器，56 只長桿吹灰器。由于燃用神華煤易結焦，每天短桿吹灰器投運2次，每只每次投運1次需要2 min，長桿吹灰器每天投運1.2次，每只投運1次需要13.8min。2只為一組，長吹每天需要463.68 min，短吹每天需要180 min。機組負荷率按80%計算，每年按320天計算，每年每臺鍋爐可以節省590.71t標準煤，兩臺鍋爐節省1181.42t標準煤，每噸標煤按800元計算，每年可節省945136 元。減少氮氧化物排放7.17t，粉塵排放1.18t，二氧化碳排放2811.78t。

6 結論與建議

通過神華河北國華滄東發電有限公司一期亞臨界鍋爐蒸汽吹灰器汽源優化表明，由分割屏過熱器出口改至屏式再熱器入口汽源優化是成功的，優化后的吹灰系統不但能滿足鍋爐正常使用的要求，而且也能提高機組經濟性，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，因此該吹灰汽源優化方案在同類型機組中也具有很強的參考價值。

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