300 MW CFB鍋爐尾部受熱面吹灰系統改造

王福才，程榮新，司紅代，劉寶華

（遼寧調兵山煤矸石發電有限責任公司，遼寧 調兵山 112700）

300 MW CFB鍋爐尾部受熱面吹灰系統改造

王福才，程榮新，司紅代，劉寶華

（遼寧調兵山煤矸石發電有限責任公司，遼寧 調兵山 112700）

調兵山發電公司2臺新建的300 MW CFB鍋爐機組，由于原有的燃氣脈沖吹灰器系統不能有效清除尾部受熱面積灰，造成鍋爐運行中主蒸汽、再熱蒸汽溫度偏低及排煙溫度升高。介紹了蒸汽吹灰器和燃氣脈沖吹灰器的工作原理，結合鍋爐實際空間布置，提出了將燃氣脈沖吹灰改為蒸汽吹灰的技術方案并予以實施。改造后的機組實際運行良好，經濟效益顯著。

300 MW CFB鍋爐；尾部受熱面；吹灰器改造

吹灰系統是電站鍋爐的重要輔機系統之一，直接影響鍋爐的安全經濟運行。調兵山發電公司2× 300 MW鍋爐尾部受熱面原選用燃氣脈沖吹灰器系統，不能有效清除尾部受熱面積灰，是造成運行中主汽、再熱汽溫度偏低及排煙溫度升高的主要原因，嚴重影響鍋爐安全經濟運行［1］。為此，調兵山發電公司通過技術調研，針對鍋爐吹灰系統重新進行設備選型及系統改造，實際改造效果良好，達到了預期目的，對大型CFB鍋爐吹灰系統的改造具有借鑒意義。

1 運行情況分析

調兵山發電公司新建工程為2臺SG－1065／17.5－M804型一次中間再熱、自然循環、固態排渣褲衩型雙布風板單爐膛大型CFB鍋爐，主要由膜式水冷壁爐膛、4臺絕熱旋風分離器和4條尾部豎井煙道組成。尾部煙道從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫再熱器、螺旋鰭片管式省煤器和回轉式四分倉空氣預熱器。燃用鐵法劣質煙煤，采用爐內石灰石粉干法脫硫。

每臺鍋爐在尾部受熱面及空氣預熱器共布置58臺燃氣脈沖吹灰器，用于機組運行和停機后受熱面積灰吹掃。投產后，由于實際燃用煤種的發熱量低、灰分高且灰熔點低，造成水平及尾部煙道積灰嚴重，受熱面吸熱能力降低，排煙溫度升高，受布袋除塵器運行溫度影響，鍋爐被迫降出力運行，機組經濟性嚴重下降。在這種情況下，雖然脈沖吹灰器已投入連續運行，仍起不到相應作用。試驗證明，燃氣脈沖吹灰器只適用于去除受熱面表面松散、干燥的積灰，對已經形成的燒結性積灰無法有效清除。

從近3年的應用效果來看，調兵山公司鍋爐采用脈沖式吹灰器，排煙溫度一直呈上升趨勢，引起排煙熱損失偏高，鍋爐熱效率下降。額定負荷設計排煙溫度為136℃，75%負荷設計的排煙溫度為130℃，2010年8月能耗試驗測試的5種工況排煙溫度平均值（修正后）為142℃，到2011年12月，5種工況排煙溫度平均值（修正后）已經上升到161℃，根據計算，排煙溫度每升高10℃，排煙熱損失升高0.54個百分點，若排煙溫度升高25℃，將使排煙熱損失升高1.3個百分點，發電煤耗相應增加4 g／kWh，這是目前發電煤耗偏高原因之一。

在煤耗增加的同時，運行中鍋爐尾部受熱面積灰、堵灰較為嚴重，使鍋爐出力受限，不能達到額定出力，負荷較高時低溫過熱器、低溫再熱器出口煙氣超溫，2號鍋爐曾發生因該部位長時間超溫運行，導致省煤器吊掛裝置斷裂，整組省煤器坍塌。

調兵山發電公司對鍋爐尾部煙道受熱面的積灰情況進行檢查，發現布置在煙氣溫度為700～800℃區域內的高溫過熱器和低溫再熱器，其上面的積灰是薄且密實的內灰層和大量松散的外灰層；布置在煙氣溫度為600～700℃的再熱器和過熱器，其上面積灰大多為松散的沉積物；在尾部煙道受熱面，煙氣溫度在600℃以下區域內，大多為松散的積灰［2］。

2 吹灰器工作原理

在鍋爐設計時均配有一定數量的吹灰器，常用的有蒸汽吹灰器、燃氣脈沖激波吹灰器。

2.1 蒸汽吹灰器

蒸汽吹灰器的工作原理是利用高參數蒸汽流經連續變化的旋轉噴頭高速噴出，產生較大的沖擊力吹掉受熱面上的積灰，隨煙氣被帶走，沉積的渣塊破碎脫落。蒸汽吹灰器吹灰是一種較為傳統的吹灰方式，利用高參數蒸汽直接吹掃鍋爐受熱面，有效清除了受熱面上的積灰及壁面的掛渣，對灰熔點低、結渣性強的灰有很好的清除效果。

2.2 燃氣脈沖激波吹灰器

燃氣脈沖吹灰器的工作原理是在特定的容器中將可燃氣體和空氣以適當的比例混合，經過高頻點火產生爆燃，瞬間產生巨大的聲能以及大量高速、高溫氣體，并以沖擊波的形式撞擊、沖刷管束受熱面，使其表面的積灰濺起，隨煙氣一起被帶走。

3 運行效果分析

調兵山發電公司2×300 MW CFB鍋爐尾部煙道安裝的燃氣脈沖吹灰裝置，自2009年投產以來，吹灰效果較差，受熱面積灰嚴重，排煙溫度較高，鍋爐熱效率遠低于設計值；夏季排煙溫度達190℃，危及布袋除塵器安全運行，鍋爐被迫降低負荷運行［3］；燃氣脈沖吹灰器運行時存在安全隱患，系統復雜，對控制系統的要求較高。工作介質為乙炔可燃氣體，極易發生氣體泄漏，檢修隔離困難，曾發生過小型爆燃事故，危及機組安全運行；沒有固定氣源，需定期更換乙炔瓶，特別是夜間人工更換工作量大，不能保證吹灰工作正常進行。

鍋爐受熱面積灰所帶來的最直接問題就是鍋爐換熱效率降低［4］。由于鍋爐受熱面嚴重積灰，致使爐內受熱面的傳熱及換熱效率受到影響，鍋爐換熱效率下降直接表現為煙溫升高，超過各設備的允許溫度，影響鍋爐安全運行，使鍋爐不得不降低負荷運行；另一方面，因為換熱效率下降，蒸汽的過熱吸收熱量變少，使得鍋爐出口的蒸汽溫度降低，特別是再熱蒸汽溫度降低（正常運行時，最低溫度僅為510℃），使整個機組的安全經濟運行受到影響，增大了鍋爐排煙損失，降低了鍋爐熱效率，使整個機組熱經濟性下降，造成嚴重的經濟損失。

蒸汽吹灰系統蒸汽來源穩定充裕，對于較難吹掃積灰或需要連續吹掃清灰的情況較為適宜，蒸汽吹灰系統與本體運行伴生相隨，運行中吹灰壓力方便調整。蒸汽吹灰所采用的汽源從再熱蒸汽來，通過管道輸送至各吹灰器。吹灰器可以布置于爐內各個部分，能夠對水平煙道、尾部豎井及爐膛進行吹灰，牢固耐用，適用于各種惡劣的工況下，可以用于清除鍋爐捕渣管、過熱器區域、對流區域及省煤器區域內的積灰，還可以用于清除爐頂和空氣預熱器的結灰。

經過考察調研，蒸汽吹灰器比較適合調兵山公司的生產實際需求，決定將燃氣脈沖吹灰器改成蒸汽吹灰器，以提高吹灰效果，降低排煙溫度和供電煤耗，保證鍋爐安全運行，在運行中保持受熱面清潔和熱量有效傳遞，進一步提高鍋爐效率、降低輔機電耗。

4 技術改造

4.1 改造方案

為保證鍋爐機組滿負荷高效運行，考察國內外大型CFB鍋爐吹灰裝置吹灰效果，結合調兵山發電公司燃用煤質成灰特性，決定將燃氣脈沖吹灰器改造為蒸汽吹灰器。按照傳統設計改造，伸縮式蒸汽吹灰器占用空間較大，但是鍋爐廠房已固定，均是依照原脈沖吹灰器緊湊貼墻設計安裝，承重平臺外展空間有限，蒸汽吹灰幾乎不能在現有條件下實現，原脈沖吹灰器停止運行時筒型布置方式如圖1所示。調兵山發電公司結合CFB鍋爐爐內脫硫效率高、爐膛溫度低的固有特性，采用非對稱倒寶塔型蒸汽吹灰器布置方式，以減少廠房變化，解決了蒸汽吹灰器在大型CFB鍋爐改造應用安裝問題。

圖1 原脈沖吹灰器停止運行時筒型布置方式

4.2 方案實施

對吹灰器進行改造，拆除布置在尾部煙道受熱面的燃氣脈沖吹灰器混合罐，在原混合罐位置安裝7層蒸汽吹灰器，均采用前后墻對沖布置。第1～3層分別是8臺固定式吹灰器，裝設在尾部煙道下部，每層吹灰器外部設支撐平臺，前墻4臺裝設在爐膛與尾部煙道之間，4臺裝設在尾部煙道后墻；第4～6層分別為8臺半伸縮式吹灰器，裝設在尾部煙道中部，4臺裝設在爐膛與尾部煙道之間，4臺裝設在尾部煙道后墻；第7層為8臺全伸縮式吹灰器，裝設在尾部煙道上部，4臺裝設在爐膛與尾部煙道之間，4臺裝設在尾部煙道后墻。由于蒸汽吹灰器占地面積較大，尾部煙道后側的平臺需要加大，且緊身封閉需拆除向外延伸，固定式吹灰器只利用原來的平臺即可。

由于尾部煙道頂部外部空間較大，改變其它大型CFB鍋爐只在第7層前墻布置4臺特長的伸縮吹灰器，后墻不再設4臺伸縮式吹灰器，在后墻對沖布置4臺稍短的伸縮式吹灰器。除第7層前后墻各4臺吹灰器為對沖非對稱布置外，其它6層吹灰器均采用前后墻對稱布置方式，形成300 MW CFB鍋爐尾部煙道非對稱倒寶塔型蒸汽吹灰器布置方式如圖2所示。

圖2 CFB鍋爐蒸汽吹灰器停止運行時倒寶塔型布置方式

根據鍋爐受熱面布置情況及吹灰器本身技術特性來確定采用半伸縮吹灰器、長伸縮吹灰器或固定旋轉式吹灰器。經研究，決定采用上海克萊德貝爾格曼公司生產的蒸汽吹灰器，對爐膛和水平煙道的燃氣脈沖吹灰器進行更換。在鍋爐尾部煙道內從下至上依次裝設了7層蒸汽吹灰器，共34臺，在尾部煙道頂部平臺南側布置了4臺PS－LL型特長伸縮式吹灰器、北側布置了4臺PS－L型普通長伸縮式吹灰器，將原來在爐膛和水平煙道處安裝的燃氣脈沖吹灰器拆除。

吹灰器汽源取自再熱器冷段入口，壓力為2.2MPa，溫度為320℃。根據鍋爐實際運行情況和設備狀況，合理布置吹灰位置及吹灰方式。

5 綜合效益分析

5.1 改造前后試驗指標

機組于2009年并網發電，運行1年后，2臺機組發、供電煤耗均明顯偏高，為掌握機組及其輔助設備目前的運行狀態及性能指標，并為機組下一步節能降耗提供技術支持，調兵山發電公司對1號鍋爐進行能耗分析試驗。試驗負荷分別為270 MW、240 MW、225 MW、210 MW和195 MW，測試項目有鍋爐熱效率、鍋爐側主要輔機電耗及發、供電煤耗。試驗于2011年11月29日開始，12月6日結束，本次試驗5種工況的平均負荷為228 MW，修正后平均發電煤耗為345.79 g／kWh，供電煤耗為388.25 g／kWh；2010年8月試驗的5種工況平均負荷為243.98 MW，修正后平均發電煤耗為325.67 g／kWh，供電煤耗為363.46 g／kWh。本次試驗機組煤耗明顯比2010年8月測試的煤耗高，其中爐側熱效率降低2%。

2臺鍋爐吹灰器改造后，于2012年5月投入使用，蒸汽吹灰器改造后效果明顯，特別是對于粘性大、熔點低和結渣性強的灰吹灰效果更好。同時，鍋爐出力得到了恢復，使鍋爐能夠長時間在滿負荷運行，尾部煙道超溫現象也基本消除，鍋爐平均排煙溫度降低，由改造前的168℃降至140℃，減少了排煙損失。此外鍋爐的主蒸汽和再熱蒸汽溫度顯著提高，達到了設計溫度540℃。

為了評價其改造效果，于2013年10月再次進行能耗試驗，結果表明，鍋爐排煙溫度降低25℃，鍋爐效率提高1.24%，供電煤耗降低3.46 g／kWh。

5.2 經濟效益

a.蒸汽吹灰器投入后，在300 MW負荷時，排煙溫度平均下降25℃，根據300 MW機組標準供電煤耗與排煙溫度的關系來計算，每發電1 kWh就可以節約標煤3.46 g，由于調兵山發電公司所有機組都實行負荷優化分配的方案，確保了機組高負荷運行，年發電量可以達到28.25億kWh以上，按標準煤單價為700元／t計算，平均每年節約684.215萬元。

b.機組不需要降低負荷運行，平均能多發電100 MWh，若機組全年可利用小時數按5 500 h計算，那么每年可多發電7.5×104kWh，以20%利潤率計，折合成人民幣每年可多收入675萬元。

c.給水泵電耗降低。據統計，給水泵管路經節流后，給水泵電耗平均降低0.3%，經計算，用以多供電的收入為141萬元。

5.3 社會效益

a.保證機組能夠在設計參數下運行，排煙溫度能達到設計要求，除塵器運行穩定，增強了設備的可靠性，使機組可利用小時數得到提高，大氣污染物排放達標。

b.集控室遠方自動操作，取代了夜間人工更換氣瓶工作，降低了運行人員勞動強度，提高了設備安全運行水平，減少了現場安全隱患。

6 結束語

在當今節能減排環保新形勢下，CFB鍋爐與其配套蒸汽吹灰器均是當前大力推廣的清潔發電與節能減排技術標志性產品。作為國內外首個300 MW級大容量CFB鍋爐成功進行燃氣脈沖吹灰改為蒸汽吹灰的技術改造工程，實際運行結果和預期相符，機組運行穩定，經濟效益提高，在實踐應用中提出了具有CFB技術特色的非對稱倒寶塔型蒸汽吹灰器布置技術，進一步充實了CFB技術。

［1］黨黎軍，趙志丹.CFB機組控制與保護技術及其應用［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］劉寶華，王福才，王文東.循環流化床與煤粉鍋爐負荷響應速率差異分析研究［J］.東北電力技術，2012，33（12）：16－18，21.

［3］劉寶華，王福才，隋 永.電袋除塵器在300 MW循環流化床鍋爐應用研究［J］.東北電力技術，2013，34（1）：46－49.

［4］劉寶華，司洪代，王福才，等.300 MW CFB鍋爐冷態啟動節油優化實踐［J］.沈陽工程學院學報（自然科學版），2013，9（4）：296－299.

Study on Technique Improvement of Soot Blowing System on Back－end Tail Heating Surface of 300 MW CFB Boiler

WANG Fu?cai，CHENG Rong?xin，SI Hong?dai，LIU Bao?hua
（Liaoning Diaobingshan Coal Gangue?fired Power Generation Co.，Ltd.，Diaobingshan，Liaoning 112700，China）

2 newly built 300 MW CFB boiler units in Diaobingshan generation company arise with low temperature of main steam and reheat steam，outlet gas with temperature increasing in operation，the reason is soot deposition on back end heating surface can't be e?liminated effectively.This paperintroduces the principles of steam soot blower and gas pulse ash blower，technical proposal of transforming gas pulse ash blo?wer into steam soot blower are proposed by combining actual space arrangement of boiler.Transformed unit operates steadily and brings remarkable economic benefits.

300 MW CFB boiler；Back heating surface；Soot blower improvement

TK229.6

A

1004－7913（2016）03－0016－04

王福才（1970—），男，學士，高級工程師，集控運行高級技師，主要從事火電廠運行管理工作。

2015－12－03）