鍋爐低負荷吹灰優化

彭 劍

（神華四川天明發電公司，四川江油 621700）

0 引言

本工程采用東方鍋爐2×1000 MW 超超臨界參數、一次中間再熱變壓運行直流爐、采用平衡通風、單爐膛、前后墻對沖燃燒方式、固態排渣、露天布置、全鋼構架懸吊結構Π 型鍋爐。爐膛吹灰器82 臺，水平煙道、豎井煙道吹灰器52 臺，鍋爐吹灰汽源采用再熱器冷熱段兩段供氣。受低負荷再熱器汽源壓力不足影響，一般需要在鍋爐75%BMCR 負荷工況才能進行吹灰。受限于四川地區火電負荷率較低的情況，將導致鍋爐吹灰頻率和時長受限，對鍋爐安全穩定運行帶來隱患。為實現寬負荷高效，通過對鍋爐各負荷工況下的精細化分析，挖掘鍋爐低負荷吹灰潛力，擬對鍋爐低負荷吹灰壓力進行優化。

1 方案對比

立足現階段吹灰汽源優化方案，針對區域火電負荷特點，提出3 項鍋爐低負荷吹灰優化方案：①引入汽機一抽汽源；②引入屏過汽源；③優化吹灰壓力。相關分析如下。

1.1 引入汽機一抽汽源

由于一段抽汽參數穩定，且滿足低負荷吹灰的要求，是較為理想的高壓吹灰汽源。但由于一段抽汽管路位于汽機側中間層，距離鍋爐吹灰平臺太遠，需要增加約280 m 管路，這段管路每次吹灰需要20 min 的暖管疏水，蒸汽浪費較多。另外還需考慮若鍋爐吹灰時發生高加解列，抽氣逆止門關閉，吹灰器工作過程中將會出現斷汽現象，即使緊急退出也需要約6 min，將發生吹灰器設備損壞的事故。

1.2 引入屏過汽源

傳統的吹灰汽源是由屏過引出，其管道距離短，方便布置，且蒸汽壓力高，可不受負荷限制滿足吹灰蒸汽壓力，多用于較低參數的鍋爐。但是目前超超臨界鍋爐蒸汽過熱蒸汽溫度、壓力高，需要高等級材料和公稱壓力的管道和減壓閥，且減壓閥前后壓差過大，減壓閥工作環境惡劣，維護檢修成本較高。同時此方案將增加爐外高壓管道及閥門，增加了蒸汽泄漏的安全風險。

1.3 優化吹灰壓力

不同吹灰器廠家因設計結構不盡相同，對吹灰壓力有不同的要求，按照最低允許吹灰壓力，對比其他3 個同類型電廠的長吹壓力要求（表1）。

表1 各廠吹灰器及壓力對比

2 方案確定

方案1（增加一抽至吹灰汽源）不推薦。此方案在設計上是可行的，但將增加設備投資，運行也不經濟，而且沒有預留空間，管道布置困難。另外在發生高加解列事故時，將會出現斷汽，對吹灰器設備也有較大的安全隱患，故不采用此方案。

方案2（增加屏過至吹灰汽源）不推薦。通過將高品質蒸汽減溫減壓至工作參數，運行不經濟，更重要的是減壓調閥前后壓差過大，將引起調閥故障率高，壽命縮短等問題，而且調閥故障后，檢修風險極高，同時此方案將增加爐外高壓管道及閥門，增加了蒸汽泄漏的安全風險，故不采用此方案。

方案3（降低吹灰器提升閥前壓力）。通常計算的高溫段吹灰器提升閥前壓力為2.96 MPa，這是按照滿負荷時煙溫1149 ℃計算的，低負荷時實際煙溫會降低，可通過重新計算該負荷下閥前所需壓力優化吹灰壓力；經初步計算50%負荷時，閥前壓力只需要1.85 MPa。可通過對比詳細的低負荷參數（并考慮合理偏差值），重新計算低負荷段吹灰器的閥前壓力值。采用此方案。

3 工況測算

針對鍋爐BMCR 負荷、75%BMCR 負荷、50%BMCR 負荷下煙溫及對應的吹灰器所需壓力進行測算如下。

3.1 鍋爐BMCR 負荷（表2）

表2 鍋爐BMCR 負荷吹灰壓力及煙氣溫度對比

3.2 鍋爐75%負荷（表3）

表3 鍋爐75%負荷吹灰壓力及煙氣溫度對比

3.3 鍋爐50%負荷（表4）

表4 鍋爐50%負荷吹灰壓力及煙氣溫度對比

4 吹灰邏輯優化及PID 說明

4.1 吹灰邏輯優化

（1）鍋爐75%負荷～BMCR 負荷。①SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 臺）在100%BMCR～75%BMCR 工況汽源減溫減壓站參數為270 ℃、3.7 MPa，程控根據此值設定溫壓報警保護。注：長伸縮式吹灰器SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 臺）吹灰器本體設置了壓力變送器，程控根據（BMCR）相應吹灰器閥后壓力值設計報警保護。②SL09#～12#和SL17#～46#吹灰器（共34 臺）及半伸縮式吹灰器SL47#～52#（共6 臺）和爐膛吹灰器（共82 臺）在100%BMCR～75%BMCR 工況汽源減溫減壓站參數為350 ℃、3.5 MPa，程控根據此值設定溫壓報警保護。③SL01#～08#、SL11#～12#、13#～16#、SL17#～18#、SL23#～24#共18 臺只允許單臺吹灰，其余長伸縮式吹灰器可按2 臺成對吹灰。

（2）鍋爐50%負荷～75%負荷。①SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 臺）在75%BMCR～50%BMCR 工況汽源減溫減壓站參數為290 ℃、3.7 MPa，程控根據此值設定溫壓報警保護。注：長伸縮式吹灰器SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12臺）吹灰器本體設置了壓力變送器，程控根據（75%負荷）相應吹灰器閥后壓力值設計報警保護。②SL09#～12#和SL17#～46#吹灰器（共34 臺）及半伸縮式吹灰器SL47#～52#（共6 臺）和爐膛吹灰器（共82 臺）在100%BMCR～75%BMCR 工況汽源減溫減壓站參數為350 ℃、3.5 MPa，程控根據此值設定溫壓報警保護。③SL01#～08#、SL11#～12#、13#～16#、SL17#～18#、SL23#～24#共18 臺只允許單臺吹灰，其余長伸縮式吹灰器可按2 臺成對吹灰。

（3）鍋爐50%負荷。①SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12臺）50%BMCR 工況下要求汽源減溫減壓站參數為290 ℃、2.2 MPa，根據此值設定溫壓報警保護。注：長伸縮式吹灰器SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 臺）吹灰器本體設置了壓力變送器，程控根據（50%負荷）相應吹灰器閥后壓力值設計報警保護。②SL09#～12#和SL17#～46#吹灰器（共34 臺）及半伸縮式吹灰器SL47#～52#（共6 臺）和爐膛吹灰器（共82 臺）50%工況下要求汽源減溫減壓站參數為350 ℃、2.2 MPa，根據此值設定溫壓報警保護。③在50%工況下所有長伸縮式吹灰器只允許單臺吹灰。

4.2 鍋爐吹灰PID 說明

減溫減壓站后壓力控制器低報警值推薦設定按上述3 種工況，只保護長伸縮吹灰器；由于爐膛短吹灰器行程短壓力低，不需要有壓力低保護。吹灰控制回路采取分別考慮。

左右側流量低報警裝置只保護長伸縮吹灰器，由于爐膛短吹灰器行程短流量小，吹掃時間短不需要有流量保護。半伸縮吹灰器安裝位置煙氣溫度低，吹灰管不需要流量保護。吹灰控制回路采取分別考慮。

長伸縮吹灰器投單吹或雙吹按上述3 種工況吹灰器參數表規定，其他吹灰器通常按2 臺吹灰器成對投入吹灰。預熱器吹灰器吹灰順序：先運行下部吹灰器，完畢后再運行上部吹灰器。

5 結論

常規吹灰壓力計算均選取鍋爐BMCR 負荷煙溫為基準點計算吹灰器所需蒸汽量及吹灰壓力，為適應地區電網特性，實現寬負荷高效的目的，通過挖掘優化潛力，以不同負荷工況下實際煙溫為基準點重新計算不同負荷工況下吹灰器所需的蒸汽量及吹灰壓力，并分工況針對性提出吹灰控制邏輯。通過不同負荷工況優化計算，降低了吹灰器閥前所需壓力值，并通過單吹的方式保證蒸汽流量保護吹灰器，實現了50%負荷下鍋爐可投用長吹的要求，極大提高鍋爐運行的適應性。

此次優化不局限于單一工況作為設計基準的常規做法，通過對不同工況的精細化分析，確定各工況設計基準。不僅為同類項目提供一種優化思路，同時實現了精細化管理的目標，助力打造“寬負荷高效型機組”的典型示范工程。