黃河

（神華國(guó)華北京熱電分公司，北京 100025）

1 吹灰方案現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

目前在我分公司鍋爐蒸汽吹灰方案的制訂方面，是根據(jù)鍋爐制造單位所提供的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中的要求以及我分公司燃用神華煤的實(shí)際情況所制訂，這些做法實(shí)際上只是取決于鍋爐值班員以往經(jīng)驗(yàn)，人為因素起了相當(dāng)大的作用。因?yàn)椋仩t制造單位在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)煤質(zhì)的特性，結(jié)合以往已有經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備結(jié)構(gòu)方面已采取了必要的技術(shù)措施，以防止受熱面沾污積灰、結(jié)渣。根據(jù)燃用煤質(zhì)的不同，設(shè)計(jì)方面采取的技術(shù)措施不同，吹灰只是作為一種輔助手段，是對(duì)技術(shù)措施的補(bǔ)充。因此，電廠在制訂吹灰方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)本廠設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，否則將可能出現(xiàn)一些負(fù)面影響，眾所周知，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)溫度水平相對(duì)較低，爐內(nèi)受熱面上的部分灰渣將自行脫落。而對(duì)大多數(shù)鍋爐設(shè)備來(lái)講，爐膛沾污積灰甚至結(jié)渣恰恰是影響排煙溫度的主要因素。在這種情況下，無(wú)選擇的按規(guī)定每班吹灰1次，顯然將導(dǎo)致能源浪費(fèi)，受熱面管壁磨損減薄，甚至也是導(dǎo)致鍋爐受熱面爆管的原因。有些電廠規(guī)定每天吹灰1次，且要求吹灰時(shí)，鍋爐負(fù)荷一般應(yīng)高于額定負(fù)荷的50%左右，這樣運(yùn)行人員基本將吹灰安排在每天上午，在此時(shí)間段吹灰，顯然針對(duì)性相對(duì)較差，能源浪費(fèi)較多，原因是：一般來(lái)講，每天0時(shí)至6時(shí)左右，鍋爐大都在半負(fù)荷或者更低負(fù)荷運(yùn)行，在此期間爐內(nèi)溫度水平相對(duì)較低，爐內(nèi)受熱面上的大部分灰渣已自行脫落；善于觀察總結(jié)的運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行情況確定何時(shí)吹灰，吹哪一部分受熱面，雖也有一些人為因素，但其針對(duì)性比上述情況相對(duì)較好。

2 制訂吹灰方案應(yīng)考慮的因素

制訂合理的吹灰方案，應(yīng)綜合考慮吹灰所用蒸汽的能量損耗、吹灰器所用驅(qū)動(dòng)裝置的能量損耗、吹灰器磨損、吹灰后鍋爐效率的提高即吹灰后鍋爐運(yùn)行時(shí)節(jié)省的能量，鍋爐運(yùn)行的安全性以及因吹灰而造成受熱面管壁磨損、管子使用壽命縮短等情況，即將所有因素都折合成經(jīng)濟(jì)成本，這樣經(jīng)濟(jì)成本最小時(shí)的吹灰時(shí)間間隔即為最佳吹灰周期。由于目前就吹灰對(duì)管壁壽命的影響及吹灰器磨損等因素，還難以給出定量關(guān)系，即難以折算成經(jīng)濟(jì)成本。本文將主要從如何使吹灰所用蒸汽的能量損耗相對(duì)較少，而使吹灰后由于鍋爐效率的提高，所節(jié)省的能量相對(duì)較多，即主要從能量增益方面，并兼顧考慮受熱面管使用壽命等因素來(lái)討論如何制訂吹灰方案。

3 吹灰優(yōu)化技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用

吹灰過(guò)程是用一定量的蒸汽能量消耗來(lái)改善受熱面的清潔程度，以提高換熱效果，吹灰周期較短即吹灰次數(shù)較多，會(huì)影響受熱面的壽命，并帶來(lái)不必要的能量消耗，但吹灰周期過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)使排煙溫度升高，使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差。因此根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況存在一最佳吹灰周期，按此進(jìn)行吹灰，將使能量損耗最小。我分公司四臺(tái)鍋爐經(jīng)過(guò)幾次燃燒器技術(shù)改造，噴氨系統(tǒng)的投入使用，以及#2、#3爐SCR系統(tǒng)的試運(yùn)行。吹灰方案急切改進(jìn)，以下簡(jiǎn)單介紹幾家科研單位對(duì)吹灰優(yōu)化所作的研究項(xiàng)目：

3.1 華北電力大學(xué)（保定）：自1997年開(kāi)始承擔(dān)國(guó)家電力公司重點(diǎn)科技項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行了燃煤電站鍋爐受熱面污染監(jiān)測(cè)理論與實(shí)踐的研究工作。經(jīng)過(guò)多年研究，開(kāi)發(fā)出了“大型燃煤電站鍋爐受熱面污染監(jiān)測(cè)及吹灰優(yōu)化系統(tǒng)”。該系統(tǒng)能夠?qū)﹀仩t受熱面結(jié)渣積灰進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化吹灰。到目前為止，該系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)8個(gè)電廠15臺(tái)機(jī)組上成功投運(yùn)，并取得了一定的效果。

3.2 浙江大學(xué)熱能工程研究所：1998年起開(kāi)始燃煤鍋爐智能吹灰優(yōu)化的科技攻關(guān)。智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)是基于浙江大學(xué)多年?duì)t內(nèi)三維溫度場(chǎng)重建和燃燒診斷方面的研究成果，該系統(tǒng)以爐內(nèi)溫度場(chǎng)重建和輻射能測(cè)量來(lái)指導(dǎo)輻射受熱面吹灰，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)指導(dǎo)對(duì)流受熱面吹灰，通過(guò)對(duì)受熱面清潔因子監(jiān)測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐本體輻射受熱面和對(duì)流受熱面的積灰結(jié)渣狀況的監(jiān)測(cè)，并對(duì)吹灰的程序進(jìn)行指導(dǎo)。首次在嘉興電廠300MW燃煤電站鍋爐上獲得成功應(yīng)用。

3.3 美國(guó)電力研究院（EPRI）研制了用于鍋爐吹灰的智能吹灰器：鍋爐智能吹灰器在美國(guó)田納西州BULLRUN電廠鍋爐（6400000LB/h）上使用效果很好，鍋爐吹灰次數(shù)減少，鍋爐效率提高，延長(zhǎng)鍋爐受熱面的使用壽命。智能吹灰方式：鍋爐吹灰器實(shí)現(xiàn)智能綜合控制吹灰，達(dá)到“吹凈”和沒(méi)有“過(guò)吹”的目的，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。自動(dòng)控制考慮如下因素：第一屏式過(guò)熱器安裝測(cè)重儀測(cè)量結(jié)焦重量；采用紅外線測(cè)量爐膛出口煙氣溫度；煤質(zhì)分析采用在線測(cè)量，每8秒鐘采樣一次；用激光二級(jí)管測(cè)量CO、O2含量；從機(jī)組DCS中提取有關(guān)機(jī)組負(fù)荷等數(shù)據(jù)，綜合控制鍋爐吹灰，達(dá)到減少鍋爐吹灰次數(shù)，而且控制鍋爐結(jié)焦和積灰。同時(shí)達(dá)到鍋爐燃燒優(yōu)化。鍋爐智能吹灰器可以用燃?xì)?、蒸汽做介質(zhì)。

目前，我熱電分公司#4爐使用的吹灰優(yōu)化系統(tǒng)是華北電力大學(xué)（北京）：開(kāi)發(fā)出以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為核心的鍋爐吹灰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。在機(jī)組DCS中實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐水冷壁管壁、鰭片溫度在線監(jiān)測(cè)，設(shè)定臟污程度報(bào)警，使運(yùn)行人員能對(duì)爐內(nèi)各部分的沾污積灰情況有直觀了解，更有針對(duì)性的進(jìn)行吹灰，其效果將更好。而且在DCS中可查詢每點(diǎn)溫度的變化趨勢(shì)，每個(gè)吹灰器的使用次數(shù)。這為熱力試驗(yàn)人員提供了詳細(xì)的技術(shù)數(shù)據(jù)，為鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、運(yùn)行調(diào)整和事故處理提供必要的依據(jù)。吹灰汽源的選擇：目前吹灰汽源一般取自屏式過(guò)熱器入口的主汽汽源，通過(guò)減壓后供吹灰；通過(guò)優(yōu)化吹灰參數(shù)的試驗(yàn)，可以考慮有些部位，例如空預(yù)器，改為再熱器冷段低溫汽源。

4 優(yōu)化后節(jié)能效果預(yù)測(cè)

以智能吹灰為例，應(yīng)用效果如下：（1）鍋爐水冷壁管故障平均時(shí)間，從54天增加到76天，故障間隔天數(shù)增加41%。（2）在鍋爐吹灰過(guò)程中，金屬溫度差最大從169℃降到102℃，達(dá)到了40%。（3）鍋爐吹灰器平均吹灰頻率降低了50%。（4）鍋爐水冷壁最高點(diǎn)溫度從520℃降低到497℃。（5）鍋爐再熱器減溫水噴水量降低了33%。（6）在鍋爐每個(gè)燃燒室內(nèi)，再熱器金屬溫度降低了7℃和3℃。

一般來(lái)講，全面吹灰一次，在吹灰過(guò)程剛結(jié)束時(shí)，因設(shè)備不同，鍋爐排煙溫度可比吹灰前降低15℃左右，鍋爐效率提高約1個(gè)百分點(diǎn)左右。此后隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，受熱面重新被沾污積灰、甚至結(jié)渣，排煙溫度又進(jìn)一步升高，經(jīng)過(guò)若干小時(shí)，排煙溫度就又達(dá)到吹灰前的溫度水平，此時(shí)有些鍋爐設(shè)備可能出現(xiàn)隨著運(yùn)行時(shí)間的進(jìn)一步增加，排煙溫度基本不變或升高速度非常緩慢的情況，即進(jìn)入一種自平衡狀態(tài)，在這種情況下，吹灰還是不吹，以及何時(shí)吹灰，不僅要考慮能量增益，還要綜合考慮吹灰對(duì)蒸汽參數(shù)及管壁壽命的影響，更要考慮對(duì)運(yùn)行安全性的影響，此時(shí)便可通過(guò)分析水冷壁上管壁與鰭片的溫度來(lái)對(duì)爐內(nèi)積灰情況判斷。爐內(nèi)沾污積灰比較均勻，無(wú)大焦塊形成，不會(huì)影響運(yùn)行安全。再?gòu)倪\(yùn)行參數(shù)看，暫時(shí)不吹灰能量損耗也較小，那么，從延長(zhǎng)管壁壽命來(lái)考慮，就可將吹灰間隔延長(zhǎng)，否則就應(yīng)進(jìn)行吹灰。對(duì)于尾部受熱面吹灰，則主要根據(jù)能量增益和運(yùn)行參數(shù)決定。

[1]岑可法，樊建人，池作和，沈珞嬋.鍋爐和熱交換器的積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原理和計(jì)算[M].科學(xué)出版社，1994.