趙亞仙

（晉中學(xué)院機(jī)械學(xué)院，山西晉中030619）

（編輯 申嫣平）

0 引言

在燃煤電廠的運(yùn)行過程中，受熱面不可避免會出現(xiàn)積灰結(jié)渣現(xiàn)象，增加傳熱熱阻和煙道的通風(fēng)阻力，降低傳熱效率和增加煤耗.針對受熱面積灰結(jié)渣現(xiàn)象對電廠鍋爐的不利影響，吹灰是一個(gè)有效的解決辦法，而不合理的吹灰模式不僅會降低鍋爐效率，而且會對受熱面造成損壞，縮短使用壽命.故電廠鍋爐進(jìn)行受熱面的積灰結(jié)渣監(jiān)測并作出吹灰優(yōu)化是非常必要的.

在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，燃煤電廠受熱面積灰結(jié)渣監(jiān)測與吹灰優(yōu)化已經(jīng)進(jìn)行了較長一段時(shí)間研究，并在示范工程中取得良好的經(jīng)濟(jì)效果[1~2]，而國內(nèi)的研究相對較晚，不過迄今為止在電站受熱面吹灰領(lǐng)域也進(jìn)行了大量研究，并取得一定成果，一些系統(tǒng)已投入使用[3~7].

本文以四川廣安發(fā)電廠（現(xiàn)四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司）300 MW燃煤機(jī)組為研究對象，對鍋爐不同受熱面進(jìn)行積灰監(jiān)測，參與監(jiān)測的受熱面包括屏式過熱器、高溫再熱器、高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，并提出了優(yōu)化的吹灰模式.

1 300MW燃煤鍋爐概況

廣安發(fā)電廠#31爐型號為DG1025/18.2-Ⅱ6，為亞臨界、單汽包、一次中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐，爐內(nèi)主要受熱面包括：爐膛、分隔屏、后屏過熱器、高溫過熱器、低溫過熱器、壁式再熱器、屏式再熱器、高溫再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器，各受熱面在爐內(nèi)的布置如圖1所示.鍋爐設(shè)計(jì)燃料為貧煤.

2 受熱面積灰結(jié)渣計(jì)算模型

2.1 對流受熱面積灰結(jié)渣計(jì)算模型

按對流受熱面建立積灰結(jié)渣計(jì)算模型的受熱面有屏式過熱器、高溫再熱器、高溫過熱器、低溫過熱器和省煤器.

利用熱平衡計(jì)算原理，在已知受熱面出口煙溫，工質(zhì)側(cè)進(jìn)、出口參數(shù)的基礎(chǔ)上，分別由工質(zhì)側(cè)和煙氣側(cè)的熱平衡方程式（1）、（2），計(jì)算該受熱面的進(jìn)口煙溫.

式中，h′，受熱面進(jìn)口蒸汽焓，kJ/kg；h″，受熱面出口的蒸汽焓，kJ/kg；H′，受熱面進(jìn)口煙氣焓，kJ/kg；H″，受熱面出口煙氣焓，kJ/kg；Δhjw，減溫水焓，kJ/kg；Bj，計(jì)算燃料消耗量，kJ/h；φ，保熱系數(shù)；α，漏風(fēng)系數(shù)；H0lk為理論冷空氣焓，kJ/kg.

圖1 鍋爐受熱面布置示意圖

式中，Ksj，實(shí)際傳熱系數(shù)

再根據(jù)傳熱方程（3），計(jì)算該工況下該受熱面的實(shí)際傳熱系數(shù)Ksj：傳熱溫差，℃；A，計(jì)算對流受熱面積，m2.

系統(tǒng)根據(jù)熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到受熱面理想傳熱系數(shù)Klx，根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)計(jì)算得到受熱面實(shí)際傳熱系數(shù)Ksj，定義受熱面的污染因子CF為：

CF越大則表示受熱面積灰越嚴(yán)重.

2.2 空氣預(yù)熱器積灰結(jié)渣計(jì)算模型

空氣預(yù)熱器積灰結(jié)渣計(jì)算模型采用煙氣壓差法建立.

空預(yù)器積灰程度可用積灰程度指標(biāo)ηsj表示，ηsj計(jì)算公式[8]為：

式中，C，常數(shù)；ΔP，進(jìn)出口煙氣壓差，Pa；Vy，煙氣容積，m3；Gy，煙氣質(zhì)量，kg；T，煙氣溫度，℃.定義空預(yù)器的污染因子CF為：

式中，ηsj為實(shí)際計(jì)算值，ηlx為理想情況下數(shù)值.

當(dāng)污染因子CF＝0時(shí)，受熱面處于理想的潔凈狀態(tài)，CF大于0則說明受熱面處于污染狀態(tài)，且越大表明積灰越嚴(yán)重.

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

圖2~7為監(jiān)測系統(tǒng)在廣安發(fā)電廠31號機(jī)組上對各受熱面的積灰結(jié)渣監(jiān)測結(jié)果，在吹灰前后4小時(shí)機(jī)組負(fù)荷基本穩(wěn)定.

由圖2~7可看出，除屏式過熱器外的其他受熱面能不同程度地顯示出吹灰對污染因子的變化趨勢，表明所建立的監(jiān)測系統(tǒng)能準(zhǔn)確反應(yīng)出受熱面積灰結(jié)渣狀況的變化.由圖2可知，吹灰使省煤器污染因子顯著下降，且在吹灰結(jié)束后上升速度緩慢，故應(yīng)降低對省煤器的吹灰頻率.由圖3可知，吹灰使低溫過熱器的污染因子顯著下降，但吹灰結(jié)束后迅速上升，說明低過污染較快，故需要提高對低過的吹灰頻率.由圖4可知，吹灰后高再的污染因子有一定程度下降，并且維持時(shí)間較長，可知高再受熱面比較清潔，可降低對高再的吹灰頻率.由圖5可知，吹灰使高過的污染因子有顯著下降，但吹灰結(jié)束后很快上升，可見高過受熱面受污染比較迅速，故可提高對高過的吹灰頻率.由圖6可知，吹灰后屏過的污染因子無明顯變化，可知屏過污染較輕，可降低吹灰頻率.由圖7可知，吹灰使空預(yù)器的污染因子有所下降，且在吹灰結(jié)束后一段時(shí)間內(nèi)增長速度緩慢，可知空預(yù)器受熱面在吹灰后可在一段時(shí)間內(nèi)保持清潔，故可降低吹灰頻率.

圖2 吹灰前后省煤器污染因子變化

圖3 吹灰前后低溫過熱器污染因子變化

圖4 吹灰前后高溫再熱器污染因子變化

圖5 吹灰前后高溫過熱器污染因子變化

圖6 吹灰前后屏式過熱器污染因子變化

圖7 吹灰前后空氣預(yù)熱器污染因子變化

按照上述結(jié)果對鍋爐受熱面進(jìn)行吹灰優(yōu)化，與優(yōu)化前的定時(shí)吹灰相比，優(yōu)化后的按需吹灰使空氣預(yù)熱器出口日平均排煙溫度降低2.98℃；排煙溫度的降低表明吹灰模式的優(yōu)化可以使鍋爐效率相應(yīng)得到提高.

4 結(jié)論

通過對廣安電廠31號機(jī)組各受熱面進(jìn)行積灰結(jié)渣監(jiān)測，可得出下面結(jié)論：（1）所建立的積灰結(jié)渣監(jiān)測系統(tǒng)能準(zhǔn)確地反應(yīng)出受熱面的積灰結(jié)渣狀況；（2）吹灰后，低溫過熱器和高溫過熱器的污染因子顯著下降，并且短時(shí)間內(nèi)又迅速升高，污染較快，需要提高吹灰頻率；（3）吹灰后，省煤器、高溫再熱器、屏式過熱器和空氣預(yù)熱器的污染因子都有一定程度下降，并且維持時(shí)間較長，受熱面比較清潔，可減少吹灰頻率；（4）采用優(yōu)化吹灰模式，鍋爐出口平均排煙溫度降低2.98℃，鍋爐效率相應(yīng)得到提高.

［1］Richard E，Thompson，Tom C，et al.A foulingmonitor alarmtoprevent forced outages［C］.International joint power generation conference and exposition and the internaitonal conference on power engineering，USA，1999：25～28.

［2］Cortes C，Bella O，Valero A.Ash fouling monitoring and sootblowing optimization in a pulverized coal fired utility boiler［C］.In：Proc.10th Inter.Pittsburgh Coal Conf‘.Coal Energy and the Environment’，USA，1993：703～708.

［3］閻維平，梁秀俊，周健，等.300MW燃煤電廠鍋爐積灰結(jié)渣計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測與優(yōu)化吹灰［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000（9）：84～88.

［4］朱予東，閻維平，高正陽，等.600MW機(jī)組鍋爐對流受熱面污染狀況實(shí)驗(yàn)與吹灰優(yōu)化［J］.中國動力工程學(xué)報(bào)，2005（2）：196～200.

［5］姚婧.超超臨界鍋爐受熱面狀態(tài)吹灰研究［D］.長沙：長沙理工大學(xué)，2013.

［6］梁占偉.490t/h循環(huán)流化床鍋爐積灰監(jiān)測與吹灰優(yōu)化［D］.保定：華北電力大學(xué)，2011.

［7］李洪濤，董瑞信，冷成崗，等.1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐優(yōu)化吹灰試驗(yàn)研究［J］.電力建設(shè)，2011（3）：102～107.

［8］范從振.鍋爐原理［M］.北京：中國電力出版社，1985.

［9］高倩，劉乃江，劉寅，等.煤粉鍋爐爆管故障診斷案例分析［J］.節(jié)能，2014（9）：70～74.

［10］藍(lán)立偉.超音速吹灰氣固兩相流及磨損模擬研究［D］.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2011.