董瑞信，白國(guó)華，石長(zhǎng)江

（1.山東泓奧電力科技有限公司，濟(jì)南 250101；2.華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州 261441）

智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)在1039MW機(jī)組中的應(yīng)用

董瑞信1，白國(guó)華2，石長(zhǎng)江1

（1.山東泓奧電力科技有限公司，濟(jì)南 250101；2.華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州 261441）

針對(duì)1039MW超超臨界機(jī)組鍋爐的運(yùn)行狀況，在建立數(shù)據(jù)傳輸物理鏈接通道和軟件監(jiān)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)試驗(yàn)和試運(yùn)行期間的吹灰報(bào)警規(guī)律，提出智能吹灰整體方案，增強(qiáng)了系統(tǒng)的操作性能，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

電站鍋爐；智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)；報(bào)警；監(jiān)測(cè)；吹灰方案

0 引言

山東泓奧電力科技有限公司根據(jù)多年來(lái)在300 MW及600MW級(jí)機(jī)組實(shí)施智能吹灰優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)，嘗試在1 000MW級(jí)及以上超超臨界機(jī)組中應(yīng)用智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)，建立科學(xué)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和鍋爐受熱面智能吹灰優(yōu)化報(bào)警模型，并在試驗(yàn)和試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，總結(jié)出切實(shí)可行的鍋爐受熱面吹灰優(yōu)化指導(dǎo)方案。在確保換熱特性有所提高的前提下，最大限度地降低吹灰頻次，減少對(duì)鍋爐過(guò)熱器、再熱器等各對(duì)流受熱面的吹損，減少吹灰蒸汽耗損，降低排煙溫度，改善機(jī)組運(yùn)行參數(shù)。

1 機(jī)組概況

山東泓奧電力科技有限公司1 039MW超超臨界機(jī)組鍋爐為直流鍋爐，∏型結(jié)構(gòu)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)；采用中速磨煤機(jī)正壓直吹冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)，配置6臺(tái)中速磨煤機(jī)；采用旋流煤粉燃燒器，尾部雙煙道，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫調(diào)節(jié)過(guò)熱汽溫；采用三分倉(cāng)容克式回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和干式鋼帶排渣機(jī)。每臺(tái)鍋爐前、后墻各布置3層旋流煤粉燃燒器，每層8個(gè)旋流燃燒器。

2 智能吹灰優(yōu)化系統(tǒng)建模原理及通信連接

2.1 建模原理

采用污染率表征受熱面的積灰污染狀態(tài)。根據(jù)機(jī)組鍋爐的運(yùn)行狀況，以能量守恒定律、傳熱學(xué)和工程熱力學(xué)原理為基礎(chǔ)，建立鍋爐整體及局部軟測(cè)量模型以及統(tǒng)計(jì)回歸、模糊邏輯數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等分析運(yùn)算體系，利用數(shù)據(jù)庫(kù)中工質(zhì)側(cè)參數(shù)、省煤器后煙氣側(cè)參數(shù)和空氣預(yù)熱器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)空預(yù)器）進(jìn)、出口溫差或進(jìn)、出口壓差，按照飛灰可燃物及排煙氧量軟測(cè)量模型，首先進(jìn)行鍋爐各項(xiàng)熱損失和熱效率的計(jì)算，繼而從省煤器出口開(kāi)始，逆煙氣的流程逐段進(jìn)行各受熱面的污染率計(jì)算，建立起對(duì)流受熱面污染模型、爐膛污染模型和空預(yù)器污染模型。實(shí)現(xiàn)對(duì)大屏過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、高溫再熱器、低溫再熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器及空預(yù)器平均污染程度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，綜合考慮效率提高、蒸汽損失、金屬管壁壽命消耗、吹灰次數(shù)以及吹灰強(qiáng)度等的影響，以吹灰操作的方便、可行為前提，提出機(jī)組整體吹灰優(yōu)化策略，指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行吹灰操作。系統(tǒng)同時(shí)計(jì)算并顯示爐膛出口、大屏過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、高溫再熱器、低溫再熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器出口煙氣平均溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)各受熱面進(jìn)、出口煙氣溫度的在線監(jiān)測(cè)。

2.2 物理連接及通信

吹灰優(yōu)化服務(wù)器與電廠火電廠管理信息系統(tǒng)（MIS）、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)、光纖盒及光纖進(jìn)行物理連接，連接方式如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)物理連接及通信

系統(tǒng)軟件通過(guò)讀取MIS數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行鍋爐各受熱面污染潔凈因子的實(shí)時(shí)計(jì)算、鍋爐主要性能參數(shù)及內(nèi)部溫度分布的在線顯示、吹灰優(yōu)化策略智能分析、污染面潔凈因子數(shù)據(jù)庫(kù)管理等，實(shí)現(xiàn)各受熱面污染程度的可視化和按需吹灰的智能化。優(yōu)化結(jié)果返回到SIS數(shù)據(jù)庫(kù)，完成數(shù)據(jù)回寫(xiě)與傳輸。在SIS中可以查看優(yōu)化的結(jié)果，供運(yùn)行人員指導(dǎo)吹灰過(guò)程。

3 吹灰器概況及主要功能畫(huà)面

3.1 吹灰器概況及分組

機(jī)組提供了82支爐膛吹灰器、52支長(zhǎng)吹灰器（其中IK01，IK03，IK07，IK09，IK10故障，未投入）以及4支空預(yù)器吹灰器。吹灰器分為6組：第1組對(duì)應(yīng)屏式過(guò)熱器，對(duì)應(yīng)的吹灰槍為長(zhǎng)吹IK01～I(xiàn)K10；第2組對(duì)應(yīng)高溫過(guò)熱器，對(duì)應(yīng)的吹灰槍為長(zhǎng)吹IK11～I(xiàn)K18；第3組對(duì)應(yīng)高溫再熱器，對(duì)應(yīng)的吹灰槍為長(zhǎng)吹IK19～I(xiàn)K28；第4組對(duì)應(yīng)低溫過(guò)熱器和低溫再熱器，對(duì)應(yīng)的吹灰槍為長(zhǎng)吹IK29～I(xiàn)K34，IKEL01～I(xiàn)KEL08，IKEL13～I(xiàn)KEL14；第5組對(duì)應(yīng)省煤器，對(duì)應(yīng)的吹灰槍為長(zhǎng)吹IKEL09～I(xiàn)KEL12，IKEL15～I(xiàn)KEL18；第6組對(duì)應(yīng)空預(yù)器A／B，對(duì)應(yīng)的吹灰槍為AH01～AH04。

3.2 吹灰優(yōu)化報(bào)警模擬畫(huà)面

吹灰優(yōu)化報(bào)警模擬畫(huà)面中顯示了鍋爐水平煙道及豎井煙道受熱面污染的實(shí)時(shí)狀態(tài)，污染狀態(tài)分為重度污染和輕度污染。受熱面重度污染將顯示紅色報(bào)警，提示吹灰，紅色報(bào)警處顯示受熱面對(duì)應(yīng)的吹灰器，若幾個(gè)受熱面同時(shí)報(bào)警，按煙氣流程進(jìn)行吹灰；受熱面輕度污染將顯示藍(lán)色，說(shuō)明受熱面污染較輕，暫時(shí)不需要吹灰。

3.3 受熱面煙氣監(jiān)測(cè)畫(huà)面

圖2顯示了鍋爐水平煙道各受熱面進(jìn)、出口煙氣溫度的實(shí)時(shí)計(jì)算值，該計(jì)算60 s進(jìn)行1次，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，較為準(zhǔn)確地反映了各受熱面的煙氣溫度情況，可作為鍋爐運(yùn)行調(diào)整、操作的依據(jù)。

4 智能吹灰優(yōu)化方案

為減輕運(yùn)行人員及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的工作量，系統(tǒng)根據(jù)試驗(yàn)期間各受熱面的積灰增長(zhǎng)特性和試運(yùn)行期間表現(xiàn)出來(lái)的吹灰報(bào)警規(guī)律，總結(jié)出以下吹灰方案。

（1）爐膛短吹IR01～I(xiàn)R82建議在每天06：00—09：00期間進(jìn)行吹灰。

（2）空預(yù)器吹灰器AH01／AH02建議在每天05：30—08：00期間完成第1次吹掃，吹灰時(shí)長(zhǎng)維持28min不變。

（3）水平煙道吹灰器IK01～I(xiàn)K28在爐膛短吹IR01～I(xiàn)R82吹完后接著吹掃，12：00前完成吹掃。

（4）轉(zhuǎn)向室及豎井煙道吹灰器IK29～I(xiàn)K34，IKEL01～I(xiàn)KEL18在水平煙道吹掃完成后接著吹掃。

（5）空預(yù)器AH01／AH02，AH03／AH04在以上吹掃完成后順序進(jìn)行，每天17：00左右開(kāi)始吹掃。AH3／AH4的吹灰時(shí)長(zhǎng)調(diào)整為45min，AH1／AH2的吹灰時(shí)長(zhǎng)維持28min不變。

（6）負(fù)荷低于700MW長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，建議著重進(jìn)行省煤器和低溫過(guò)熱器的吹灰。

圖2 鍋爐受熱面煙氣監(jiān)測(cè)模擬圖

5 試運(yùn)行數(shù)據(jù)處理及分析

5.1 數(shù)據(jù)處理方式

對(duì)比分析試運(yùn)行期間（按吹灰優(yōu)化方案吹灰）及試運(yùn)行前（按優(yōu)化前吹灰方式吹灰）機(jī)組平均參數(shù)，系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)全部來(lái)源于MIS數(shù)據(jù)庫(kù)，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件的實(shí)測(cè)值。取全天24 h的數(shù)值，每10 s取值1次，每天共計(jì)8640條。

數(shù)據(jù)處理方式：除機(jī)組功率和環(huán)境溫度外，同一參數(shù)采用多測(cè)點(diǎn)的負(fù)荷加權(quán)平均值，以消除負(fù)荷對(duì)參數(shù)的影響。以主蒸汽溫度為例，平均值tav按下式進(jìn)行計(jì)算

式中：i為第i條記錄數(shù)據(jù)；n為記錄的總數(shù)；ti為第i條記錄的主蒸汽溫度；Pi為第i條記錄的負(fù)荷。

空預(yù)器出口排煙溫度由于受進(jìn)口風(fēng)溫及暖風(fēng)器的影響，根據(jù)GB 10184—1988《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》中的規(guī)定進(jìn)行處理。

5.2 數(shù)據(jù)分析

＃1鍋爐試運(yùn)行前、后12 d平均參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1＃1鍋爐試運(yùn)行前、后12 d平均參數(shù)對(duì)比

由表1可以看出：主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度都相應(yīng)提高，主減溫水流量降低，再熱蒸汽減溫水流量有所增加，修正后排煙溫度降低1.81℃，每天吹灰減少36.59支·次。

6 結(jié)論

（1）經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和試運(yùn)行觀察，系統(tǒng)穩(wěn)定，建立的物理鏈接通道和軟件監(jiān)測(cè)報(bào)警模型可行。

（2）根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)警模型和試運(yùn)行情況，該吹灰優(yōu)化方案對(duì)吹灰時(shí)機(jī)的整體選擇較為恰當(dāng)，受熱面換熱效果良好，主蒸汽和再熱蒸汽的平均溫度有所提高，主減溫水量減少，排煙溫度有所降低，機(jī)組整體運(yùn)行參數(shù)得到優(yōu)化。

（3）吹灰器投運(yùn)次數(shù)明顯減少，對(duì)受熱面的吹損相應(yīng)減輕，有利于鍋爐受熱面的保護(hù)。

（4）吹灰優(yōu)化方案針對(duì)性強(qiáng)、操作方便，克服了超超臨界機(jī)組鍋爐吹灰的盲目性，避免了受熱面的過(guò)度吹掃及吹掃不足，減少了吹灰蒸汽損耗。

［1］朱予東，閆維平，高正陽(yáng)，等.600MW機(jī)組鍋爐對(duì)流受熱面污染狀況實(shí)驗(yàn)與吹灰優(yōu)化［J］.動(dòng)力工程，2005，25（2）：196-200.

［2］李洪濤，董瑞信，冷成崗，等.1 000MW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)，2011，32（3）：102-107.

［3］陸繼東，劉定坡，劉剛，等.電站鍋爐優(yōu)化吹灰模糊模型的研究［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33（6）：35-37.

（本文責(zé)編：劉芳）

TK 223.27

：B

：1674-1951（2015）06-0045-03

董瑞信（1965—），男，山東濟(jì)南人，高級(jí)工程師，從事機(jī)電產(chǎn)品的研發(fā)試制工作（E-mail：drx_ha＠126.com）。

2014-05-21；

2015-04-20