摘要：目前国内660MW超临界燃煤机组吹灰方式多采用对吹方式，该吹灰方式按照控制系统内置的顺序进行吹灰，吹灰过程中易出现排烟温度较大幅度上升、炉膛负压较大幅度波动以及一次风机喘振的情况，严重影响机组的安全性与经济性。为优化吹灰模式，提高机组运行的经济型，更好地实现节能降耗的目标，某电厂#1机组投入“智能吹灰控制系统”。该系统通过监测各受热面污染率的增长情况以及污染率在不同负荷下的变化规律，确定各受热面的最长最短吹灰时间间隔。
关键词：吹灰方式；受热面；污染率；优化
一、引言
某电厂一期工程2×660MW燃煤空冷机组锅炉本体是北京巴布科克•威尔科克斯有限公司设计、联合制造的超超临界变压运行本生直流锅炉，锅炉为螺旋炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、前后墙对冲燃烧方式、Π型锅炉、紧身封闭布置燃煤锅炉。设计煤种为内蒙神华煤。烟风系统风机、空预器采用单列布置，全部采用豪顿华工程有限公司生产的。锅炉采用低氮双调风旋流燃烧器及NOx喷口，其中前中、下和后下层18只燃烧器改为烟台龙源电力技术有限公司设计生产的等离子点火燃烧器。
吹灰器采用上海克莱德贝尔格曼机械有限公司产品，吹灰控制系统采用国电智堔MCS控制系统，每台炉均有56只V04型炉膛吹灰器，70台PS－LL型特长伸缩式吹灰器，2台AHLW型半伸缩式双枪蒸汽/水冲洗空预器吹灰器。炉膛及长伸吹灰器采用对吹方式，空预器吹灰器采用上下交替。
二、实施背景和意义
电站锅炉受热面上的结渣积灰是目前常规煤粉锅炉运行中影响锅炉安全经济运行的一个重要问题。锅炉炉内或多或少的结渣积灰是不可避免的，虽然在锅炉的受热面设计中均以污染系数或利用系数不同程度地考虑了正常的积灰与结渣问题，但是，严重的积灰或结渣仍然会对锅炉的安全经济运行造成很大影响。由于灰的导热系数小，积灰使受热面传热热阻增加、热交换恶化，致使排烟温度升高，锅炉效率降低。积灰严重时发生堵灰，使烟道通风阻力增加、降低锅炉出力，有时甚至被破停炉。另外，积灰和结渣所造成的受热面金属的高温腐蚀、局部热点以及磨损也是造成锅炉爆管的主要因素。
目前，该电厂一期工程2×660MW燃煤空冷机组锅炉吹灰模式是按照设定吹灰周期，沿烟气流程顺序吹扫所有受热面，按照设计煤种的特性，假设积灰的变化过程，认为积灰程度是时间的线性或指数函数，然后以总能量消耗最小为目标确定的。但在实际运行中，受热面实际的积灰速度与原先的预测往往不能够相吻合，按照锅炉设计时设定的“最佳吹灰周期”吹灰并非最佳，从而造成吹灰不足或过于频繁。
因此，探究和开发在线监测运行参数，直接或间接的诊断受热面污染状况的在线监测诊断技术，并在此基础上建立优化吹灰模型，针对应用对象的运行特性和不同的优化目标，制定合理的吹灰策略，将周期性的定时吹灰改为根据受热面污染状况和其它运行需要的动态吹灰，不仅能够产生明显的经济效益，而且具有重要的社会意义。
三、实施
该电厂#1机组智能吹灰系统热态试验从2013年9月5日正式开始，依据试验方案，进行了四个分组受热面交叉停吹试验，使各受热面有足够时间达到积灰的自平衡状态，考察受热面污染上限。
受热面连接吹灰试验从2013年9月8日开始，用于标定受热面在相对理想洁净状态下清洁因子，考察受热面污染下限。考虑到运行安全，一天内高温区和低温区受热面各需吹扫一个分组，中间再穿插一个受热面的吹扫，以实现该受热面连续吹灰目标。
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实验过程中还记录了受吹灰影响的关键参数，比如炉膛出口烟温、过热减温水流量、再热减温水流量、排烟温度和和受热面最高壁温等。通过对这些参数与吹灰过程清洁因子变化的关联性分析，为进一步对受热面吹灰判定、吹灰控制策略、模糊控制逻辑进行调整和优化打下了基础。
四、结论
（一）前、后屏受热面积灰结渣特性
从烟温反算结果看，前屏，后屏受热面所处烟气区域的烟气温度在约450MW以上即高于锅炉设计与校核煤种灰软化温度。受热面结渣强度与烟气温度影响较大，当表盘红外炉膛出口烟温两侧均值大于850℃，积灰结渣速度明显加快。需要适时的在炉膛吹灰的基础上，进一步加强这两个受热面的吹灰。另一方面，当负荷较低时，通常在450MW以下，该区域结渣积灰速度则明显放慢，适当可以减少吹灰频率。从吹灰前后清洁因子比较可以看出，吹灰器吹灰对这两个受热面的吹扫效果也较好。吹灰后，通常清洁因子可以回到较为清洁时的状态，这说明受热面的结渣状况属于非强粘接性的，渣块较为容易被吹去，此外观察到快速升降负荷的过程中炉膛底部灰斗掉渣较多，清洁因子上观察前后屏在这一过程中也会有自身变“干净”的掉渣情况。因此在经历快速升降负荷后，可以适当延长受热面下一次吹灰时间。
（二）尾部烟道受热面积灰特性
主要考察了低过、低再和省煤器积灰对锅炉效率，安全性的影响。从48小时停吹的实验结果看，尾部烟道受热面积灰对烟道受热面前后压差变化不明显，证明尾部烟道正常的积灰一般不会造成烟道堵塞。从排烟温度角度看，400MW负荷以下，正常吹灰排烟温度在110℃以下，长时间不吹灰后排烟温度较少超过115℃，一般低于设计值120℃。在BMCR工况下，长时间不吹灰后排烟温度可能接近130℃，略高于设计128℃。
从积灰速度看，低负荷烟气流量较小，灰污较易沉积，但锅炉灰量较小。而高负荷锅炉灰量虽伴随煤量增加，但烟气流速同样加快，因此灰污沉积速度也不快。恰是在中等负荷，几个有利积灰速度的条件达到平衡，通常在400MW到500MW负荷区间段，尾部烟道受热面机会速度较快，当锅炉在这一区段运行时，从尾部烟道出口烟温（通常低于360℃，大概345℃范围）和排烟温度（115℃以下）反应积灰并不明显，可一旦负荷升高至600MW左右时，如不及时进行吹灰，省煤器出口烟温很容易超过360℃。
从吹灰效果看，尾部烟道多属松散型的积灰，吹灰后清洁因子通常能够回到彻底吹灰前的状态。如能预知将要升负荷，那么在升负荷前针对性的做一次吹灰，将浮灰随着负荷升高的烟气流速一并带走，则吹灰效果更佳。
（三）高过、高再受热面积灰特性
这两个受热面是我们此次热态试验过程中发现的积灰状况有恶化的受热面。热态试验从9月初开始，此时锅炉刚从停机状态启炉时间不长，受热面可以说也较为干净。至9月中旬，从清洁因子统计结果看，受热面清洁因子的上限（干净状态）和下限（脏的状态）都在下降。且进行连续吹灰后，清洁因子上限也与刚启炉阶段有一定差距，但9月中旬后清洁因子未见有继续降低的趋势，说明受热面在一段时间后，积灰下限总体趋于定值，达到了所谓自平衡状态。积灰速度上看，这两个受热面积灰快慢与负荷关系并不大，各负荷段灰污达到积灰极限的速度都较为一致。从吹灰频率来看，这两个受热面最应加强吹灰。由于末级受热面对气温影响较大，吹灰时更多的应用过热器二级减温水流量、再热减温水流量以及烟气挡板开度相关联。真正做到吸热量的合理分配。
结语
总之，本文所做出来的工作从基本上达到了灰污监测的目的，实施的优化方案也起到一定的作用，必将给电厂的吹灰带来一定的指导作用，提高了其经济效益。
参考文献
[1]冯伟忠.1000MW超超临界机组的综合优化和技术创新——外高桥电厂三期工程的节能减排之路[J].上海电力,2007(5).
[2]徐啸虎,周克毅,徐礼华,等.模拟计算在锅炉运行分析中的应用[J].中国电力,2002,35(10).
论文作者:张希峰,常远
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/5
标签：锅炉论文; 负荷论文; 炉膛论文; 因子论文; 烟气论文; 机组论文; 清洁论文; 《电力设备》2017年第26期论文;