摘要：本文针对黄陵矿业煤矸石发电公司300MW机组循环流化床锅炉的蒸汽吹灰汽源现状进行了简要介绍与分析，对业界常用两种不同的蒸汽吹灰汽源从蒸汽压力、过热度及经济效益三个方面进行了分析对比，提出选择蒸汽吹灰汽源的最佳优化方案—取自低温再热器入口，相信对新建机组或同类型机组有一定的启发作用。
关键词：循环流化床锅炉；吹灰系统；汽源优化；经济性分析
1.本厂吹灰蒸汽系统简介
黄陵矿业煤矸石发电公司两台亚临界300MW循环流化床锅炉机组，锅炉为东方锅炉厂有限公司生产的亚临界参数、单炉膛、一次中间再热、自然循环、平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊结构汽包炉。蒸汽吹灰系统包括14支长行程吹灰器、16支半行程吹灰器、17支短行程吹灰器、一套减压站、吹灰蒸汽管道、疏水管道及其阀门等。吹灰蒸汽系统的汽源取自尾部烟道低温过热器出口集箱，机组带额定负荷时上述气源压力约17.8MPa，气源温度为450℃，经吹灰母管处减压阀减压后压力约为2.0MPa，而就目前的吹灰情况来看，上述蒸汽参数完全能够满足机组负荷在150MW—300MW吹灰需求。但吹灰是以蒸汽的消耗及蒸汽携带能力的损失为代价的，而包括本厂在内的诸多锅炉设计时往往忽视了这一点，过分注重蒸汽吹灰系统的安全性，在汽源选择上过于保守，虽保证了安全性和效果性，但却降低了机组运行经济性。
2.业界蒸汽吹灰系统汽源现状
目前亚临界循环流化床锅炉对蒸汽吹灰系统汽源蒸汽的选择，一般有低温过热器出口蒸汽、高温过热器出口蒸汽、低温再热器入口蒸汽和低温再热器出口蒸汽等多种选择。
取自低温过热器和高温过热器出口的高温高压蒸汽，因为其蒸汽参数较高，需减温减压后才能供蒸汽吹灰器使用，故存在以下弊端：（1）高温高压的过热蒸汽未作功就减压用于蒸汽吹灰，影响了整个机组的经济性；（2）蒸汽参数较高，对管道和减温减压装置的要求也相应较高，都需要高压管道和阀门，那样设备的初投资就会相应增加；（3）由于蒸汽参数较高，而蒸汽吹灰器需要的工作参数较低，造成减压装置前后压差过大，对阀门冲刷严重，长时间运行易造成阀门内漏；（4）由于蒸汽参数较高，一旦减温减压站故障，对受热面的安全性存在威胁。
与低温过热器、高温过热器出口蒸汽相比，利用在汽轮机高压缸作完功的再热蒸汽作为蒸汽吹灰汽源，机组的经济性有显著的提高，同时由于再热蒸汽参数相对较低，阀门磨损的问题可大大缓解，而且阀门选型时也不用选择等级很高的阀门。再热蒸汽作为吹灰汽源，低温再热器入口蒸汽和低温再热器出口蒸汽这两种选择目前在300MW、600MW级别的电站锅炉上都有应用。
这两种汽源在减压阀前压力差别较大，而阀后并无很大的差别，但是过热度相差较多，所以选择低温再热器出口蒸汽作为汽源主要是考虑其有较高的过热度。管路布置和阀门的选择也是在选择再热蒸汽作为汽源时需要考虑的因素。另外由于再热蒸汽压力并未高出吹灰器工作压力许多，甚至在低负荷时压力不足会影响吹灰器枪管的安全性和吹灰效果。
3.汽源优化需要考虑的因素
进行蒸汽吹灰系统汽源优化的前提是保证蒸汽吹灰器能够安全、稳定地运行，满足锅炉运行中蒸汽吹灰的需要，因此在优化之前必须对影响安全及相关因素进行充分考虑论证。
3.1 蒸汽压力
不同压力的蒸汽吹扫效果差别十分明显，蒸汽压力过高，虽然保证了吹扫效果，吹灰器枪管能够充分得到冷却，保证吹灰器的安全，但是这样不仅多消耗蒸汽，而且增大了对受热面的冲损，缩短了受热面使用寿命，甚至可能因此造成爆管事故；反之，如果吹灰蒸汽压力过低，则不能有效清除受热面上沉积的灰污，达不到吹灰清污的目的，而且对吹灰器尤其是长吹灰器枪管的冷却效果将大打折扣，将造成枪管刚性降低，容易造成枪管前部下垂、枪管弯曲、摆动甚至吹扫受热面。
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因此保证合理的减温减压发后蒸汽压力对蒸汽吹灰系统能都工作正常至关重要，一般来说，吹灰压力根据锅炉积灰部位、积灰程度的不同，大都定在0.8～2.0MPa之间，实践表明，针对本厂锅炉配备的吹灰器，在调整中选定吹灰上限压力为2.0MPa左右比较合适。此压力为吹灰器喷嘴处的压力，考虑到系统中阀门的节流损失和管道的沿程阻力，减压后的压力要高于此压力。实际运行中长吹灰器由于其枪管长、流量大、工作环境温度高，故运行中将吹灰器的工作压力定位在2.0MPa，工作温度均为300℃左右。在150MW时低温再热器入口蒸汽压力约2.2MPa，故低温再热器入口是完全可行的。
3.2 蒸汽过热度
为了保证吹灰器工作正常，吹灰蒸汽需要有一定的过热度，最好在100℃以上，如果吹灰蒸汽过热度不高，不仅可能使蒸汽在吹灰器中凝结，如果过热度过低，会增加烟气中的含湿量，使烟气露点温度升高，增加结露的可能性，从而增大省煤器和空预器堵灰和腐蚀现象。而东锅300MW循环流化床锅炉在150～300MW负荷区域内，低温再热器入口蒸汽温度最低也在330℃以上，吹灰蒸汽压力2.0MPa对应的饱和温度为212℃，蒸汽过热度约为118℃左右，因此低温再热器入口蒸汽的过热度完全能满足要求。
4 汽源优化后的效益
为了对汽源优化后机组经济性变化进行量化，分别对采用低温过热器出口蒸汽和低温再热器入口蒸汽作为吹灰汽源时进行了比较计算。
第一，锅炉长吹灰14台，单台吹灰时间10min，每分钟耗汽量1.13kg/s，单台耗汽量678kg，每天吹灰2次，总耗汽量18984kg/天。
第二，锅炉半长杆吹灰16台，单台吹灰时间7min，每分钟耗汽量1kg/s，单台耗汽量420kg，每天吹灰2次，总耗汽量13440kg/天。
第三，锅炉小行程吹灰17台，单台吹灰时间3min，每分钟耗汽量0.5kg/s，单台耗汽量90kg，每天吹灰2次，总耗汽量3060kg/天。
由上述数据可知，全炉吹灰一次每天蒸汽总耗量为A=189844kg+134404kg+30604kg=35484kg
吹灰蒸汽取自低温过热器出口时，对应的蒸汽参数为P1=17.8MPa，T1=450℃，对应的焓值为H1=3107kJ/kg。
吹灰蒸汽取自低温再热器入口时，对应的蒸汽参数为P2=3.8MPa，T2=340℃，对应的焓值为H2=3074kJ/kg。
吹灰蒸汽取自低温过热器出口比低温再热器入口多耗费焓：△H=H1－H2=33kJ/kg，则每天多消耗热值：△Q=△H×A=35484kg×33kJ/kg=1170972kJ=325.27KWH。若机组年运行时间按300天计算，相当于电量约325.27KWH/天×300天=97581KWH，按照1KWH的电价为0.6元/KWH，则单台机组多消耗吹灰蒸汽一年相当于：0.6元/KWH×97581KWH =5.854万元，两台机组共计约11.7万元。即吹灰蒸汽汽源取自低温再热器入口比低温过热器出口年节约费用约11.7万元。
5.结语
经过蒸汽压力、蒸汽过热度及经济效益的三方面分析，沮河电厂锅炉蒸汽吹灰汽源由低温过热器出口改至低温再热器入口的优化是可行的，优化后的蒸汽能满足所有吹灰器的正常使用要求，大大提高了机组的经济性，经济效益比较显著，同时对减轻管道阀门磨损、减小故障率有着明显效果。
参考文献：
[1] 黄陵矿业煤矸石发电公司锅炉运行规程.
[2] 300MW循环流化床锅炉安装规程.第十六部分，吹灰装置安装要求.
[3] 黄洋天.大型锅炉辅助系统设计规范.中国水利水电出版社.
论文作者:段瑞斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：蒸汽论文; 低温论文; 锅炉论文; 压力论文; 机组论文; 枪管论文; 流化床论文; 《电力设备》2017年第15期论文;