張林仙,何建成

(1 湖北理工學(xué)院，湖北 黃石 435003;2 湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435002)

680 MW機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造分析

張林仙1,何建成2

(1湖北理工學(xué)院，湖北 黃石 435003;2湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435002)

通過分析某發(fā)電公司2臺(tái)680 MW機(jī)組鍋爐原蒸汽吹灰系統(tǒng)存在的問題，提出了鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造方案，并對(duì)吹灰汽源改造后的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：合理選擇吹灰器吹灰汽源，可以在確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

鍋爐；吹灰器；汽源改造；節(jié)能

0 引言

某發(fā)電公司2臺(tái)680 MW機(jī)組鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，采用П型布置、單爐膛、墻式切圓燃燒方式、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)[1]。

2臺(tái)機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源取自分隔屏過熱器出口集箱連接管，蒸汽壓力約為26 MPa，蒸汽溫度約為560 ℃，由于蒸汽從分隔屏出口取出時(shí)壓力過高，需經(jīng)過減壓閥減壓至1.5～2 MPa的低壓蒸汽后方可供吹灰器使用，這樣不但大量高品質(zhì)蒸汽被浪費(fèi)，而且減壓閥前后壓差大，易對(duì)閥門造成損壞，增加了設(shè)備運(yùn)行維修成本。針對(duì)這一問題，提出了用鍋爐低溫再熱器出口蒸汽作為鍋爐吹灰器汽源的改造方案，通過對(duì)改造前后的經(jīng)濟(jì)性分析表明，此方案可以在確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下達(dá)到節(jié)能降耗的目的[2]。

1 鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源存在的問題及改造方案

1.1 蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源存在的問題

1)改造前蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源為取自分隔屏過熱器出口的高溫高壓過熱蒸汽，經(jīng)減壓裝置節(jié)流后使蒸汽壓力降低后進(jìn)入吹灰器吹灰。高品質(zhì)過熱蒸汽未做功而經(jīng)過節(jié)流后變?yōu)檩^低品質(zhì)的蒸汽進(jìn)行吹灰，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2)由于分隔屏過熱器出口蒸汽的壓力溫度較高，為了保證設(shè)備的安全可靠性，要求蒸汽流通管道和減壓調(diào)節(jié)裝置必須采用耐高溫高壓的材質(zhì)，這無形中增加了設(shè)備的成本和初投資。

3)由于分隔屏過熱器出口蒸汽壓力較高(約26 MPa)，而蒸汽吹灰器需要的工作壓力參數(shù)較低(約2 MPa)，因此減壓裝置前后壓差過大使得減壓調(diào)節(jié)閥門沖刷磨損較快，容易發(fā)生調(diào)節(jié)閥泄漏、閥門磨損等故障，維修成本相應(yīng)增加。

4)由于分隔屏過熱器出口蒸汽參數(shù)值較高，如果減壓裝置發(fā)生故障，會(huì)對(duì)受熱面的安全性造成嚴(yán)重威脅[3-4]。

1.2 蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造方案

該公司2臺(tái)680 MW機(jī)組鍋爐低溫再熱器出口蒸汽壓力4.7 MPa，溫度435 ℃(BMCR工況)，滿足吹灰對(duì)蒸汽參數(shù)的要求，因此，可從低溫再熱器出口管道接入1路蒸汽進(jìn)入原吹灰蒸汽管道，原分隔屏出口蒸汽汽源保留，此2路汽源同時(shí)具備投運(yùn)條件，原汽源作為備用汽源，改造汽源作為常用汽源，保證不同負(fù)荷下對(duì)吹灰汽源的要求。在增加1路吹灰汽源的同時(shí)需要增加1路汽源減壓站，與原減壓站并聯(lián)，當(dāng)鍋爐啟動(dòng)初期參數(shù)值很低時(shí)，將原汽源(輔助汽源)用作空預(yù)器吹灰汽源，當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，可使用新增的汽源供吹灰系統(tǒng)使用。蒸汽減壓后送往吹灰器，通過程序控制吹灰器。吹灰管路系統(tǒng)由吹灰汽源減壓站、流量檢測(cè)報(bào)警裝置、疏水裝置、管道及彎頭、儀表、管道和彎頭支吊架及導(dǎo)向裝置、吹灰器固定件及密封件等組成。蒸汽吹灰減壓站配置1只減壓閥、安全閥、壓力開關(guān)和流量開關(guān)，改造后鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 改造后鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)示意圖

2 鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造經(jīng)濟(jì)性分析

鍋爐爐膛布置有76只墻式吹灰器，上爐膛屏區(qū)、水平煙道、低溫過熱器區(qū)和省煤器區(qū)共布置有50只長(zhǎng)伸縮式吹灰器，每臺(tái)鍋爐安裝2個(gè)空預(yù)器(進(jìn)口、出口各1個(gè))，每個(gè)空氣預(yù)熱器布置2只伸縮式吹灰器。蒸汽吹灰器相關(guān)參數(shù)見表1,機(jī)組不同負(fù)荷下蒸汽參數(shù)見表2。

表1 蒸汽吹灰器相關(guān)參數(shù)

表2 機(jī)組不同負(fù)荷下蒸汽參數(shù)

2.1 吹灰汽源改造后的優(yōu)點(diǎn)

1)采用在汽輪機(jī)高壓缸做功后的低溫再熱器出口蒸汽作為汽源，由于其壓力較低(約4.7 MPa)，使得減壓裝置前后壓差較小，減小了閥門節(jié)流損失，解決了焓降過大、經(jīng)濟(jì)性差的弊端。

2)由于減壓裝置前后壓差降低，調(diào)節(jié)閥工作條件得到顯著改善，閥門發(fā)生故障的幾率大為減少，降低了維修成本，提高了運(yùn)行的安全可靠性。

3)吹灰汽源改造后，由于吹灰閥門發(fā)生泄漏的概率減小，鍋爐受熱面吹損的故障率降低，鍋爐運(yùn)行的安全性提高。

4)吹灰汽源改造后，經(jīng)減壓裝置后的蒸汽溫度遠(yuǎn)高于減壓后2 MPa對(duì)應(yīng)的飽和溫度212 ℃，能夠完全滿足吹灰汽源對(duì)過熱度的要求。

5)汽源改造后，常用汽源與輔助汽源2路吹灰汽源同時(shí)存在，以適應(yīng)不同負(fù)荷要求，運(yùn)行方式靈活[5]。

2.2 汽源改造后存在的不足

1)吹灰汽源改造為低溫再熱器出口蒸汽后，由于減壓閥后蒸汽溫度較高，超過原有吹灰器管材的許用溫度，危及到設(shè)備安全，故在減壓的同時(shí)，須增設(shè)噴水減溫裝置，以降低蒸汽溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜。

2)增設(shè)噴水減溫裝置后，如果減溫裝置故障失靈，就會(huì)發(fā)生吹灰管道進(jìn)水的情況，故需加裝疏水系統(tǒng)對(duì)減溫水系統(tǒng)的故障進(jìn)行防范。

3)當(dāng)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷低于340 MW時(shí)，低溫再熱器出口蒸汽壓力不能滿足吹灰器的要求，故需將吹灰汽源從常用汽源切換至后屏過熱器出口的輔助汽源[6]。

2.3 吹灰汽源改造后的效益分析

鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，爐膛墻式吹灰器和長(zhǎng)伸縮式吹灰器每天進(jìn)行1次吹灰，進(jìn)口及出口空氣預(yù)熱器吹灰器每隔8 h進(jìn)行1次吹灰，每天吹3次。機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)約為7 000 h，所需要蒸汽消耗量估算如下：

1)每個(gè)爐膛墻式吹灰器吹灰1次需要3 min，76個(gè)需要3×76/60=3.8 h，蒸汽消耗量為3.8×3.96=15.05 t。

2)每個(gè)長(zhǎng)伸縮式吹灰器吹灰1次需要6 min，50個(gè)需要6×50/60=5 h，蒸汽消耗量為5×4.38=21.9 t。

3)進(jìn)口空氣預(yù)熱器吹灰器吹灰1次需要10 min，2個(gè)需要10×2/60=0.33 h，蒸汽消耗量為0.33×4.8=1.58 t,1 d的蒸汽消耗量為3×1.58=4.74 t。

4)出口空氣預(yù)熱器吹灰器吹灰1次需要45 min，2個(gè)需要45×2/60=1.5 h，蒸汽消耗量為1.5×3=4.5 t，1 d的消耗量為3×4.5=13.5 t。 故鍋爐吹灰器每天蒸汽消耗量為15.05+21.9+4.74+13.5=55.19 t，每小時(shí)消耗蒸汽2.3 t，每年耗汽量約為2.3×103×7 000=1.61×107kg。

查焓熵圖得出：

4.7 MPa、435 ℃時(shí)焓值約為3 285.58 kJ/kg;26.5 MPa、560 ℃時(shí)焓值約為3 352.22 kJ/kg。

改用低溫再熱蒸汽后單臺(tái)鍋爐每年節(jié)約的能量為：1.61×107×(3352.22-3285.58)=1.07×109kJ。

標(biāo)煤熱值：29 307 kJ/kg，改造后經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在折算為節(jié)約標(biāo)煤：1.07×109/29307=36.5 t/年，2臺(tái)鍋爐每年節(jié)約標(biāo)煤73 t?？梢?，對(duì)鍋爐蒸汽吹灰汽源進(jìn)行改造后可以降低機(jī)組的煤耗量，提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性、安全性。

3 結(jié)束語

吹灰汽源由屏式過熱器出口的蒸汽改變?yōu)榈蜏卦贌崞鞒隹谡羝?，可以同時(shí)滿足吹灰器壓力的需求以及吹灰汽源對(duì)過熱度的要求； 同時(shí)，減少閥門泄漏及鍋爐受熱面吹損的可能性，降低檢修維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了蒸汽吹灰系統(tǒng)在安全、穩(wěn)定運(yùn)行條件下提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的目的。

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

[2] 黃香彬.亞臨界600 MW機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源優(yōu)化研究與應(yīng)用[J].發(fā)電設(shè)備,2015,29(5):353-355.

[3] 歐金平.660 MW機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源優(yōu)化[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè), 2015(36):28-30.

[4] 寧獻(xiàn)武,李志山,李樹民,等.1000 MW機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源優(yōu)化[C].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)會(huì),2010.

[5] 吳永科,陳志華,張玄,等.630 MW機(jī)組鍋爐吹灰汽源點(diǎn)選擇經(jīng)濟(jì)性分析[J].發(fā)電設(shè)備,2014,28(5):356-358.

[6] 張華.電站鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)優(yōu)化改造及節(jié)能分析[J].通訊世界,2015(10):160-161.

(責(zé)任編輯 吳鴻霞)

Analysis of Steam Source Transformation of Boiler Soot Blower System in 680 MW Power Generating Units

ZhangLinxian1,HeJiancheng2

(1Hubei Polytechnic University,Huangshi Hubei 435003;2Xisaishan Power Plant of Hubei,Huangshi Hubei 435002)

By analyzing problems in original steam soot blower system of two 680 MW boilers in a power generation company,the project of steam source transformation of boiler soot blower system was proposed.The economy analysis of the transformed steam source of soot blower system showed that reasonable selection of soot blower and its steam source can save energy and reduce consumption based on the premise that the safety and stability of the whole system can be guaranteed.

boiler;soot blower;steam source modification;saving

2016-10-28

張林仙，教授，碩士，研究方向：熱能動(dòng)力工程。

10.3969/j.issn.2095-4565.2017.01.001

TK223.27

A

2095-4565(2017)01-0001-03