邱利雄，張利，熊鳴，莊雅妮

（1. 神華國華(北京)燃?xì)鉄犭娪邢薰荆本┦?朝陽區(qū) 100024；2．北京信息科技大學(xué)自動化學(xué)院，北京市 海淀區(qū)100192）

0 引言

增加機(jī)組調(diào)節(jié)的靈活性可以提高新能源的消納水平；提高火電機(jī)組靈活性的同時，應(yīng)該盡可能地保持環(huán)保指標(biāo)和運(yùn)行特性[1-3]。某電廠#2鍋爐為俄制530 MW直流爐， 鍋爐采用蒸汽吹灰和水吹灰清掃受熱面。水冷壁受熱面采用的水吹灰器由8臺“WLB90”遠(yuǎn)射程吹灰器和12臺“OBM”微動吹灰器組成，水吹灰器運(yùn)行時主要清除水冷壁處結(jié)焦。該吹灰器除焦、吹灰效果比較好，但冷卻水量較大，吹灰過程中對所吹掃范圍內(nèi)的水冷壁金屬溫度影響較大，最高溫度波動高達(dá)78 ℃，嚴(yán)重影響水冷壁的安全穩(wěn)定運(yùn)行。大量溫度較低的吹灰用水投入影響煤粉燃盡效果以及降低火焰溫度，改變爐膛內(nèi)溫度場，對煤粉穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)燃燒起到不利作用。為此，在保證遠(yuǎn)程水吹灰器吹灰效果的前提下盡量降低不利水量，將吹灰器噴嘴改為小口徑，減少影響[4]。

1 項目改造目的

濕式電除塵器原理與干式電除塵器相同，采用液體沖刷清洗極板。主要用于脫除微細(xì)顆粒物(包括氣溶膠)、硫酸霧、重金屬等[5]。由于催化劑的特殊結(jié)構(gòu)，蒸汽吹灰器存在吹灰死角，對于催化劑內(nèi)部積灰以及選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)反應(yīng)器邊緣積灰處理效果減弱。同時，由于煙道尾部空預(yù)器溫度低，前端蒸汽吹灰器的使用增加了煙氣中含水量，使得煙道尾部的空預(yù)器以及除塵器積灰性狀發(fā)生改變，容易導(dǎo)致積灰板結(jié)[6]。

#2爐現(xiàn)使用的遠(yuǎn)程水吹灰器是德國克萊德貝爾格曼機(jī)械有限公司制造的 WLB90(WATER LANCE BLOWER 90)型吹灰器，此吹灰器效率遠(yuǎn)比一般吹灰器高。遠(yuǎn)程水吹灰后目視各層水冷壁均清潔、干凈，無結(jié)焦。但水吹灰時由于噴入爐膛冷水量較大，使鍋爐兩側(cè)分流量及下輻射區(qū)溫度變化較大，同時對水冷壁管金屬溫度影響也較大，為了減小擾動并保持水吹灰效果[7]，決定將#2爐33.0 m 4臺遠(yuǎn)程水吹灰器噴嘴更換為小口徑噴嘴。

2 項目改造方案

2.1 設(shè)備簡介

該廠鍋爐設(shè)計為室內(nèi)布置，單爐膛全懸吊結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)各有一對流豎井，爐本體呈“T”型結(jié)構(gòu)。鍋爐一、二次汽水流程以爐膛前、后墻中心線為界分為左、右兩個對稱的獨(dú)立流程，每個流程的給水和汽溫調(diào)節(jié)都是獨(dú)立的。爐膛受熱面為垂直往復(fù)一次上升布置，標(biāo)高44.7 m以上為上輻射區(qū)，44.7 m以下為下輻射區(qū)[8]。爐膛水冷壁采用水吹灰器, 分別裝在標(biāo)高16.8 m和33.0 m處爐膛側(cè)壁上，每層4臺。投運(yùn)時每臺吹灰器清洗對面的爐膛管壁和相鄰的角落。各臺吹灰器的覆蓋區(qū)段有重合，保證清洗有效和清除“死區(qū)”。

2.2 更換遠(yuǎn)程水吹灰器小噴嘴的試驗方案

1）現(xiàn)有遠(yuǎn)程水吹灰器噴嘴均為14 mm口徑噴嘴，檢修人員將 33.0 m四層遠(yuǎn)程水吹灰器14 mm噴嘴更換為10 mm噴嘴。

2）運(yùn)行人員按照現(xiàn)有水吹灰方式正常投入水吹灰，觀察水吹灰效果。

3）如果參數(shù)正常，結(jié)焦無發(fā)展，觀察運(yùn)行30天。如果試驗不成功應(yīng)恢復(fù)原噴嘴運(yùn)行。

2.3 更換遠(yuǎn)程水吹灰器小噴嘴后機(jī)組參數(shù)的對比

2.3.1 汽水系統(tǒng)參數(shù)變化

項目實施前后同一工況下汽水參數(shù)變化見表1。

表1 遠(yuǎn)程水吹灰器噴嘴更換前后汽水參數(shù)Tab. 1 The soda parameters before and after the remote water sootblower nozzle replacement

2.3.2 汽水冷壁管金屬溫度變化

同一工況下水冷壁管金屬溫度變化參數(shù)見表2。

表2 遠(yuǎn)程水吹灰器噴嘴更換前后部分水冷壁管金屬溫度參數(shù)窗體頂端Tab. 2 Partial water wall tube metal temperature before and after remote water sootblower nozzle replacement

2.3.3 項目實施后對鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響

在機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定、總給水量不變的情況下，通過表1可以看出：

1）遠(yuǎn)程水吹灰結(jié)束后14 mm噴嘴時給煤機(jī)總轉(zhuǎn)速升高了107 r/min，10 mm噴嘴時給煤機(jī)總轉(zhuǎn)速升高了59 r/min，說明10 mm噴嘴水吹灰時吸收的爐膛熱負(fù)荷小于14 mm噴嘴水吹灰時吸收的爐膛熱負(fù)荷[9]，水吹灰結(jié)束后，吹灰水吸收的汽化潛熱不再吸收，多余的熱負(fù)荷釋放到汽水系統(tǒng)中，“煤–水”比例出現(xiàn)輕微失調(diào)[10]，此時多余的熱負(fù)荷越少越好，所以10 mm噴嘴時給煤機(jī)總轉(zhuǎn)速升高59 r/min的熱負(fù)荷擾動小于14 mm噴嘴時給煤機(jī)總轉(zhuǎn)速升高107 r/min的擾動。

2）對汽水系統(tǒng)參數(shù)影響。

在14 mm噴嘴吹灰時，I、II流程給水流量的偏差：吹灰前?1 t/h、吹灰中?83 t/h、吹灰后+83 t/h；I、II流程下輻射區(qū)溫度偏差：吹灰前+2 ℃、吹灰中?15 ℃、吹灰后+7℃；RL057、RL058開度偏差：吹灰前+7.3%、吹灰中?17.5%、吹灰后+17.3%。

在10mm噴嘴吹灰時，I、II流程給水流量的偏差：吹灰前?12 t/h、吹灰中?86 t/h、吹灰后+12 t/h；I、II流程下輻射區(qū)溫度偏差：吹灰前+1 ℃、吹灰中?8 ℃、吹灰后+5 ℃；甲乙側(cè)給水調(diào)門開度偏差：吹灰前+3.1%、吹灰中?16.7%、吹灰后+9.0%。

對比可以看出，14 mm 噴嘴吹灰時從 I、II流程給水流量的偏差、I、II流程下輻射區(qū)溫度偏差、甲乙側(cè)給水調(diào)門開度偏差都要大于10 mm噴嘴的偏差，說明14 mm噴嘴的吹灰對汽水系統(tǒng)的兩側(cè)水量擾動及參數(shù)調(diào)整和吹灰后參數(shù)的恢復(fù)難度都要大于10 mm噴嘴的吹灰[11]。

3）對鍋爐水冷壁金屬溫度的影響。

由表2可以看出，部分爐管金屬溫度的變化幅度。

爐管B0516金屬溫度變化幅度：在14 mm噴嘴吹灰時為 78、68℃；在 10 mm噴嘴吹灰時為60、44℃；爐管 B0512金屬溫度變化幅度：在14 mm噴嘴吹灰時為28、39℃；在10 mm噴嘴吹灰時為27、34℃；爐管B0813金屬溫度變化幅度：在14 mm噴嘴吹灰時為50℃；在10 mm噴嘴吹灰時為43℃；爐管B1143金屬溫度變化幅度：在14 mm噴嘴吹灰時為70、34℃；在10 mm噴嘴吹灰時為29、39℃。

以上數(shù)據(jù)變化可以說明：遠(yuǎn)程水吹灰器14 mm噴嘴吹灰時對水冷壁金屬溫度的影響幅度均大于10 mm噴嘴吹灰時對水冷壁金屬溫度的影響幅度，使用10 mm噴嘴吹灰有利用減少金屬疲勞及水吹灰時的金屬變形，有利用水冷壁的長期運(yùn)行，延長水冷壁的使用壽命，有利用減少水冷壁泄漏[12]。

4）項目實施后對鍋爐水冷壁清潔程度的影響。

遠(yuǎn)程水吹灰器更換 10 mm噴嘴后，通過近20天的目視觀察發(fā)現(xiàn)水冷壁在吹灰后的清潔程度與14 mm噴嘴吹灰時一樣，各層水冷壁基本無焦；通過汽水系統(tǒng)參數(shù)觀察 10 mm噴嘴吹灰與14 mm噴嘴吹灰時一樣，各負(fù)荷工況下減溫水量基本一致。說明遠(yuǎn)程水吹灰器10 mm噴嘴完全可以滿足爐膛水冷壁的吹灰要求[13-16]。

5）項目實施后對鍋爐本體膨脹量的影響。

遠(yuǎn)程水吹灰器噴嘴由14 mm更換為10 mm后水吹灰時鍋爐本體因吸熱量出現(xiàn)變化，受熱面膨脹量隨之出現(xiàn)變化，以下是滿負(fù)荷530 MW鍋爐本體14 m處膨脹指示器數(shù)值記錄(括號內(nèi)為改造后10 mm噴嘴運(yùn)行時實測數(shù)據(jù))[11]，見表3—6。

水吹灰過程中爐本體 14m處膨脹變化量對比見表 7—10?？梢钥闯觯祷移鲊娮炜趶阶冃『?，在爐本體14 m處X方向膨脹量變小，Y方向膨脹量有微弱上升，Z方向膨脹量幾乎沒有變化，說明遠(yuǎn)程水吹灰器由14 mm噴嘴改為10 mm噴嘴對控制爐本體膨脹有一定的抑制作用。

表3 #10吹灰器運(yùn)行時膨脹指示器數(shù)值Tab. 3 #10 Soot blower operation expansion indicator value

表4 #11吹灰器運(yùn)行時膨脹指示器數(shù)值Tab. 4 #11 Soot blower operation expansion indicator value

表5 #23 吹灰器運(yùn)行時膨脹指示器數(shù)值Tab. 5 #23 Soot blower operation expansion indicator value

表6 #24 吹灰器運(yùn)行時膨脹指示器數(shù)值Tab. 6 #24 Soot blower operation expansion indicator value

表7 #10吹灰器運(yùn)行時爐本體膨脹變化量Tab. 7 #10 Change in furnace body expansion during operation of soot blower

表8 #11吹灰器運(yùn)行時爐本體膨脹變化量Tab. 8 #11 Change in furnace body expansion during operation of soot blower

表9 #23吹灰器運(yùn)行時爐本體膨脹變化量Tab. 9 #23 Change in furnace body expansion during operation of soot blower

表10 #24吹灰器運(yùn)行時爐本體膨脹變化量Tab. 10 #24 Change in furnace body expansion during operation of soot blower

3 結(jié)論

通過以上改造前后參數(shù)對比，可以說明遠(yuǎn)程水吹灰器由14mm噴嘴改為10mm噴嘴試驗是成功的，并且噴嘴改變后減少了遠(yuǎn)程水吹灰對鍋爐爐膛熱負(fù)荷的擾動，有利于機(jī)組參數(shù)的控制，減少了人員的操作調(diào)整；同時水冷壁金屬溫度的變化幅度減小，對控制爐本體膨脹有一定的抑制作用，有利于爐膛水冷壁的安全運(yùn)行。

該研究對同類火電機(jī)組靈活性改造具有重要參考價值。

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