浅析锅炉吹灰优化在实际中的应用

摘要：本文简要介绍国华北京热电分公司锅炉吹灰方案的现状和存在问题，以及应如何合理制订吹灰方案，提出锅炉受热面积灰结渣在线监测和智能优化吹灰技术，优化吹灰从节能角度讲，可以有效降低排烟温度，降低吹灰蒸汽的消耗，进而提高锅炉效率，达到节能的目的，从安全角度讲，避免盲目吹灰，优化吹灰程序和频率，防止受热面吹损。

关键词：锅炉蒸汽吹灰；吹灰优化方案

中图分类号：U261.17文献标识码：A

1 吹灰方案现状及存在问题

目前在我分公司锅炉蒸汽吹灰方案的制订方面，是根据锅炉制造单位所提供的设计说明书中的要求以及我分公司燃用神华煤的实际情况所制订，这些做法实际上只是取决于锅炉值班员以往经验，人为因素起了相当大的作用。因为，锅炉制造单位在设计锅炉时，根据设计煤质的特性，结合以往已有经验，在设备结构方面已采取了必要的技术措施，以防止受热面沾污积灰、结渣。根据燃用煤质的不同，设计方面采取的技术措施不同，吹灰只是作为一种辅助手段，是对技术措施的补充。因此，电厂在制订吹灰方案时，应根据本厂设备的实际运行情况，否则将可能出现一些负面影响，众所周知，低负荷运行时，炉内温度水平相对较低，炉内受热面上的部分灰渣将自行脱落。而对大多数锅炉设备来讲，炉膛沾污积灰甚至结渣恰恰是影响排烟温度的主要因素。在这种情况下，无选择的按规定每班吹灰1次，显然将导致能源浪费，受热面管壁磨损减薄，甚至也是导致锅炉受热面爆管的原因。有些电厂规定每天吹灰1次，且要求吹灰时，锅炉负荷一般应高于额定负荷的50%左右，这样运行人员基本将吹灰安排在每天上午，在此时间段吹灰，显然针对性相对较差，能源浪费较多，原因是：一般来讲，每天0时至6时左右，锅炉大都在半负荷或者更低负荷运行，在此期间炉内温度水平相对较低，炉内受热面上的大部分灰渣已自行脱落；善于观察总结的运行人员根据运行情况确定何时吹灰，吹哪一部分受热面，虽也有一些人为因素，但其针对性比上述情况相对较好。

2 制订吹灰方案应考虑的因素

制订合理的吹灰方案，应综合考虑吹灰所用蒸汽的能量损耗、吹灰器所用驱动装置的能量损耗、吹灰器磨损、吹灰后锅炉效率的提高即吹灰后锅炉运行时节省的能量，锅炉运行的安全性以及因吹灰而造成受热面管壁磨损、管子使用寿命缩短等情况，即将所有因素都折合成经济成本，这样经济成本最小时的吹灰时间间隔即为最佳吹灰周期。由于目前就吹灰对管壁寿命的影响及吹灰器磨损等因素，还难以给出定量关系，即难以折算成经济成本。本文将主要从如何使吹灰所用蒸汽的能量损耗相对较少，而使吹灰后由于锅炉效率的提高，所节省的能量相对较多，即主要从能量增益方面，并兼顾考虑受热面管使用寿命等因素来讨论如何制订吹灰方案。

3 吹灰优化技术在实际中的应用

吹灰过程是用一定量的蒸汽能量消耗来改善受热面的清洁程度，以提高换热效果，吹灰周期较短即吹灰次数较多，会影响受热面的寿命，并带来不必要的能量消耗，但吹灰周期过长，又会使排烟温度升高，使运行经济性变差。因此根据锅炉运行情况存在一最佳吹灰周期，按此进行吹灰，将使能量损耗最小。我分公司四台锅炉经过几次燃烧器技术改造，喷氨系统的投入使用，以及#2、#3炉SCR系统的试运行。吹灰方案急切改进，以下简单介绍几家科研单位对吹灰优化所作的研究项目：

3.1 华北电力大学（保定）：自1997年开始承担国家电力公司重点科技项目在国内率先进行了燃煤电站锅炉受热面污染监测理论与实践的研究工作。经过多年研究，开发出了“大型燃煤电站锅炉受热面污染监测及吹灰优化系统”。该系统能够对锅炉受热面结渣积灰进行监测，实现优化吹灰。到目前为止，该系统已经在国内8个电厂15台机组上成功投运，并取得了一定的效果。

3.2 浙江大学热能工程研究所：1998年起开始燃煤锅炉智能吹灰优化的科技攻关。智能吹灰优化系统是基于浙江大学多年炉内三维温度场重建和燃烧诊断方面的研究成果，该系统以炉内温度场重建和辐射能测量来指导辐射受热面吹灰，以神经网络技术来指导对流受热面吹灰，通过对受热面清洁因子监测的方法，实现对锅炉本体辐射受热面和对流受热面的积灰结渣状况的监测，并对吹灰的程序进行指导。首次在嘉兴电厂300MW燃煤电站锅炉上获得成功应用。

3.3 美国电力研究院（EPRI）研制了用于锅炉吹灰的智能吹灰器：锅炉智能吹灰器在美国田纳西州BULL RUN电厂锅炉（6400000LB/h）上使用效果很好，锅炉吹灰次数减少，锅炉效率提高，延长锅炉受热面的使用寿命。智能吹灰方式：锅炉吹灰器实现智能综合控制吹灰，达到“吹净”和没有“过吹”的目的，实现设备安全和经济运行。自动控制考虑如下因素：第一屏式过热器安装测重仪测量结焦重量；采用红外线测量炉膛出口烟气温度；煤质分析采用在线测量，每8秒钟采样一次；用激光二级管测量CO、O2含量；从机组DCS中提取有关机组负荷等数据，综合控制锅炉吹灰，达到减少锅炉吹灰次数，而且控制锅炉结焦和积灰。同时达到锅炉燃烧优化。锅炉智能吹灰器可以用燃气、蒸汽做介质。

目前，我热电分公司#4炉使用的吹灰优化系统是华北电力大学（北京）：开发出以神经网络为核心的锅炉吹灰实时监测系统，对锅炉受热面积灰、结渣进行在线监测。在机组DCS中实现对锅炉水冷壁管壁、鳍片温度在线监测，设定脏污程度报警，使运行人员能对炉内各部分的沾污积灰情况有直观了解，更有针对性的进行吹灰，其效果将更好。而且在DCS中可查询每点温度的变化趋势，每个吹灰器的使用次数。这为热力试验人员提供了详细的技术数据，为锅炉的经济运行、运行调整和事故处理提供必要的依据。吹灰汽源的选择：目前吹灰汽源一般取自屏式过热器入口的主汽汽源，通过减压后供吹灰；通过优化吹灰参数的试验，可以考虑有些部位，例如空预器，改为再热器冷段低温汽源。

4 优化后节能效果预测

以智能吹灰为例，应用效果如下：（1）锅炉水冷壁管故障平均时间，从54天增加到76天，故障间隔天数增加41%。（2）在锅炉吹灰过程中，金属温度差最大从169℃降到102℃，达到了40%。（3）锅炉吹灰器平均吹灰频率降低了50%。（4）锅炉水冷壁最高点温度从520℃降低到497℃。（5）锅炉再热器减温水喷水量降低了33%。（6）在锅炉每个燃烧室内，再热器金属温度降低了7℃和3℃。

一般来讲，全面吹灰一次，在吹灰过程刚结束时，因设备不同，锅炉排烟温度可比吹灰前降低15℃左右，锅炉效率提高约1个百分点左右。此后随着运行时间的增加，受热面重新被沾污积灰、甚至结渣，排烟温度又进一步升高，经过若干小时，排烟温度就又达到吹灰前的温度水平，此时有些锅炉设备可能出现随着运行时间的进一步增加，排烟温度基本不变或升高速度非常缓慢的情况，即进入一种自平衡状态，在这种情况下，吹灰还是不吹，以及何时吹灰，不仅要考虑能量增益，还要综合考虑吹灰对蒸汽参数及管壁寿命的影响，更要考虑对运行安全性的影响，此时便可通过分析水冷壁上管壁与鳍片的温度来对炉内积灰情况判断。炉内沾污积灰比较均匀，无大焦块形成，不会影响运行安全。再从运行参数看，暂时不吹灰能量损耗也较小，那么，从延长管壁寿命来考虑，就可将吹灰间隔延长，否则就应进行吹灰。对于尾部受热面吹灰，则主要根据能量增益和运行参数决定。

参考文献

[1]岑可法，樊建人，池作和，沈珞婵.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理和计算[M].科学出版社，1994.

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