循环流化床(CFB)锅炉激波吹灰器改造研究

李　聪，王赫妍，马桂楠，李　忱，高庆忠

(1.神华宁夏国华宁东发电有限公司，宁夏 银川 750408； 2.国网辽宁省电力有限公司计量中心资产配送部，辽宁 沈阳 110168； 3.国网法库县供电公司 配电工区，辽宁 沈阳 110400；4.沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)



循环流化床(CFB)锅炉激波吹灰器改造研究

李聪1，王赫妍2，马桂楠1，李忱3，高庆忠4

(1.神华宁夏国华宁东发电有限公司，宁夏 银川 750408； 2.国网辽宁省电力有限公司计量中心资产配送部，辽宁 沈阳 110168； 3.国网法库县供电公司 配电工区，辽宁 沈阳 110400；4.沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)

摘要：针对神华宁夏国华宁东发电有限公司2×330MW 循环流化床锅炉激波吹灰器实际运行工况，列举激波吹灰器不打火、漏气等故障现象，从激光吹灰器设计、制造、安装等方面分析故障原因，并提出了相应的改造方案。国华宁东公司锅炉吹灰器经实施改造后能够良好地清除锅炉受热面的积灰和结渣，确保了循环流化床锅炉的安全、高效、稳定运行。

关键词：循环流化床；激波吹灰器；控制模块

锅炉在生产运行过程中，水冷壁、过热器、省煤器、预热器及烟道等表面的积灰和结渣不但使锅炉受热面传热减弱，锅炉热效率降低，减少生产负荷，而且当受热面积灰和结渣严重时，还可能导致意外停炉，造成重大经济损失[1,2]。我国于80年代中期开始对声波除灰器进行研究，于90年代初期在产生高声强领域取得了突破。声波除灰主要通过声能转化机构(声波发生器)将压缩空气或蒸汽的能量转换为高强度的声波，通过声波能量使作用区域中的空气分子与灰尘颗粒产生振荡，破坏和阻止灰尘粒子在换热表面或粒子之间的结合，使之始终处于悬浮流化状态，以便烟气将其带走。声波除灰的易损部件为发声器内部的机电运动部件，寿命一般能维持1年左右。虽然声波清灰器操作使用方便，但是有其自身无法克服的缺点和局限。神华宁夏国华宁东发电有限公司2×330MW 循环流化床锅炉采用北京储能激波吹灰器，无蒸汽吹灰，所以激波吹灰是国华宁东公司锅炉受热面吹灰的唯一方式。针对神华宁夏国华宁东发电有限公司激波吹灰系统运行不稳定，设备故障率高，经常发生吹灰器不点火、漏气等故障，从激光吹灰器设计、制造、安装等方面分析故障原因，提出了相应的改造方案。

1激波吹灰器结构、工作原理及吹灰器存在的问题

激波吹灰利用可燃气体(乙炔)在特殊设计的燃烧室内与空气混合，充分燃烧后产生一定峰值压力，并在输出管路上的喷口处发射出强烈的冲击波和声波。冲击反复作用在积灰表面上，即使是较硬质灰垢，也能使其松动脱落[3,4]。国华宁东公司使用的激波吹灰器采用树状管路串联分布式系统，系统按64个点设置，每台锅炉32个点，每一套配气点火装置带2个激波罐，运行时所有吹灰器均实现程序控制。主要包括脉冲发生器、配气点火装置、管路系统、供气系统和控制系统五大部分，如图1所示。其中，脉冲发生器包括脉冲罐和脉冲导管。脉冲罐安装在炉墙外侧，其出口与脉冲导管连接，脉冲导管穿过炉墙深入炉内，利用脉冲罐内预混可燃气爆炸的综合效应清灰。

图1　脉冲吹灰器原理

激波吹灰是国华宁东公司目前唯一的吹灰装置，但整个系统运行并不稳定，设备故障率高，经常发生吹灰器不点火、漏气等故障，造成检修人员工作维护量大，有效利用率低下，使烟气带走了大量的热量，不利于机组的稳定运行[5,6]。国华宁东公司激波吹灰器通常发生如下故障：

1)吹灰器厂家将乙炔电磁阀，空气电磁阀、点火变压器，控制模块都集中装入一个集成盒内，运行时乙炔电磁阀接头发生泄漏，会在集成盒内引发着火或爆炸，严重损坏控制模块和接线。

2)乙炔、空气电磁阀安装在阻火器和点火器中间，点火爆燃后，回火容易将乙炔、空气电磁阀损坏。造成吹灰器停运时，乙炔向炉膛泄漏，易在炉膛内爆燃，引起炉膛压力陡增，最高瞬时值可达到1 800 Pa，影响机组正常运行，严重时有可能造成CFB锅炉炉膛压力高MFT跳闸。

3)吹灰器控制模块单一，无通用性，每一路控制模块都与现场的每一路吹灰器一一对应，不能灵活应用。如果控制模块上一个继电器损坏，就须将整个控制模块换掉，且不能用其他路的控制模块代替，只能从厂家购买新的这一路的控制模块，目前备品备件局限于厂家原装备件，价格较贵，维护成本高。

4)原吹灰器的电缆线芯采用多股软线，多股软线绝缘表皮长时间暴露在高温的空气中氧化严重，老化快，绝缘表皮老化后其中的软线会相互接触，造成吹灰器回路短路，导致吹灰器工作异常，无法达到吹灰的目的。

5)吹灰器的管路系统包括乙炔电磁阀和空气电磁阀，厂家将乙炔电磁阀和空气电磁阀装入密封盒子中进行密封，防止吹灰器回火引起的爆炸损坏控制模块和点火变压器，但在实际运行中，吹灰器回火经常损坏电磁阀，更换电磁阀十分不便，每次更换都需要将原来的密封盒子拆掉，维护工作量大，维修成本高。

6)单台锅炉吹灰器设置为32个控制模块串联接线，且所有控制模块只有一组电源供电，每当后一路吹灰器运行，前一路的吹灰器继电器也必须动作。国华宁东公司使用24V DC继电器，运行过程中随着吹灰器动作数量增加，继电器的增多，使继电器工作电压下降，导致最后几路吹灰器电压降至10 V左右，无法满足继电器的吸合电压，从而导致吹灰器不动作，无法达到吹灰的目的。

2激波吹灰器改造方案

鉴于国华宁东公司吹灰器的运行情况，不能满足机组稳定经济运行的要求，因此对吹灰器进行改造。改造方案如下：

1)去除吹灰器集成盒，在每路吹灰器就地增加一个控制箱，将点火变压器、控制模块、继电器装到控制箱内，使电、气分离，减少漏气爆炸的风险。吹灰器改造后如图2所示。

图2　改造后控制箱结构

2) 在吹灰电磁阀后加装阻火器，混合气体通过点火器点火后进入脉冲罐，阻火器能有效阻止火从脉冲罐返回电磁阀，很好的保护了乙炔、空气电磁阀的安全。阻火器位置如图3所示。

图3　阻火器位置

3)将控制模块进行改造，通过继电器组合来实现模块功能，如果继电器损坏，只需更换损坏的单个继电器，无需将整块控制模块更换。通过插拔即可更换继电器，省去了更换整个控制模块带来的大量拆线、接线工作。组合继电器如图4所示。

4)用普通双电磁阀组合代替原空气电磁阀，用普通双电磁阀组合加节流元件代替原乙炔电磁阀。改造后，即使双电磁阀中的一个电磁阀损坏也不影响吹灰器运行，且更换电磁阀方便，维护工作量降低。备件也不需从原厂家购买，选择性更多，降低了维护成本。

图4　组合继电器

5)重新更换吹灰器电缆，电缆线芯采用单股铜线代替多股软线。控制电源电缆与工作电源电缆单独铺设。采用多路电源供电，将32路吹灰器分成3组电源供电，这样有效地改善了电压下降的问题，使空预器吹灰器的继电器能够正常动作，达到吹灰的目的。

3激波吹灰器改造后效果

2012年1月至6月2#炉吹灰器改造前半年时间内更换吹灰器控制模块4块，乙炔管路专用电磁阀7个，压缩空气管路专用电磁阀6个，2012年7月份2#炉吹灰器改造后至2013年2月份继电器无损坏，乙炔管路和压缩空气管路通用电磁阀共更换8个。

表1　2#机组吹灰器改造前后烟气温度

4结语

吹灰器经过多方面改造后，故障率明显降低，同时有效延长了设备的使用寿命，降低了维护工作量和维护成本。吹灰器稳定工作，能够良好地清除锅炉受热面上的积灰和结渣，有效地降低了锅炉尾部的排烟温度，使锅炉受热达到稳定，为机组运行的稳定性和经济性奠定了基础。

参考文献

[1]商华伟.循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J].城市建设理论研究,2015,24(6):761-767.

[2]徐婷婷，蔡斌.300MW机组循环流化床锅炉燃烧特性分析[J].内蒙古电力技术,2013,31(6):32-34.

[3]张缠保.循环流化床主蒸汽压力的模糊控制[J].太原理工大学学报,2015,37(5):576-578.

[4]吕俊复，张缦，杨海瑞，等.简约型660MW超超临界循环流化床锅炉设计开发[J].中国电机工程学报,2014,34(5):741-747.

[5]张瑞卿，杨海瑞，吕俊复.应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD数值模拟[J].中国电机工程学报,2013,33(23):75-83.

[6]李竞芨，杨欣华，张思海，等.循环流化床锅炉多粒度多流态炉内喷钙脱硫技术[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2014，10(2)：113-117.

(责任编辑佟金锴校对张凯)

Reform of Shock-Wave Boaster in CFB Boiler

LI Cong1,WANG He-yan2,MA Gui-nan1,LI Chen3

(1.Shenhua Ningxia Guohua Ningdong Power Generation Co.,Ltd.,Yinchuan 750408,Ningxia Hui Autonomous Region; 2. Assets Distribution Department,Power Metering Center,State Grid Liaoning Electric Power Supply Co.,Ltd.,Shenyang 110168,Liaoning Province;3. Distribution Area,State Grid Faku County Power Supply Company,Shenyang 110400,Liaoning Province)

Abstract：Against the actual operating conditions of shock-wave boaster of the two 330MW CFB boilers in Shenhua Ningxia Guohua Ningdong Power Generation Co.,Ltd.,the fault of no spark and air leakage is studied. The corresponding reform scheme was put forward based on the analysis of causes of failure in design,manufacture,installation,etc.. The reformed boiler soot blower is able to well remove the ash and the slag of the boiler's heating surface,so it can ensure the safe and efficient and stable operation of the circulating fluidized bed boiler.

Key words：CFB;Shock-wave boaster;Control module

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2016)02-0159-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.02.014

作者简介：李聪(1987-)，男，辽宁大连人，助理工程师。

收稿日期：2015-12-07