锅炉低负荷吹灰优化

彭 剑

（神华四川天明发电公司，四川江油 621700）

0 引言

本工程采用东方锅炉2×1000 MW 超超临界参数、一次中间再热变压运行直流炉、采用平衡通风、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、固态排渣、露天布置、全钢构架悬吊结构Π 型锅炉。炉膛吹灰器82 台，水平烟道、竖井烟道吹灰器52 台，锅炉吹灰汽源采用再热器冷热段两段供气。受低负荷再热器汽源压力不足影响，一般需要在锅炉75%BMCR 负荷工况才能进行吹灰。受限于四川地区火电负荷率较低的情况，将导致锅炉吹灰频率和时长受限，对锅炉安全稳定运行带来隐患。为实现宽负荷高效，通过对锅炉各负荷工况下的精细化分析，挖掘锅炉低负荷吹灰潜力，拟对锅炉低负荷吹灰压力进行优化。

1 方案对比

立足现阶段吹灰汽源优化方案，针对区域火电负荷特点，提出3 项锅炉低负荷吹灰优化方案：①引入汽机一抽汽源；②引入屏过汽源；③优化吹灰压力。相关分析如下。

1.1 引入汽机一抽汽源

由于一段抽汽参数稳定，且满足低负荷吹灰的要求，是较为理想的高压吹灰汽源。但由于一段抽汽管路位于汽机侧中间层，距离锅炉吹灰平台太远，需要增加约280 m 管路，这段管路每次吹灰需要20 min 的暖管疏水，蒸汽浪费较多。另外还需考虑若锅炉吹灰时发生高加解列，抽气逆止门关闭，吹灰器工作过程中将会出现断汽现象，即使紧急退出也需要约6 min，将发生吹灰器设备损坏的事故。

1.2 引入屏过汽源

传统的吹灰汽源是由屏过引出，其管道距离短，方便布置，且蒸汽压力高，可不受负荷限制满足吹灰蒸汽压力，多用于较低参数的锅炉。但是目前超超临界锅炉蒸汽过热蒸汽温度、压力高，需要高等级材料和公称压力的管道和减压阀，且减压阀前后压差过大，减压阀工作环境恶劣，维护检修成本较高。同时此方案将增加炉外高压管道及阀门，增加了蒸汽泄漏的安全风险。

1.3 优化吹灰压力

不同吹灰器厂家因设计结构不尽相同，对吹灰压力有不同的要求，按照最低允许吹灰压力，对比其他3 个同类型电厂的长吹压力要求（表1）。

表1 各厂吹灰器及压力对比

2 方案确定

方案1（增加一抽至吹灰汽源）不推荐。此方案在设计上是可行的，但将增加设备投资，运行也不经济，而且没有预留空间，管道布置困难。另外在发生高加解列事故时，将会出现断汽，对吹灰器设备也有较大的安全隐患，故不采用此方案。

方案2（增加屏过至吹灰汽源）不推荐。通过将高品质蒸汽减温减压至工作参数，运行不经济，更重要的是减压调阀前后压差过大，将引起调阀故障率高，寿命缩短等问题，而且调阀故障后，检修风险极高，同时此方案将增加炉外高压管道及阀门，增加了蒸汽泄漏的安全风险，故不采用此方案。

方案3（降低吹灰器提升阀前压力）。通常计算的高温段吹灰器提升阀前压力为2.96 MPa，这是按照满负荷时烟温1149 ℃计算的，低负荷时实际烟温会降低，可通过重新计算该负荷下阀前所需压力优化吹灰压力；经初步计算50%负荷时，阀前压力只需要1.85 MPa。可通过对比详细的低负荷参数（并考虑合理偏差值），重新计算低负荷段吹灰器的阀前压力值。采用此方案。

3 工况测算

针对锅炉BMCR 负荷、75%BMCR 负荷、50%BMCR 负荷下烟温及对应的吹灰器所需压力进行测算如下。

3.1 锅炉BMCR 负荷（表2）

表2 锅炉BMCR 负荷吹灰压力及烟气温度对比

3.2 锅炉75%负荷（表3）

表3 锅炉75%负荷吹灰压力及烟气温度对比

3.3 锅炉50%负荷（表4）

表4 锅炉50%负荷吹灰压力及烟气温度对比

4 吹灰逻辑优化及PID 说明

4.1 吹灰逻辑优化

（1）锅炉75%负荷～BMCR 负荷。①SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 台）在100%BMCR～75%BMCR 工况汽源减温减压站参数为270 ℃、3.7 MPa，程控根据此值设定温压报警保护。注：长伸缩式吹灰器SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 台）吹灰器本体设置了压力变送器，程控根据（BMCR）相应吹灰器阀后压力值设计报警保护。②SL09#～12#和SL17#～46#吹灰器（共34 台）及半伸缩式吹灰器SL47#～52#（共6 台）和炉膛吹灰器（共82 台）在100%BMCR～75%BMCR 工况汽源减温减压站参数为350 ℃、3.5 MPa，程控根据此值设定温压报警保护。③SL01#～08#、SL11#～12#、13#～16#、SL17#～18#、SL23#～24#共18 台只允许单台吹灰，其余长伸缩式吹灰器可按2 台成对吹灰。

（2）锅炉50%负荷～75%负荷。①SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 台）在75%BMCR～50%BMCR 工况汽源减温减压站参数为290 ℃、3.7 MPa，程控根据此值设定温压报警保护。注：长伸缩式吹灰器SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12台）吹灰器本体设置了压力变送器，程控根据（75%负荷）相应吹灰器阀后压力值设计报警保护。②SL09#～12#和SL17#～46#吹灰器（共34 台）及半伸缩式吹灰器SL47#～52#（共6 台）和炉膛吹灰器（共82 台）在100%BMCR～75%BMCR 工况汽源减温减压站参数为350 ℃、3.5 MPa，程控根据此值设定温压报警保护。③SL01#～08#、SL11#～12#、13#～16#、SL17#～18#、SL23#～24#共18 台只允许单台吹灰，其余长伸缩式吹灰器可按2 台成对吹灰。

（3）锅炉50%负荷。①SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12台）50%BMCR 工况下要求汽源减温减压站参数为290 ℃、2.2 MPa，根据此值设定温压报警保护。注：长伸缩式吹灰器SL01#～08#和SL13#～16#吹灰器（共12 台）吹灰器本体设置了压力变送器，程控根据（50%负荷）相应吹灰器阀后压力值设计报警保护。②SL09#～12#和SL17#～46#吹灰器（共34 台）及半伸缩式吹灰器SL47#～52#（共6 台）和炉膛吹灰器（共82 台）50%工况下要求汽源减温减压站参数为350 ℃、2.2 MPa，根据此值设定温压报警保护。③在50%工况下所有长伸缩式吹灰器只允许单台吹灰。

4.2 锅炉吹灰PID 说明

减温减压站后压力控制器低报警值推荐设定按上述3 种工况，只保护长伸缩吹灰器；由于炉膛短吹灰器行程短压力低，不需要有压力低保护。吹灰控制回路采取分别考虑。

左右侧流量低报警装置只保护长伸缩吹灰器，由于炉膛短吹灰器行程短流量小，吹扫时间短不需要有流量保护。半伸缩吹灰器安装位置烟气温度低，吹灰管不需要流量保护。吹灰控制回路采取分别考虑。

长伸缩吹灰器投单吹或双吹按上述3 种工况吹灰器参数表规定，其他吹灰器通常按2 台吹灰器成对投入吹灰。预热器吹灰器吹灰顺序：先运行下部吹灰器，完毕后再运行上部吹灰器。

5 结论

常规吹灰压力计算均选取锅炉BMCR 负荷烟温为基准点计算吹灰器所需蒸汽量及吹灰压力，为适应地区电网特性，实现宽负荷高效的目的，通过挖掘优化潜力，以不同负荷工况下实际烟温为基准点重新计算不同负荷工况下吹灰器所需的蒸汽量及吹灰压力，并分工况针对性提出吹灰控制逻辑。通过不同负荷工况优化计算，降低了吹灰器阀前所需压力值，并通过单吹的方式保证蒸汽流量保护吹灰器，实现了50%负荷下锅炉可投用长吹的要求，极大提高锅炉运行的适应性。

此次优化不局限于单一工况作为设计基准的常规做法，通过对不同工况的精细化分析，确定各工况设计基准。不仅为同类项目提供一种优化思路，同时实现了精细化管理的目标，助力打造“宽负荷高效型机组”的典型示范工程。