锅炉吹灰优化研究

摘 要 在电站燃煤锅炉的运行过程中，受热面必然会产生积灰污染，这就大大削弱了烟气对工质的传热能力。通常，大型锅炉都装有吹灰装置来清洁受热面，因此需要消耗大量的能量。

关键词 锅炉 吹灰 优化

中图分类号：TK229.6 文献标识码：A

1锅炉结渣的危害

（1）积灰结渣会使炉内受热面的传热能力下降。（2）由于炉膛出口烟温的升高，导致过热蒸汽温度过高，这不仅危害过热器，还会引发汽轮机的事故。另外，还使飞灰容易粘结在对流和屏式过热器上，引起过热器的沾污和腐蚀。（3）由于总的传热阻力增大，可能会使锅炉无法维持在满负荷下运行。为了保证锅炉正常运行，只好增加投煤量，同时，必须相应地增加通风量。（4）在高温烟气作用下，粘结在水冷壁或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀，运行不当时，还会发生爆管停炉。（5）燃烧室上部结渣掉落时，可能会砸坏冷灰斗水冷壁管。（6）结渣以后，为了维持锅炉出力，需要增加入炉燃料量。

2吹灰优化方案的建立

2.1最佳吹灰时间间隔的确定

与确定最佳吹灰时间间隔有关的主要损失是积灰损失和吹灰引起的损失，后者包括吹灰介质的能量损失和吹灰过程中的锅炉系统损失。吹灰介质能量损失的大小与燃煤产生的积灰性质有关。松散型积灰易于吹扫，所需要的吹灰介质能量小；枯结型积灰不易吹尽，需要的吹灰介质能量较大。因此，吹灰介质的能量损失应根据现场试验确定，当煤种和工况变化范围不大时，可以近似取为常量.在吹灰过程中，系统处于不稳定状态，由此产生的损失难以精确计算，但因其值相对较小，故可按经验也近似取为常量。这样；在任一吹灰时间间隔内的平均总损失率应为

qt （t）= [++（t）dt ] （1）

式中和分别表示吹灰介质的能量损失和吹灰过程中的系统损失。

经济效果最佳的吹灰时间间隔t0应能使qt （t）为最小，即为下列极值问题的解。

q（t）

利用求导方法，由式（1）可得到该极值问题的解，其值t0应满足t0（t0）=（+ ）+（t）dt （2）

图1：最佳吹灰时间间隔内的损失

图中阴影面积是吹灰时间间隔内的总损失，其值等于式（2）中的积分项；qt （t0）与（t）之间的面积等于式（2）中括号内的值。只有当这两块面积之和等于t0时刻的积灰损失与t0之积时，才能保证吹灰的经济效果最佳

2.2吹灰器的合理使用顺序

按照传统的吹灰方式，一旦需要进行吹灰操作，所有吹灰器按从前到后的顺序，依次动作一遍（积灰严重的时候，也会进行逆序吹灰，但随后仍然需要进行一次顺序吹扫）。而根据现场吹灰试验结果，炉内不同区域受热面的积灰轻重程度不一样，不同位置的吹灰器动作效果也有明显差别，这种统一吹灰的方式抹杀了这种差别，同时也失去了节约蒸汽、降低损耗的机会。因此，有必要对吹灰器合理分组，根据分组结果，结合运行工况，交替投运吹灰器。吹灰器单吹试验是吹灰器合理分组的前提和保证，该工作必须受热面污染监测模型调试完毕后进行。根据各吹灰器对受热面平均清洁因子的影响小，吹灰效果可分为四类：优（吹灰效果显著）、良（吹灰效果较好）、中（吹果般）、差（无效果）。

吹灰器分组的主要原则如下：（1）根据吹扫区域分组。吹扫区域相同的吹灰器尽可能分在同一组；（2）根据吹灰效果分组。同一吹扫区域内，吹灰效果相近的吹灰器分在同以组；（3）对任何受热面吹灰都没有效果的分在一组。

在优化吹灰实施过程中，在保证机组安全运行的条件下，应尽可能多地动作吹灰效果“优”和“良”的吹灰器，“中”的吹灰器动作频率可以稍低一些，而吹灰效果“差”的吹灰器对传热效率基本没有影响，尽量减少动作次数，但为了维护设备还应定期操作。

2.3吹灰模式研究

本来测出最佳吹灰周期后需要在计算机上进行仿真实习演练的，由于设计时间有限，所以在编程上没有什么研究，故只有列出几点吹灰操作的基本思路。吹灰操作最主要的目的是在维护机组安全运行状况下，提高锅炉效率、减少蒸汽消耗。本文采用吹灰方案即在此种目的指导下兼顾主、再热汽温控制。其基本思路和步骤如下：

（STEP 1）计算各受热面实时清洁因子。（STEP 2）判断负荷是否稳定？如果是，STEP 6；否则，STEP 3。（STEP 3）判断负荷是否小于360WM？如果是，STEP 4；否则，STEP 6。（STEP 4）判断各受热面实时清洁因子是否低于临界清洁因子？如果是，优先吹扫清洁因子最小的受热面，等待下一采样计算周期；否则，STEP 5。（STEP 5）判断主/再热蒸汽温度：正常，STEP 6；过高，减温水流量大于正常值？是，在吹扫周期内？是，吹水冷壁；否，STEP6；否，STEP6；过低，减温水流量低于正常值？是，在吹扫周期内？是，启动高过/再吹灰效果优的吹灰器；否，STEP6；否，STEP6。（STEP 6）吹灰器不动作，等待下一周期，重新计算实时清洁因子。

3结论

燃煤锅炉运行中，受热面不可避免会出现灰污现象。吹灰是一种清除灰污的有效手段，能提高灰污受热面的传热性能，其与机组运行的安全性经济性关系密切，因此受热面灰污状态监测与吹灰优化成为倍受关注的研究方向。本文研究了灰污形成的机理和吹灰最佳时间的确定，为吹灰优化概念增添了新内涵。针对扬州第二发电厂锅炉，分析吹灰收益与成本，了解了吹灰的意义。

本文所研究的吹灰优化方法有优点也有不足，该方法简单方便确实很容易使用，但是在计算方面对吹灰损失做的是估算，对吹灰周期的计算肯定是有误差，这种误差肯定也会对吹灰造成一定的影响的。

参考文献

[1] 茹欣.大型电站锅炉吹灰优化的研究[D].南京：南京理工大学，2002.

[2] 柳青.大型燃煤电站锅炉吹灰优化模型的试验与理论研究[D].北京：华北电力大学，2005.