淺談660MW超臨界鍋爐吹灰汽源改造獲獎科研報告摘

要：針對某發(fā)電公司2臺660MW機組鍋爐原蒸汽吹灰系統(tǒng)存在的問題，采取了鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造方案，并對吹灰汽源改造后的經(jīng)濟性進行了分析。結(jié)果表明：吹灰氣源供汽系統(tǒng)合理化改造，供汽系統(tǒng)的改變，有效提高了吹灰系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟型。

關(guān)鍵詞：鍋爐;經(jīng)濟性;吹灰氣源;節(jié)能

引言

該發(fā)電公司鍋爐吹灰汽源現(xiàn)取自分隔屏出口與高溫過熱器入口連接管道上，高品質(zhì)的過熱蒸汽通過減壓站直接變成吹灰蒸汽，過熱蒸汽在減壓站形成的節(jié)流損失非常巨大，對整個熱力系統(tǒng)而言其造成的損耗占外部損耗較大，約40%左右。另外減壓站調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)性能變差時，調(diào)節(jié)門前、后高壓差會對調(diào)門后的吹灰系統(tǒng)造成極大的安全隱患。

現(xiàn)從爐右低溫再熱器出口與高溫再熱器入口連接管道上水平段開孔接一趟吹灰汽源管路，原采用的取自分隔屏出口管道的吹灰蒸汽汽源管座加堵隔斷。調(diào)節(jié)閥前、后蒸汽壓力變化不大，這樣就減少了整個熱力系統(tǒng)的外部損失也降低了吹灰減壓站的節(jié)流損失，從而提高了吹灰系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟型。

一、鍋爐主要參數(shù)

某發(fā)電廠2×660MW超臨界鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司（簡稱哈鍋）自主開發(fā)研制的660MW煙煤超臨界鍋爐。該鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行大氣擴容式啟動系統(tǒng)的直流鍋爐、單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉布置的π型鍋爐。2臺機組鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源取自分隔屏過熱器出口集箱連接管，蒸汽壓力約為26MPa，蒸汽溫度約為560℃，由于蒸汽從分隔屏出口取出時壓力過高，需經(jīng)過減壓閥減壓至1.5～2MPa的低壓蒸汽后方可供吹灰器使用，這樣不但大量高品質(zhì)蒸汽被浪費，而且減壓閥前后壓差大，易對閥門造成損壞，增加了設(shè)備運行維修成本。針對這一問題，提出了用鍋爐低溫再熱器出口蒸汽作為鍋爐吹灰器汽源的改造方案，通過對改造前后的經(jīng)濟性分析表明，此方案可以在確保鍋爐安全穩(wěn)定運行的前提下達到節(jié)能降耗的目的。

二、鍋爐吹灰系統(tǒng)汽源存在的問題及改造方案

1.蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源存在的問題

（1）改造前蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源為取自分隔屏過熱器出口的高溫高壓過熱蒸汽，經(jīng)減壓裝置節(jié)流后使蒸汽壓力降低后進入吹灰器吹灰。高品質(zhì)過熱蒸汽未做功而經(jīng)過節(jié)流后變?yōu)檩^低品質(zhì)的蒸汽進行吹灰，影響機組運行的經(jīng)濟性。

（2）由于分隔屏過熱器出口蒸汽的壓力溫度較高，為了保證設(shè)備的安全可靠性，要求蒸汽流通管道和減壓調(diào)節(jié)裝置必須采用耐高溫高壓的材質(zhì)，這無形中增加了設(shè)備的成本和初投資。

（3）由于分隔屏過熱器出口蒸汽壓力較高（約26MPa），而蒸汽吹灰器需要的工作壓力參數(shù)較低（約2MPa），因此減壓裝置前后壓差過大使得減壓調(diào)節(jié)閥門沖刷磨損較快，容易發(fā)生調(diào)節(jié)閥泄漏、閥門磨損等故障，維修成本相應(yīng)增加。

（4）由于分隔屏過熱器出口蒸汽參數(shù)值較高，如果減壓裝置發(fā)生故障，會對受熱面的安全性造成嚴重威脅。

2.蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造方案

根據(jù)機組實際運行數(shù)據(jù)，機組在400MW～660MW不同工況運行時，高溫再熱器入口管道的運行溫度在450～500℃，運行壓力在2.8～4.3MPa，通過減溫減壓閥后可以滿足蒸汽母管壓力（2.5～2.00MPa）和溫度（300℃以上）要求，可以滿足爐膛吹灰器和長伸縮式吹灰器及其脫硝區(qū)域吹灰器的運行要求，其過熱度也滿足空氣預熱器的吹灰要求。

a、原采用的取自末過入口管道上的吹灰蒸汽汽源管座隔斷加堵，原來接至吹灰汽源減溫減壓站的氣動調(diào)節(jié)閥前的管路全部拆除。

b、從爐左高、低溫再熱器連接管減溫器前管道水平段上（管子規(guī)格：φ697×35，材質(zhì)：15CrMoG）開孔接一趟φ159×8管道與氣動調(diào)節(jié)閥接通，更換原來的手動截止閥、電動截止閥、氣動調(diào)節(jié)閥。

c、新加管路的3套彈簧吊架安裝。

d、新改的吹灰蒸汽管路加裝疏水管路一趟（管子規(guī)格：φ32×5，材質(zhì)：20G）接至+24m爐右再熱蒸汽疏水管路電動截止閥后，裝兩道電動截止閥（DN25，PN6.5）。

e、蒸汽減壓后送往吹灰器，通過程序控制吹灰器。吹灰管路系統(tǒng)由吹灰汽源減壓站、流量檢測報警裝置、疏水裝置、管道及彎頭、儀表、管道和彎頭支吊架及導向裝置、吹灰器固定件及密封件等組成。

三、鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)汽源改造經(jīng)濟性分析

某公司鍋爐采用80只爐膛吹灰器（行程T=267mm），布置在爐膛水冷壁的四面墻;采用50只長伸縮式吹灰器（行程T=～9.5m），安裝水平布置的過熱器、再熱器區(qū)域，可伸入鍋爐寬度的一半距離;每臺鍋爐安裝2個空預器（進口、出口各1個），每個空氣預熱器布置2只伸縮式吹灰器。

1.吹灰汽源改造后的優(yōu)點

（1）采用在汽輪機高壓缸做功后的低溫再熱器出口蒸汽作為汽源，由于其壓力較低（約4.7MPa），使得減壓裝置前后壓差較小，減小了閥門節(jié)流損失，解決了焓降過大、經(jīng)濟性差的弊端。

（2）由于減壓裝置前后壓差降低，調(diào)節(jié)閥工作條件得到顯著改善，閥門發(fā)生故障的幾率大為減少，降低了維修成本，提高了運行的安全可靠性。

（3）吹灰汽源改造后，由于吹灰閥門發(fā)生泄漏的概率減小，鍋爐受熱面吹損的故障率降低，鍋爐運行的安全性提高。

（4）吹灰汽源改造后，經(jīng)減壓裝置后的蒸汽溫度遠高于減壓后2MPa對應(yīng)的飽和溫度212℃，能夠完全滿足吹灰汽源對過熱度的要求。

2.汽源改造后存在的不足

（1）吹灰汽源改造為低溫再熱器出口蒸汽后，由于減壓閥后蒸汽溫度較高，超過原有吹灰器管材的許用溫度，危及到設(shè)備安全，故在減壓的同時，須增設(shè)噴水減溫裝置，以降低蒸汽溫度，導致系統(tǒng)復雜。

（2）增設(shè)噴水減溫裝置后，如果減溫裝置故障失靈，就會發(fā)生吹灰管道進水的情況，故需加裝疏水系統(tǒng)對減溫水系統(tǒng)的故障進行防范。

（3）當機組運行負荷低于340MW時，低溫再熱器出口蒸汽壓力不能滿足吹灰器的要求，故需將吹灰汽源從常用汽源切換至后屏過熱器出口的輔助汽源

3.吹灰汽源改造后的效益預估值

在改造前，吹灰系統(tǒng)設(shè)計工作流量為20t/h，約占整個鍋爐的額定蒸發(fā)量的1/100，末級過熱器入口產(chǎn)生的高品質(zhì)過熱蒸汽未經(jīng)過汽輪機做工，直接減壓為吹灰蒸汽;并且過熱蒸汽在減壓站形成的節(jié)流損失非常巨大，對整個熱力系統(tǒng)而言其造成的損耗占外部損耗的40%左右。在本方案中，不采用新蒸汽而采用高溫再熱器和低溫再熱器連接管蒸汽，鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽全部進入高壓缸做功，既減少了整個熱力系統(tǒng)的外部損失也降低了吹灰減壓站的節(jié)流損失。

根據(jù)ASME標準，以80%鍋爐負荷條件下比照優(yōu)化前、后：

其汽輪機焓降差值為。

減壓站節(jié)流等效焓降。

總的焓降為：，其中不包含抽汽排擠因素、散熱損耗的潛在影響因素。全年按吹灰210天，每天吹灰時間8小時，年節(jié)約標準煤2393.5噸（約合人民幣100萬元）。尤其在機組60%-70%