300MW燃煤锅炉蒸汽吹灰器汽源改造.pdf

第 2 7卷第 6期 2 0 1 1年 6月 电力科学与工程 El e c t r i c P o we r S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g V o 1 ． 2 7． N o ． 6 67 J u n ． ， 2 0 1 1 3 0 0 MW 燃煤锅炉蒸汽吹灰器汽源改造 黄莉莉 ，李建河 1 ．淮北发电厂 ，安徽 淮北 2 3 5 0 0 0 ；2 ．安徽省皖能股份有限公司，安徽 合肥 2 3 0 0 1 1 摘要目前大多数锅炉仍使用蒸汽吹灰器，汽源大多引 自主蒸汽系统。由于压力过 高，阀门频繁泄漏， 严重影响机组安全性、经济性。分析了将汽源改至再热汽系统的优越性，并成功应用于一台 3 0 0 MW 机 组，为其他机组的改造提供了借鉴和参考。 关键词 锅 炉；汽 源；蒸汽吹灰 器 ；改造 ；泄漏 中图分类号T K 2 2 7 ． 3 文献标识码A 1 锅炉吹灰蒸汽系统 某 电厂两 台 3 0 0 MW 机组 ，配套锅炉 为东 方 锅炉厂生产的 D G 1 0 2 5 ／ 1 8 ． 3一I I 4型锅炉 ，是采用 C E公 司引进技术生产 的亚 临界 、一次 中间再热 、 自然循环 、四角切 圆燃烧 、燃煤 汽包锅 炉。过热 器 、再热器布置见图 1 。 图 1 锅炉过热器 、再热器布置 图 F i g ． 1 S u p e r h e a t e r a n d r e h e a t e r l a y o u t o f b o i l e r 锅炉采用蒸汽吹灰方式 ，设计 汽源取 自后屏 过 热 器 进 口集 箱 ，BMC R 工 况 蒸 汽 压 力 为 1 8 ． 4 M P a ，温度为4 4 7 oC，吹灰系统见图2 。 2 原蒸汽吹灰系统运行中存在的问题 2 ． 1 阀门磨损较快 ，易泄漏 采用后屏入 口蒸汽作为吹灰汽源时，阀门压 力高、差压大BM C R工况门前为 1 8 ． 4 M P a ， 门后为 1 ． 6 MP a ，差压接近 1 7 M P a 。 2 ． 2 受热面吹损严重 阀门泄漏不仅会导致经济性的降低， 而且由 图 2 蒸汽吹灰 系统 图 Fig ． 2 S t e a m s o o t b l o we r s y s tem 于个别吹灰器提升阀不严密，还会使蒸汽一直吹 某一受热面 ，增加 了枪管 自身泄漏 以及锅炉 四管 泄漏的可能性H J 。某电厂就曾出现过将吹灰系统 的调节门、电动门、手动门全部关闭后，管道仍 然带压的情况 ，2 0 0 6年 、2 0 0 7年两台锅炉的 A级 检修中 ，均发现炉膛 、水平 烟道 、尾部烟道 吹灰 器对应部分位置受热面磨损相当严重，再运行一段 时间就有可能造成受热面泄漏事故 的发生。下面以 2 O 0 7 年 1 号机组大修时的检查隋 况进行说明。 水冷壁第2层左侧吹灰器孔中心向后水冷壁 管多根，第4层后墙吹灰器孔右向左第 1 根水冷 壁管吹损 ， 严重超标，原始厚度均为 7 ． 5 fi l m，最 薄的管子已减至 3 ． 9 m m，见表 l 。水平烟道处的 中温、高温再热器以及省煤器等多处也均有吹损 现象 。 收稿日期2 0 1 1 0 3 2 2 。 作者简介黄莉莉 1 9 7 4一 ，女，工程师，从事电厂技术管理工作 ，通信作者李建河，E - m a i l a h h b l j h 1 2 6 ． c o m。 电力科学与工程 表 1 1号炉大修时水冷壁厚测量值 Ta b． 1 Th i c k n e s s m e a s u r e me n t o f wa t e r - c o de d wa l l i n o ve r hau l o f No． 1 boi l e r 测量管编号 测量管位置 测量值／ miT t 右下角第 1根 第 2层左侧吹灰器后向前 6 ． 0 第 1 个上弯头 第 4层后墙吹灰器右向左 3 吹灰汽源改造为再热蒸汽的优点 3 ． 1 运行安全性提高 1 阀门的使用寿命延长 使用壁再 出 口蒸汽时 ，BMC R工况 时汽压 只有 3 ． 7 0 MP a ，不到后屏汽源的 2 0 ％ ；差压只有 2 ． 1 M P a ，不到后屏汽源的 1 2 ． 5 ％。阀门的工作 条件得到显著改善 ，泄漏 的可能性大为减少 ，运 行可靠性将大幅提高。 2 锅炉受热面寿命延长 汽源改造后，由于运行压力低 、阀门可靠性 提高 ，锅炉各受热面被蒸汽长期吹扫损坏的可能 性减小，寿命延长。 3 ． 2 运行经济性提高 每台吹灰器蒸汽耗 用量见表 2 。由于设计蒸 汽消耗量是在每个 吹灰器前均为最小 阀前压力 时 的数值，而实际运行时，为满足所有吹灰器的压 力需求，取 1 ． 6 M P a ，与文献 [ 2 ]推荐数值基本 一 致。在此压力下 ，吹灰 器实际耗用蒸汽量将 大 于设计值 ，按用汽量正 比于蒸 汽压力 ，实 际耗 用 蒸汽量见表 2括号 内数字。 表2 吹灰器蒸汽用量 Ta b． 2 S t e a m fl o w o f s t e a m s o o t o we r 注I K一 5 2 5为水平烟道吹灰器 ；I R为炉膛吹灰器；I KA H为空预器吹灰器。 按照吹灰顺序 空预器一炉膛一过热器一 中、 高温再热器一低温过热器 省煤器一空预器。为 保证空预器不堵塞，每一个完整的吹灰流程空气 预热器都要吹两次灰，因此，每次吹灰蒸汽消耗 量为 2 5 1 5 4 k g ，折 算到 2 4 h计算 ，相 当于耗用 1 0 4 8 k g ／ h 蒸汽。 根据等效热降法，计算出不同负荷下，后屏 进口蒸汽、壁再出口蒸汽损失 1 t ／ h ，导致机组煤 耗率的增加值见表 3 。 按平均耗用 1 0 4 8 k g ／ h蒸 汽计算 ，则 改造后 煤耗可降低 0 ． 0 6 6 5 8 g ／ k W h 。按照机组年 运行 5 5 0 0 h ，发 电量 l 6 ． 5亿 k W h ，标煤单价 1 0 0 0元／ t 计 ，每年 可节约 1 1 0 t 标 准煤 ，折合人 民币 1 1 万元。 表 3 改造前后 吹灰蒸汽损失对煤耗影响 Tab ． 3 I n fl u e n c e of c o a l c o n s u mp t i o n b e f o r e a n d a f t e r r e t r o fi t o f s t e a m s o o t b l o we r l o s s 项 目 一 BMC R 1 0 0 ％ 7 5％ 5 0％ 后屏入 口蒸 汽损 失对 煤耗 0 ． 2 91 6 0 ． 3 2 8 0 0． 4 4 8 6 0 ． 7 0 2 4 影响／ g k W h 壁再 出 口蒸 汽损 失 对煤耗 0 ． 2 7 7 8 0 ． 3 0 6 4 0． 4 0 4 8 0 ． 5 6 0 7 影响／ g k W h 两者损失差 ． 0 ． 0 1 3 9 0 ． 0 2 l 7 0． 0 4 3 8 0 ． 1 41 7 ／ g k W - h 不同负荷工况占总电量比 例 ／ ％ 改造后减少损失 。 0 ． 0 6 3 5 3 ／ g k W h 第 6期 黄莉莉，等 3 0 0 MW燃煤锅炉蒸汽吹灰器汽源改造 6 9 3 ． 3 吹灰母管内蒸汽温度更加稳定 按照热力学理论 在不考虑管道散 热时 ，节 流降压是一个等焓膨胀的过程。不同负荷时改造 前后减压后的蒸汽温度见表 4 、表 5 。 表 4 不同负荷下后屏进口蒸汽节流到 1 ． 6 MP a时的温度 Ta b ． 4 T e m p e r a t ur e o f i n l e t o f r e a r p l a t e n s u p e r h e a t e r s t e am t hr o t t l e t o】 ． 6 M Pa un de r di ffe r e nt l o a ds BMCR 1 0 0 ％ 7 5 ％ 5 0 ％ 负荷／ MW 3 3 0 3 0 0 2 2 5 1 5 0 后 屏汽温／ ℃ 4 4 7 4 4 9 4 4 9 4 5 5 后 屏汽压／ MP a 1 8 ． 4 1 7 ． 4 1 4 ． 5 4 1 0 ． 0 7 焓值／ k J k g 3 0 8 2 ． 5 0 3 1 0 9 ． 6 6 3 1 6 2 ． 8 5 3 2 5 4 ． 8 8 节 流后 温度／ ℃ 3 2 1 ． 1 1 3 3 3 ． 4 3 3 5 7 ． 7 3．4 0 0 ． 0 6 表5 不同负荷下壁再出口蒸汽节流到 L 6 Ml X a时的蒸汽温度 Ta b ． 5 Te m p e r a t u r e o f o u t l e t o f wa l l t y p e r e h e a t e r s t e a m t hr o t t l e t 0 1 ． 6 M P a u n d e r d i ffe r e n t l o a d s B MC R 1 0 0 ％ 7 5 ％ 5 0 ％ 负荷／ M w 壁再出 口汽温／ “ C 壁再汽压 ／ MP a 焓值／ k J k g 节流后温度／ ℃ 33 0 30 0 22 5 1 50 3 8 2 3 8 2 3 8 0 3 9 4 3． 7 0 3． 46 2． 5 7 1 ． 77 3 1 7 7 ． 2 6 3 1 81 ． 8 O 3 1 9 3 ． 7 8 3 2 3 8 ． 8 9 3 6 4 ． 3 4 3 6 6 ． 4 3 3 7 1 ． 9 3 3 9 2 ． 6 9 是壁再进 口蒸汽压力 ，壁再出口压力会稍低一些， 但由于压降很小 ， 仍以此压力代替。 由表 4 ，5可以看出 ，吹灰汽源使用后屏汽源 时，从 B M C R工况到 5 0 ％负荷，吹灰母管蒸汽 温度变化接近 8 0℃；而在改用壁再 出 口蒸汽后 ， 相 同负荷变化幅度下 ，温度变化不到 3 0℃ ，只有 原来的4 0 ％。火电机组调峰幅度都是比较大的， 每次全面吹灰时间都至少需要 3～ 4 h ，在此期间 机组负荷可能会有较大 的变化 ，吹灰蒸 汽温度变 化小 ，将会减少金属的热疲劳 ，延长使用寿命 。 4 汽源改造的有关问题及解决措施 4 ． 1 选取壁再 出口汽源问题 再热蒸汽共有 3 处汽源可供选择，分别为壁 再进 口、壁 再 出 口、高再 出 口 即再 热 蒸 汽 ， 选取壁再出 口蒸 汽的原因如下 1 如果选用高再出口再热蒸汽，由于温度 高 5 4 1 ℃ ，超过了碳钢管道的许用温度，因此 在减压的同时，必须增设喷水减温器，以降低蒸 汽温度到允许值，会导致以下后果 系统复杂； 运行经济性差；温度不易控制，事故可能性大； 减温器温差大 ，很容易成为事故根源 。 2不 同 负荷 下壁 再进 口蒸 汽节 流 到 1 ． 6 M P a时的蒸汽温度见表 6 ，与表 5对 比后可 以发 现 ，将 比使用壁再进 口汽源低 7 0℃左右。 表6 不同负荷下壁再进口蒸汽节流到L 6 MP a时的蒸汽温度 T a b ． 6 Te m p e r a t u r e o f i n l e t o f wa l l t y p e r e h e a t e r s t e a m t h r o t t l e t o】 ． 6 MPa u n d e r d i ffe r e n t l o a d s B MC R 1 0 0 ％ 7 5 ％ 5 0 ％ 负荷／ MW 壁再进 口汽温／ ℃ 壁再汽 压／ MP a 焓值／ k J k g 节流后温度／ C 3 3 0 3 0 0 22 5 1 5 0 32 2 31 8 31 0 31 5 3 ． 7 0 3 ． 4 6 2 ． 5 7 1 ． 7 7 3 1 7 7 ． 2 6 3 1 8 1 ． 8 0 3 0 31 ． 7 3 3 0 6 4 ． 6 7 2 9 7 ． 5 6 2 9 6 ． 0 0 2 9 8 ． 3 2 3 1 3 ． 0 6 如果选 用壁再进 口汽源，则汽温偏低 ，过热 度小 ，可能带来如下后果 J a ．蒸汽对受热面发生冲刷 、磨损 ，甚至引起 受热面爆破事故。 b ．燃烧波动大 ，容易造成炉膛灭火 。 4 ． 2 机组启动期间的受热面吹灰 问题 锅炉启动、停运、低负荷阶段，需要投油助 燃 ，这时油煤混烧 ，燃烬率较差 ，空预器上将会 有大量未燃烬的燃料 ，必须要 连续吹灰 ，以避免 发生火灾 。 吹灰汽源改为壁再出口蒸汽后，由于在锅炉点 火升压一直到 1 6 0 M W 负荷时，再热蒸汽压力都无法 满足吹灰要求，可能产生空预器无法吹灰问题。 实际上 即使 是后屏汽源 ，在机组启动初期也 是无法使用的。本型汽轮机设计冲转主蒸汽 即 高过出口参数为 4 ． 2 MP a ，3 2 0 o C，节流到 1 ． 6 M P a 时的蒸汽温度为2 8 8 ． 8 5 ，也达不到吹灰要 求参数 ，后屏就更达不到了。 因此，机组启动时只能利用邻机所供的高辅 汽源吹灰 。 4 ． 3 吹灰蒸汽压力波动问题 再热蒸汽压力运行 中无法人为控制 ，随着负 荷的变化，再热蒸汽压力也同步变化。按照弗留 格尔公式， 再热蒸汽压力与机组负荷成正比。因 此，吹灰汽源改造后将可能出现变负荷时吹灰压 力变化 ，影响吹灰效果。 这一问题是建立在机组主汽压力不变运行的 基础上的。而实际上现代大机组为提高低负荷运 行时的经济性 ，无一例外地均采用滑压运行方式 ， 既使选用后屏进口汽源，压力也是随着负荷的变 动而变动的。 7 0 电力科学与工程 按表 4 ，从 BMC R工况到 1 5 0 MW，锅炉出 口主汽压力变化幅度是从 1 8 ． 4 MP a到 1 0 ． 0 7 MP a ， 绝对值变化 8 ． 3 3 M P a ，相对变化幅度为4 5 ％；按 表 5 ，选 用 壁 再 出 口汽 源 ，从 BMC R 到 1 5 0 Mw，汽压变 化 幅度是从 3 。 7 MP a到 1 ． 7 7 MP a ， 绝对 值 变 化 只 有 1 ． 9 3 MP a ，相 对 变 化 幅 度 为 5 2 ％，基本一致。而压力变化绝对值只有后屏的 2 3 ％。因此 ，运行时吹灰蒸汽压力将更稳定。 既使运行中机组负荷确有变化 ，一般情况下， 机组变负荷率为每 m i n变化不超过额定功率 的 2 ％ ，按照弗留格尔公式 ，再热蒸汽压力变化率也 就是额定功率时再热汽压的 2 ％ ，即每 m i n变化幅 度只有 0 ． 0 7 M P a ，如此低的变化率，吹灰蒸汽压 4 ． 6 安 全 门． 原吹灰管道安全门起座值设计为 4 ． 0 M P a ， 而改造后再热蒸汽压力最高也不到 4 ． 0 M P a 。因 此吹灰管道安全门可以取消，进一步减少 了泄漏 的可能性。 5 结论 吹灰汽源由主蒸 汽系统改造为再热蒸汽 系统 后，可以减少阀门泄漏可能性，降低维护检修成 本 ；可 以减少锅炉受热面吹损 ，提高运行安全性 ； 可以减少蒸汽损 失 ，提高运行 经济性。某 电厂两 台机组 自2 0 0 8年改造后 ，到 目前为止运行正 常 ， 取得 了良好的经济效益 。 力调节门可以很轻松地调整过来。 ， 参考文献 4 ． 4 再热蒸汽管壁超温问题 由于四角切圆锅炉水平烟道都存在一定的烟 气偏差 ，对于逆时针 四角切 圆锅 炉 ，烟温分布 的 规律是左侧小于右侧 ，因此 ，在设计 时应考虑将 蒸汽从左侧壁再出口蒸汽管引出，保证烟温高的 右侧蒸汽流量不变 ，以免加剧偏差。 4 ． 5 阀门更换 问题 原采用后屏进 口蒸汽汽源时，调节门前管道 设计为 I 7 6 x 1 2 I T l m，内径为 5 2 m i l l ，手动门、电 动门、气动调节门也 均是按此设计 ，调节 门后管 道设计为 8 9 X 6 m m，内径为 7 8 mi l l 。调节 门采 用 f i s h e r 系列号为J 1 2 4 7 6 3 产品，如果改为使用壁 再出口汽源而不更换 阀门 ，门后压力不 变，那么 在调 节 门 进 口压 力 4 ． 0 MP a ，蒸 汽 流 量 只 有 9 0 9 6 k g ／ h ； 调节 门入 口压力 2 ． 0 M P a ，门后压力 1 ． 5 MP a时，蒸汽流量只有3 8 3 1 k g ／ h ，无法满足 吹灰流量要求 按表 2 ，当 I K一5 2 5 E L投用时， 实际蒸汽流量为 1 4 1 k g ／ mi n ，折算为8 4 6 0 k g ／ h ， 因此阀门必须要一并更换 。 [ 1 ]孑 L 凡平 ，陈宝洋，王兴合，等．锅炉蒸汽吹灰器使用 中的问 题 [ J ] ．发 电设 备 ，2 0 0 2 ，1 6 6 2 4 2 7．3 0 ． Ko n g F a n p i n g，Che n Ba o y a n g，Wa n g Xi n g h e，e t a 1 ．P r o b - l e m s e n c o u n t e r e d i n t h e u s e 0 f s t e a m s o o t b l o w e r i n b o i l e r s [ J ] ．P o w e r E q u i p m e n t ，2 O O 2 ，1 6 6 2 4 2 7 ，3 0 ． [ 2 ]王全钢，朱予东，阎维平．6 0 0 MW燃煤锅炉受热面 变蒸汽压力吹灰的试验研究 [ J ] ．电力科学与工程， 2 0 0 6 ，2 2 4 91 1 ，1 5 ． Wa n g Q u a n g a n g ，Z h u Y u d o n g ，Y a n We i p i n g ．E x p e ri m e n t s O i l s o o thl o w i n g e ff e c t o f h e a t i n g s u r f a c e s 0 f 6 0 0 MW bo i l e r u n d e r d i ff e r e n t s t e a m b l o w i n g p r e s s u r e s [ J ] ． E l e c t ri c P o w e r S c i e n c e andE n g i n e e ri n g ，2 0 0 6 ，2 2 4 91 1 ，1 5 ． [ 3 ]陈光辉 ，邓均慈．沙角 A电厂 6 7 0 t ／ h锅炉蒸汽吹灰 汽源存在 的问题及改进 [ J ] ．广东电力，2 0 0 3 ，1 6 3 8 58 7 ． Ch e n Gu a n g h u i ，D e n g J u n c i ．P r o b l e ms a n d i mp r o v e me n t o f s o o t b l o w i n g s t e a m s o u r c e o n 6 7 0 t ／ h b o i l e r s i n S h a j i a o A P o w e r P l a n t[ J ] ．G u ang d o n g E l e c t ri c P o w e r ，2 0 0 3 ， 1 6 3 8 58 7 ． Re t r o fit o f S t e a m S o u r c e o f 3 0 0 M W Co a 1 ． fir e d Bo i l e r S t e a m S o o t Bl o we r Hu a n g L i l i ，L i J i a n h e 1 ． H u a i b e i E l e c t ri c P o w e r P l a n t ， H u a i b e i 2 3 5 0 0 0 ，C h i n a ； 2 A n h u i P r o v i n c e We n e r g y C o ． ， Ⅲ ． ， H e f e i 2 3 0 0 1 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Ma n y c o a l fi r e d b o i l e r s u s e s t e a m s o o t b l o we r a t p r e s e n t ， s t e a m s o u r c e mo s t l y c o me f r o m ma i n s t e a m s y s t e m．T h e v a l v e l e a k s f r e q u e n t l y b e c a u s e t h e p r e s s u r e i s t o o h i g h，s e ri o u s l y a f f e c t s afe t y a n d e c o n o my o f u n i t ． T h e p a p e r a n a l y s e t h e a d v a n t a g e o f s t e a m s o u r c e c h ang e d t o r e h e a t e r s t e a m s y s t e m， a n d s u c c e s s f u l l y a m y O 13 a 3 0 0 MW u n i t ，d r a w l e s s o n s a n d r e f e r e n c e t o i mp r o v e me n t o f t h e s a me t y p e u n i t ． Ke y wo r d s b o i l e r ；s t e a m s o u r c e ； s t e a m s o o t b l o we r ；r e t r o f i t ； l e a k a g e