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吹灰器选型对循环流化床锅炉经济性影响分析


第 23 卷   2 期 第 2008 年 4 月   

 

电 力 学 报     OU RNAL OF EL ECTRIC POWER J

 

Vol. 23 No. 2   Apr. 2008

1005 文章编号 :   26548 (2008) 022014120

3

吹灰器选型对循环流化床锅炉经济性影响分析
程清武1 ,程清果2 ,李东雄2
( 1. 山西临汾热电有限公司 ,山西 临汾 041000 ;2. 山西大学工程学院 ,太原 030013)

摘   : 循环流化床锅炉作为一种清洁 、 要 高效的燃烧技术 , 越来越受到各国的重视 , 其虽然具

有煤种适应广的特点 ,但受热面的积灰 、 结焦依然是困扰循环流化床锅炉安全稳定经济运行的问题 之一 。本文在介绍常用蒸汽吹灰 、 声波吹灰及燃气高能脉冲吹灰原理的基础上 ,通过实际例证对三 种吹灰装置的吹灰效果 、 初投资 、 年运行费用 、 检修费及优缺点等进行了分析和比较 ,得出燃气高能 脉冲吹灰器经济性优于其它类型吹灰器 ,对流受热面全部使用高能脉冲吹灰器节能效果优于局部 使用 ,且能确保循环流化床锅炉的安全 、 高效 、 稳定运行 ,对循环流化床锅炉吹灰器选型及使用范围 也有一定的指导作用 。 关键词 : 循环流化锅炉 ; 吹灰器 ; 选型 ; 经济性 中图分类号 : X701. 3     文献标识码 :B
[2 化床锅炉显得更为重要 。 ]

   锅炉容量的不断增大及循环流化床锅炉的推广

应用 ,使得锅炉受热面的除灰问题越来越受到广泛 关注 。受热面的积灰 、 结渣直接影响锅炉的传热效 率 ,当积灰和结焦达一定程度会引起受热面腐蚀 ,严 重时会意外停炉 , 造成重大经济损失 。理论计算和 实际运行经验表明 ,排烟温度每升高 10 ℃, 锅炉热 效率下降约 1 % 。受热面积灰增厚 1 mm ,热损失增 加 4 %~5 % 。所以 ,锅炉在运行过程中要及时对受 热面的积灰进行清除 ,保证受热面清洁 ,延长锅炉寿 命 ,提高锅炉热效率 。但迄今仍然缺乏真正能够解 决锅炉积灰的理论和技术 , 仅通过锅炉设计和运行 调整往往不能解决积灰问题 ,必须根据各自煤 、 灰的 特性 和 锅 炉 的 特 点 选 择 和 布 置 足 够 的 吹 灰
[1 器 。 ]   

膛水冷壁 ; ( 2) 锅炉水平烟道和尾部烟道 , 如炉膛顶 部过热器 、 再热器和低温过热器 、 省煤器 、 空气预热 器等部位 。

灰器 、 压缩空气吹灰器 、 声波吹灰器及脉冲吹灰器 等 。按照工作方式 ,吹灰器也可分为喷射式吹灰器 、 振动式吹灰器及钢珠吹灰器等 ; 喷射式吹灰器按结 构及工作方式又可分为长臂伸缩旋转式吹灰器 、 半 伸缩旋转式吹灰器及固定旋转式吹灰器 。目前 , 较 常见的锅炉吹灰器有机械蒸汽式 、 声波式 、 燃气高能 脉冲 ( 激波) 式等三大类 。

1  循环流化床锅炉与煤粉炉的区别
循环流化床锅炉和煤粉炉的区别主要在炉膛结

构、 炉膛温度 、 炉膛压力 、 对燃烧物料的粒度要求 、 煤 种的适应性 、 脱硫机理等 ,对于性能及主要参数大致 相同的两种炉型 , 其尾部布置及烟气参数无太大差 异 。由于流化床锅炉对煤种的适应性广 , 主要以劣 质煤为主 ,而发热量低的煤种其灰渣含量较高 ,最终 造成循环流化床锅炉的受热面积灰较煤粉炉大 , 对 吹灰器使用频率增高 。吹灰器的性能优劣对循环流
Ξ 收稿日期 :2008201214

热蒸汽 ,从吹灰器喷嘴高速喷出 ,对积灰受热面进行 吹扫 ,以达到清除积灰的目的 。
( 2) 声波吹灰器 ,声波吹灰是利用金属膜片在压

缩空气的作用下产生具有一定声压和频率的声波 ,

作者简介 : 程清武 (1971 - ) ,男 ,山西临猗人 ,工程师 ,主要研究方向为热机 、 、 除灰 输煤 、 环保等方面的技术及管理工作 , ( E2mail) dlxchqg
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2  吹灰器的设置范围 、 类型及原理 [ 325 ] 2. 1   吹灰器的设置范围 2. 2   吹灰器的类型 2. 3   三种常见吹灰器的吹灰原理
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锅炉吹灰器主要设置在以下部位 。 ( 1 ) 锅炉炉

按照吹灰介质 ,吹灰器可分为水吹灰器 、 蒸汽吹

Ξ

( 1) 蒸汽吹灰器 ,蒸汽吹灰是利用高温高压的过

142









                   23 卷   第

锅炉受热面的积灰在声波的作用下处于松动和悬浮 状态 ,易被有速度的烟气带走 ,达到清理受热面积灰 的目的 。 ( 3) 燃气高能脉冲吹灰器 ,燃气高能脉冲吹灰是 利用空气和燃气在一特殊的容器中混合 , 经高频点 火 ,产生爆燃 ,体积急剧膨胀生成高温 、 高压的爆燃 气体 ,该爆燃气体在一特殊的罐体内得到加强加速 , 形成激波 , 蓄集起极高的能量 , 从喷嘴中以冲击动 能、 热能和声能的形式进入炉内 ,作用在锅炉受热面 的积灰上 ,使积灰脱落被烟气带出炉外 。其喷出的 气体速度极高 ( 300 ~ 350 m/ s ) 压 力 很 大 ( 0. 1 ~ 1 M Pa) ,在很短的时间内作用在锅炉受热面上 , 其 吹扫的作用相当于蒸汽吹灰 , 但远比蒸汽吹灰强 。 其喷出的高温燃气射向积灰层时 ,可以使积灰软化 , 粘结强度降低 , 在高压气流的吹扫下 , 灰层破碎脱 落 ,这种作用是蒸汽和声波吹灰所不具备的 ,对于清 除粘结性积灰非常有效 。其混合气体被点火爆燃时 伴随的巨大响声 ,是能量以声能释放出来的体现 ,由 运行实验可知 ,在距喷嘴轴线 6 ~ 7 m 处 ,其声压级 ) 仍保持在 160 dB 以上 ,频率为 35~205 Hz ( 25 ℃ , 由于燃气脉冲吹灰装置的声波频率低 ,能量大 ,因此 进入炉内后不易衰减 , 并以辐射状向炉膛各个方向 传播 ,通过声能量的作用 ,空气分子和粉尘颗粒产生 振动 , 造成积灰松散 、 破裂 、 脱落 。这一作用与声波 吹灰的作用相同 ,但其作用强度要强得多 。

3  三种常见吹灰器的性能比较 3. 1   工作效果比较
( 1) 蒸汽吹灰 ,蒸汽吹灰作为一种传统的吹灰方

式 ,当整个装置运转正常时对清除受热面的积灰和 降低排烟温度都有一定作用 ,特别对结渣性强 、 灰熔 点低煤种较为有效 。

表3  燃气高能脉吹灰器 厂名 哈尔滨炼油厂 HG45 t/ h 油炉 北京东方化工厂 WG65 t/ h 煤粉炉 哈尔滨第三发电厂 HG 2008 t/ h 2 燃料种类 运行情况 裂解渣油粘性积灰 , 蒸汽 、 声 波吹灰无效 积灰 、 结焦极为严重 , 蒸汽吹 灰不佳 粉尘 ,蒸汽吹灰不佳 安装位置

过热 器 省 煤 器 空 气预热器 过热 器 省 煤 器 空 气预热器 回转 式 空 气 预 热 器冷段

   从表 3 可见 : ① 在烟道和空气预热器处布置燃 气高能脉冲吹灰装置后 ,锅炉的热效率均有提高 ; ② 单在空气预热器处布置燃气高能脉冲吹灰装置 , 锅 炉热效率提高的幅度远远低于同时在烟道和空气预

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漳泽发电厂的 210MW 机组的锅炉是前苏联 “塔干罗格” 锅炉厂制造的 E2670213. 82545 KT 型蒸 汽锅炉 ,选用蒸汽吹扫 , 效果一般 , 但受热面磨损严 重 ,冲蚀明显 。每次大 、 小修都要更换大量的受热面 管 ,直接影响到发电厂的经济效益 。 ( 2) 声波吹灰 ,上海吴泾热电厂 SG400 t/ h 炉原 设计为蒸汽吹灰 ,因运行故障多 ,不能正常投运而拆 除 ,之后安装了四台声波吹灰器 。改装吹灰器前后 数据见表 1 、 2 。 表
表1  安装声波吹灰器前后积灰厚度对比表 部件名称 再热器 省煤器 投运前 投运后 积灰厚度/ mm 质量/ g 积灰厚度/ mm 质量/ g
max 11. 0 min 3. 0 min 3. 0 max 11. 0 36 25 8. 0 1. 5 9. 0 2. 0 12 15

表2  声波吹灰器投运后烟温和汽温的变化 投运前
208 109 527 291

项  目

投运后
219 112 216 537 306

变化

再热器烟温差/ ℃ 省煤器烟温差/ ℃ 再热器温差/ ℃ 再热器出口汽温/ ℃ 省煤器出口汽温/ ℃ 排烟温度/ ℃

207. 5

176. 5

172. 0

上升 11 上升 3 上升 8. 5 上升 10 上升 15 下降 4. 5

   从表 1 、 2 可见 , 声波吹灰器投运后 , 蛇形管 表 上积灰有所减少 ,受热面吸热增加 ,从而使受热面入 口和出口的烟气温差加大 ,工质的温升增大 ,排烟温 度有所下降 ,锅炉机组效率提高了 0. 23 % 。 ( 3) 燃气高能脉冲吹灰器 ,燃气高能脉冲吹灰装

置 ,已经在全国电站锅炉 、 化工加热炉 、 有色金属冶 炼余热炉和水泥余热炉上得到推广和应用 , 安装位 置的环境适应性较强 ,温度最高 1 170 ℃,炉膛最大 负压 :92. 1 kPa ,烟气含水最大 30 % 。而其除尘 、 除 焦的效果也极为明显 ,统计见表 3 。

适应的烟气条件 排烟温度 温度/ ℃ 负压/ Pa 投运前/ ℃ 投运后/ ℃
900 900 200 0~2 006 0~2 600 0~2 600 180 240 150 170

锅炉热 效率/ %
3 7

下降 0~2 600

1. 5~1

热器处布置燃气高能脉冲吹灰装置 。

3. 2   三种吹灰器总费用比较
3. 2. 1   全年运行费用

通过对齐鲁电厂相同类型 ( HG410 t/ H) 的 5 # 号
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  2 期            第 程清武等 : 吹灰器选型对循环流化床锅炉经济性影响分析

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炉、# 炉先后分别安装蒸汽吹灰器和声波吹灰器 ,在 6 运行频率不高的情况下 ,实际所产生的全年运行费用 进行详细计算得出 ,蒸汽吹灰器全年的运行费用为 9. 414万元 ,声波吹灰器为 3. 48 万元 , 若改装为燃气 高能脉冲吹灰装置 ,则预算费用仅为 0. 34 万元。 3. 2. 2   全年检修费用 根据多年的实际检修经验统计 , 蒸汽吹灰为 6 000 元/ 年? ,声波吹灰为 2 700 元/ 年? , 燃气高 炉 炉 能脉冲吹灰无需大的检修 ,500 元/ 年? 炉即可 。 3. 2. 3   一次性投资费用 吹灰器的一次性投资费用包括设备采购费 、 安 ( 设备费的 25 %) 、 ( 设备费的 5 %) 。按 装费 其他费 同一台锅炉布置相同的吹灰点 , 若把蒸汽吹灰的一 次性投资费用按 100 %计算 , 则声波吹灰的一次性 投资为蒸汽吹灰的 250 % , 而脉冲吹灰的一次性投
类  型 蒸汽 吹灰器 声波 吹灰器 优    点 ① 可布置在锅炉各部位 ; ② 对结渣性强 ,熔点低和较粘的灰有明显效果 ; ③ 蒸汽来源充分 。 ① 结构简单 ,操作方便 ,运行安全 ; ② 声波可贯穿和清洁蒸汽吹灰难以达到的位置 ; ③ 适合松散积灰的清除 。

资仅为蒸汽吹灰的 80 % 。三种吹灰器的经济性能 比较见表 4 。
表4  三种吹灰器的经济性能对比 序号 名称 固定投资 运行费用/ 比例/ % 万元? - 1 年
9. 414 3. 48 0. 34

检修费用/ 万元? - 1 年
0. 6 0. 27 0. 05

排烟温度 下降/ ℃
5~10 4~5 30~40

锅炉热 效率提高/ %
0. 5~1 0. 4~0. 5 3~4

1 蒸汽吹灰 100 2 声波吹灰 250 3

燃气高能 80 脉冲吹灰

   从表 4 可见 , 燃气高能脉冲吹灰装置的一次性 投资费用最低 ,全年运行和维护检修费也最少 ,而锅 炉的热效率提高幅度最大 。

4  三种常见吹灰器的优缺点
详情见表 5 。
缺    点 ① 故障率高 ,检护工作量大 ; ② 消耗大量蒸汽 ,运行成本高 ; ③ 对受热面管道有较严重的冲刷磨损 ; ④ 烟气漏点较大 ,尾部受热面易腐蚀 。 ① 一次性投资大 ; ② 能量较小 ,对炉膛和对流受热面 , 特别是低温段空气预热器 结渣 、 粘结性积灰和严重堵灰以及坚硬的灰垢无法清除 。 ① 需定期更换乙炔瓶 ,维护量适当增加 ; ② 燃料燃爆产生振动 , 对喷嘴与炉墙连接处密封具有较高要 求 ,尤其是正压锅炉的高温段 ; 燃爆后极易卷吸高温烟气 ,因此 不能使用锅炉炉膛 ; ③ 激波喷口较大 ,结构紧凑的锅炉不易安装 。

表5  常见吹灰器的优点 、 缺点

燃气高 能脉冲 吹灰器

① 能量大 ,同时具有热清洗功能 ,适应于各种积灰 、 结焦和堵灰 的清除 ; ② 系统简单 ,能量强度和喷口方向 、 形状易于调整 , 对大小 、 形 状各异的工作面都有最佳适用性 ; ③ 运行程序自动化 ,操作简单 、 可靠 ; ④ 总费用低 。

5  结论及建议
( 1) 循环流化床锅炉和煤粉炉除炉膛结构区别较 大 ,水平和尾部烟道受热面布置大致相同 , 工作环境 基本一致 ,所以除炉膛以外的有关吹灰器对锅炉经济 性影响的结论同样适应于循环流化床锅炉 ; ( 2) 循环流化床锅炉燃烧的方式 、 特点 、 炉内压力 及炉内温度决定的炉膛受热面虽然工作环境差 ,但由 于燃气高能脉冲吹灰装置燃爆后极易卷吸高温烟气 , 而循环流化床锅炉炉内是微正压 ,所以在循环流化床 锅炉炉膛不能使用燃气高能脉冲吹灰器 ; (3) 以发热量低 、 灰分含量高的劣质煤为主要燃

料的循环流化床锅炉 ,水平烟道和尾部烟道受热面更 容易积灰 ,吹灰器的使用频率大 , 所以对吹灰器的性 能要求更高 , 而燃气高能脉冲吹灰器特有的冲击动 能、 热能和声能可以弥补其它类型吹灰器的不足 , 发 挥综合优势 ; ( 4) 同容量锅炉使用燃气高能脉冲吹灰器的节能 效率高于其它类型吹灰器 ; 水平烟道和尾部烟道受热 面都使用燃气高能脉冲吹灰器的节能效率高于局部 使用燃气高能脉冲吹灰器的节能效率 ,差别有 1 %~ 7 %之大 ; ( 5) 根据同容量锅炉使用不同的吹灰器产生的各 项费用计算得出燃气高能脉冲吹灰装器的总费用之 和远远低于蒸汽吹灰器和声波吹灰器的总费用 。

   参考文献 :
[1]   路春美 ,程世庆 ,王永征 . 循环流化床锅炉设备与运行 [ M ] . 北京 : 中国电力出版社 ,2003. [2]   党黎军 . 循环流化床锅炉的启动调试与安全运行 [ M ] . 北京 : 中国电力出版社 ,2001. [3]   王丽 ,魏继平 . 山西临汾热电厂工程可行性研究 ( 修改) 报告 [ R ] . 太原 : 山西省电力勘测设计院 ,2005. [4]   朱相利 . 吹灰器在锅炉生产中的应用 [J ] . 锅炉制造 ,2005 , (1) :73276. [5]   黄莺 ,曹勇 ,崔占忠 . 锅炉吹灰器使用情况及研究 [J ] . 黑龙江电力 ,2003 ,25 (2) :982101.

( 下转第 173 页)

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  2 期                   : 反渗透结垢现象分析 第 高 平

173

   参考文献 :
[1]   张亚杰 ,顾泽南 ,王维一 ,等 . 水的净化新概念 [ M ] . 北京 : 中国建筑工业出版社 ,1982. [2]   姚继贤 ,等 . LL Y 高效过滤器的研制 [J ] . 水处理设备技术 ,1990 ,5 (5) :21223. [4]   宋珊卿 ,等 . 动力设备水处理手册 [ M ] . 北京 : 水利电力出版社 ,1988. [3]   华东建筑设计院主编 . 给水排水设计手册 [ M ] . 北京 : 中国建筑工业出版社 ,1986.

The Phenomenon of Reverse Osmosis Scaling
GAO Ping ( Datang Gangu Power Plant , Tianshui 741211 , China)

( 上接第 143 页)

Abstract :Preventing scaling is a main problem in t he application of reverse osmosis mater t reat 2 ment technique to puactical site. The paper ,in combination wit h t he years of practical experience accu2 mutated in t reat ment of boiler2using water and by systematic analysis of t he principle of reverse osmosis and mechanism of reverse osmosis membrane ,analyses t he phenomenon of reverse osmosis scaling. Tak2 ing into consideration t he properties of scaling composition ,t he paper present s corresponding ways and makes a systematic conclusion of executive technigues of preventing t he reverse osmasis membrane f rom scaling. The technique ,on t he basis of syntyesizing various engineering factors , optimizes t he whole set of executive plan and has some reference to t he same kind of water2cleaning equipment ’ s maintenance. Key words :boiler ;water2cleaning ; RO ;scaling ;prevention [ 责任编辑 : 任桂卿 ]

Economical Analysis on CFB Boilers Adopted Dissimilar Sort of the Soot Blo wers
CHENG Qing2wu1 , CHENG Qing2guo2 ,L I Dong2xiong2

( 1. Linfen Thermal Power Corporation Limited ,Linfen 041000 ,china ; 2. Engineering College of Shanxi University , Taiyuan 030013 ,china)

Abstract :As a kind of environment f riendly and highly effective burning equipment ,CFB boilers

are increasingly valued in more and more count ries. In spite of t heir high adaptability to a wide range of

lem wit h t he CFB boilers. In t his paper ,an int roduction to t he mechanisms and fortes and fault s of t he vapor blowing ,acoustic wave blowing and gas high2energy pulsating blowing have been given ;and an Key words :CFB boiler ;soot blower ;adoption ;economy [ 责任编辑 : 任桂卿 ]
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coal types ,t he incrustation of coal ash ,coal tar and cinders on t he heating surface remains a major prob2 analysis and comparison work of t he t hree blowing modes ,supported by real operation cases ,have been made for gas high2energy pulsating blowing disposed Convective Heat2delivery range to help t he safe , tion and scope of blower of t he CFB boilers.

effective ,economical and smoot h operation of boilers in power plant s and to offer guidance on t he adop2


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