燃煤电站锅炉吹灰经济性分析

2022-09-11

1 吹灰经济性指标归纳

电站锅炉积灰结渣带来的影响是多方面的, 例如, 受热面的积灰、结渣会降低受热面的传热效果, 导致烟气温度上升, 影响锅炉效率;同时烟气温度的上升使高温受热面的工作环境更加恶劣, 导致超温运行, 影响管子寿命甚至导致安全事故;积灰结渣还会影响蒸汽品质和调节性, 从而产生一系列的后果。这些都直接或间接的影响了电厂效益。运行吹灰能够清扫受热面的积灰结渣, 从而使受热面回到一个相对“干净”的状态, 减少机组由于积灰结渣而引起的经济损失, 保证机组的安全运行。但是, 吹灰器的投入又会带来另外的损失, 如吹灰介质的消耗, 电能的消耗等。因此, 吹灰经济性指标的选取, 要综合考虑积灰结渣和吹灰两方面对系统经济性的影响。

(1) 积灰结渣过程经济性指标归纳:随着锅炉的运行, 受热面灰污逐渐增加, 导致排烟温度上升, 锅炉效率下降, 对受热面吹灰可以使排烟温度下降, 提高锅炉效率, 积灰对锅炉效率的影响和吹灰对锅炉效率的影响都集中表现在排烟温度的变化上, 因此排烟损失是经济性指标的重要一项。积灰结渣使受热面传热变差, 导致烟气温度的上升, 高温受热面超温运行, 加剧了金属的高温蠕变, 减少使用寿命。吹灰能够改善受热面工作环境, 提高使用寿命, 研究表明, 金属温度比额定工作温度高10℃, 金属寿命损失一半, 由此看, 寿命损失是相当大的, 因此这也是一项重要的经济性分析指标。锅炉的烟气系统, 由引风机提供克服烟气以及克服从炉膛出口到烟囱出口各烟气流动通道的阻力。气流流过锅炉受热面的阻力主要为管簇阻力, 包括气流流过过热器, 蒸发管簇、省煤器等受热面和冲刷空预器管簇。受热面的积灰结渣会引起烟道阻力的增加, 尤其是空气预热器, 能明显影响引风机能耗。研究表明, 炉膛的结渣会增加NOx的产生, 而适当的吹扫炉膛可以减少NOx的形成。炉膛结渣对NOx生成的影响, 是由于火焰温度对热力NOx产生率的影响。当炉膛结渣时, 烟气温度升高, 从而增加了的生成量。炉膛出口烟气温度可以通过吹灰, 控制在对排放量影响显著的温度之下, 以减小排放量。

(2) 吹灰过程经济性指标归纳:吹灰过程经济性指标包括因吹灰行为而产生的投人增加和产出减少。锅炉不同位置受热面的吹灰器因其型号结构各异、积灰结渣状况不同、对锅炉整体传热影响不同等, 其吹灰过程经济性指标的组成和大小也就不一样, 总体上可概括为以下几种: (1) 电损耗和介质损耗。 (2) 汽轮机功率损失。

(3) 吹灰设备维护和更换费用: (1) 吹灰经济性指标总结:吹灰经济性指标, 就是积灰结渣导致的机组各种损失, 以及吹灰消耗和吹灰导致的机组损失的综合, 它包括积灰结渣经济性指标和吹灰过程经济性指标。本文分析的主要吹灰系统经济性指标如表1所示。而经济性分析的目的, 是为制定优化的吹灰模型和吹灰策略提供经济依据, 使这些指标的综合之和达到最小值, 此时的各种损失之和是最小的, 从而达到优化吹灰的目的。这里需要指出的是, 由于锅炉受热面灰污对系统影响的复杂性和吹灰过程的不确定性, 以及各参数之间的耦合性、非线性, 吹灰对机组经济性影响是多方面的, 本文对主要的影响因素进行了归纳整理, 并在进行了一定的简化。

2 吹灰经济性指标分析

上面归纳和计算了与吹灰相关的一些主要经济性指标。由于这些指标都已经转换成了价格的形式, 因此可以进行简单的叠加, 得到锅炉整体吹灰经济性指标ϕ:

单独受热面的吹灰经济性综合指标的归纳, 需要根据对该受热面有主要影响的经济指标进行叠加。在以上归纳的指标中, 有些与每个受热面的灰污都有联系, 它反映了锅炉整体灰污的经济影响, 如排烟损失ϕpy。另一些指标与单独受热面相关, 它反映了灰污对单个受热面的经济影响以及吹灰过程中的各种损耗, 这些指标有:引风机损失ϕyf, 高温受热面寿命损失ϕi, NOx排放损失ϕNO, 吹灰介质损耗和电损耗ϕck, 吹灰设备的折旧和维护ϕs, 汽轮机功率损耗ϕp。单独受热面的综合经济性指标包括与该受热面主要相关的上述分项指标。由于各受热面都影响排烟损失, 因此单个受热面的排烟损失很难用准确模型计算, 这里将排烟损失乘以一个相关系数K, 得到单独受热面的排烟损失。对排烟温度影响较大的受热面, 如处于尾部烟道的空气预热器、省煤器, 低温过热器, 系数K值可以取大一些;对炉膛、屏式等受热面, 系数k值可以取小一些, 具体K的取值根据现场试验和运行经验设定。根据受热面的布置位置和性质, 不同受热面只需计算相应的经济性指标, 例如:引风机损失, 主要增加烟道阻力的是尾部的省煤气和空气预热器的灰污, 因此其它受热面可以不计这项损失;处于水平烟道的高温受热面需要计算寿命损失;NOx排放损失只和炉膛灰污相关。

3 吹灰经济性在线监测系统

电站吹灰经济性在线监测系统建立在各吹灰经济性指标计算的基础上。由于电站吹灰器运行时间长度是设定值。因此单次吹灰运行的吹灰介质损耗和电损耗是定值, 吹灰设备折旧和维护费用的计算根据以往电厂记录统计得出, 因此这两项指标可以离线得到, 其它指标通过实时计算得出, 部分需要设定额定值的指标可根据电厂实际运行情况更改, 需要的实时运行数据取自电厂DCS系统, NOx排放监测参数取自电厂CEMS系统 (烟气在线监测系统) 。通过建立七种经济性指标的实时计算模型, 得到单个受热面的综合吹灰指标和锅炉整体吹灰经济性指标, 从而实现对电厂吹灰经济性的在线监测。

摘要：本文首先归纳了与受热面灰污和吹灰运行相关的主要经济性指标, 得到了锅炉整体吹灰经济性综合指标和各受热面的吹灰经济性综合指标, 并在此基础上, 建立了锅炉受热面吹灰经济性在线监测系统。

关键词：燃煤电站,锅炉,吹灰,经济性