華能德州電廠#5、#6機(jī)組投產(chǎn)初期鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，通過(guò)一系列的綜合治理鍋爐結(jié)焦程度明顯減輕，但對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行仍有威脅。在無(wú)法徹底解決結(jié)焦問(wèn)題的情況下，只有被動(dòng)采取去除水冷壁上的結(jié)焦的辦法來(lái)防止結(jié)焦影響機(jī)組安全。而除掉鍋爐水冷壁結(jié)焦的一種有效手段就是吹灰，本文介紹了該廠應(yīng)用的一種新型吹灰除焦方式—遠(yuǎn)射程水力吹灰器，從設(shè)備系統(tǒng)布置、原理、應(yīng)用情況等幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。現(xiàn)場(chǎng)使用情況表明，該型水力吹灰器對(duì)除掉爐膛受熱面的結(jié)焦效果比較明顯，有效地解決了結(jié)焦對(duì)鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

關(guān)鍵詞：水冷壁　結(jié)焦　吹灰器

       1　德州電廠鍋爐設(shè)備情況
       華能德州電廠三期660MW機(jī)組#5、#6鍋爐是德國(guó)BBP公司設(shè)計(jì)的亞臨界汽包爐，設(shè)計(jì)煤種為低揮發(fā)份貧煤，采用自然循環(huán)、π型背靠背布置、一次中間再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒方式、尾部煙氣擋扳調(diào)溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置，鍋爐的制粉系統(tǒng)采用雙進(jìn)雙出冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)。
      爐膛寬度23120mm，爐膛深度15600mm，水冷壁下集箱標(biāo)高為3900mm， 前墻、后墻爐頂管中心標(biāo)高分別為69354mm、67800mm，在標(biāo)高36.7m至53.7m區(qū)域采用內(nèi)螺紋管，在標(biāo)高17.0m至38.5m范圍內(nèi)鋪設(shè)有衛(wèi)燃帶。
      鍋爐燃燒系統(tǒng)按雙進(jìn)雙出冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在爐膛前墻、后墻上分別分三層布置有24只旋流式DS燃燒器，煤粉和空氣從前后墻送入，在爐膛中呈對(duì)沖燃燒。
由于設(shè)計(jì)原因，自2002年下半年投運(yùn)以來(lái)，#5、#6鍋爐鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重。因掉焦引發(fā)鍋爐滅火4次、撈渣機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞3次、水冷壁損壞7次均導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。初期一次掉焦停爐，爐膛內(nèi)可清理出大約200噸爐焦。由于結(jié)焦原因直接或間接引起的非停時(shí)間2242小時(shí)、耗燃油1879噸、耗除鹽水13580噸。
      為保證鍋爐的安全運(yùn)行，在防止結(jié)焦上，各方面做了大量工作，采取多種措施，如在運(yùn)行調(diào)整、煤種變化、入爐煤中加入添加劑等外在因素方面，及對(duì)衛(wèi)燃帶前后進(jìn)行了兩次改造等內(nèi)在因素方面做工作。雖然以上措施的采取，爐內(nèi)溫度有所降低，結(jié)焦?fàn)顩r有了明顯改善，考慮到鍋爐燃燒的穩(wěn)定性與熱負(fù)荷的分布，爐內(nèi)保留一定面積的衛(wèi)燃帶是必須的，但結(jié)焦問(wèn)題未能從根本上得到解決，雖然因結(jié)焦引起機(jī)組停運(yùn)次數(shù)明顯減少，但并沒(méi)有杜絕掉焦造成水冷壁和撈渣機(jī)的損壞，依然威脅著機(jī)組的安全運(yùn)行。在不能從根本上解決結(jié)焦情況下，電廠被動(dòng)采取及時(shí)清理爐墻掛焦方法，決定在#5、#6鍋爐的爐膛內(nèi)增設(shè)遠(yuǎn)射程水力吹灰器，以便及時(shí)清除結(jié)焦，減少水冷壁掛焦量，避免大型焦塊脫落對(duì)水冷壁和撈渣機(jī)的損壞。
      2003年電廠經(jīng)過(guò)廣泛收資，充分了解了當(dāng)前各種吹灰器的應(yīng)用情況，選用了德國(guó)CLYDE技術(shù)，在鍋爐的爐膛前后墻和兩側(cè)墻上共布置12臺(tái)德國(guó)克萊德貝爾格曼機(jī)械有限公司制造的12臺(tái)WLB90（WATER LANCE BLOWER 90）型吹灰器。該型吹灰器已在國(guó)內(nèi)8臺(tái)200MW-800MW機(jī)組鍋爐上安裝使用，使用情況比較理想。#6爐水力除焦設(shè)備已于2003年11月投運(yùn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，初步解決了衛(wèi)燃帶上結(jié)焦清除的難題，掛焦量明顯減少，基本不影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，再?zèng)]有發(fā)生因結(jié)焦原因引起停爐事件。
       2　WLB90型遠(yuǎn)射程水力吹灰器的原理
       2.1　吹灰器工作原理
      WLB90型遠(yuǎn)射程水吹灰器布置于爐膛四周的水冷壁上，將高壓水流噴射到爐膛對(duì)面和相鄰的角落。通過(guò)噴頭在左右和上下方向上改變角度，使水流在對(duì)面墻上近似方形的區(qū)域里留下一條或多條齒型的軌跡（圖1），可清洗近400m2  的區(qū)域，效率遠(yuǎn)比一般吹灰器高，冷水流沖擊到爐膛的沉積物上，會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，使所沉積的灰焦產(chǎn)生龜裂，另外水流可滲透到灰焦的縫隙中，然后受熱蒸發(fā)，由于汽化速度很快，相當(dāng)于一個(gè)微型的爆炸，將灰焦松動(dòng)，最后借助于水流的沖擊力將灰焦沖掉。

      圖1　WLB型遠(yuǎn)射程水力吹灰器吹掃軌跡

       2.2　遠(yuǎn)射程水吹灰器的特點(diǎn)
      以前國(guó)內(nèi)的吹灰器多以蒸汽或壓縮空氣為介質(zhì)，對(duì)燃用一些結(jié)焦不強(qiáng)的煤種很合適，而對(duì)那些粘度很高、較難清除的積灰、結(jié)焦則顯得力不從心。新式的吹灰器以水為介質(zhì)，由于水相對(duì)于灰渣的溫度差大，在灰渣縫隙中猛烈汽化時(shí)可將灰渣松動(dòng)，而且水流的動(dòng)量比蒸汽大的多，可以輕松將灰渣沖掉，吹灰效果比較好。
      遠(yuǎn)射程水吹灰器在工作時(shí)一次可吹掃爐膛近400m2的區(qū)域，效果遠(yuǎn)比一般吹灰器高，使系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，也節(jié)約了投資及以后運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。
由于新型遠(yuǎn)射程水吹灰器只需要在水冷壁合適的區(qū)域開(kāi)一個(gè)孔就可將對(duì)面水冷壁全部清洗干凈，所以系統(tǒng)布置起來(lái)靈活性很大。由于吹灰時(shí)的水流軌跡都是由軟件設(shè)計(jì)的，修改非常方便，因此可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果靈活地進(jìn)行調(diào)整。
      WLB90遠(yuǎn)射程水力吹灰器的投運(yùn)，對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)、衛(wèi)燃帶和水冷壁管的影響是必然的，通過(guò)掌握的資料分析，不會(huì)造成大的問(wèn)題。
      通過(guò)已經(jīng)在各地成功使用的該型吹灰器的投運(yùn)情況看，只要保證一定的投入條件，如要求鍋爐負(fù)荷在80%以上，適當(dāng)增大爐膛負(fù)壓至70～100Pa,水吹灰器不會(huì)對(duì)爐膛內(nèi)正常燃燒工況產(chǎn)生影響。但是,由于爐內(nèi)結(jié)焦、積灰的脫落，對(duì)于汽包水位有一定影響，同時(shí)偶爾會(huì)影響到機(jī)組的負(fù)荷。
       2.3　吹灰時(shí)水流均勻?qū)λ�冷壁影響�?BR>       對(duì)于WLB30型吹灰器，由于是將水流噴射到爐膛的對(duì)面，整個(gè)區(qū)域內(nèi)水流行程相差不多，所以吹掃比較均勻，吹掃過(guò)程不需要調(diào)整水壓。
      關(guān)于水流對(duì)水冷壁的損傷問(wèn)題，主要擔(dān)心冷水流噴射到水冷壁上溫度應(yīng)力過(guò)大，造成水冷壁管表面龜裂，對(duì)此，德國(guó)貝爾格曼公司作了針對(duì)性的試驗(yàn)。他們首先在SK85型和WLB30型兩種吹灰器共同工作的水冷壁區(qū)域內(nèi)安裝了許多熱電偶，然后記錄了各吹灰器在吹掃前后的電熱偶的溫差。對(duì)SK85型吹灰器不同的噴口尺寸下溫差如下表。對(duì)于WLB30型水吹灰器，清洗前后的熱電偶的最大溫差為5度,這可以說(shuō)明新型遠(yuǎn)射程水吹灰器的清洗效果比較均勻，對(duì)水冷壁表面的溫度影響小。
附表：測(cè)量記錄
管口尺寸（mm） 最小溫差（Co  ） 最大溫差（Co）
         4          11          142
         5          12          213
         6          13          168
      注：溫差較大的是水流直接噴射到熱電偶上引起的
      德國(guó)Welsweiler電廠的鍋爐從1975年開(kāi)始安裝SK85型水吹灰器，1991年電廠對(duì)SK85型水吹灰器工作區(qū)域內(nèi)3.0×1.5m2的水冷壁進(jìn)行了探傷檢測(cè)，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)任何裂紋。這說(shuō)明經(jīng)過(guò)每天投運(yùn)3次，共17年的運(yùn)行，SK85型水吹灰器未使水冷壁因溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂紋。如前所述，WLB型遠(yuǎn)程水吹灰器對(duì)水冷壁表面溫度的影響遠(yuǎn)比SK85型小，所以不存在使水冷壁產(chǎn)生龜變的危險(xiǎn)。
       3　德州電廠遠(yuǎn)射程水力吹灰器布置方案
       安裝標(biāo)高為27米處，其中鍋爐前墻在61和62燃燒器之間、63和64燃燒器之間、相同高度在爐左、右側(cè)墻兩側(cè)墻的中心位置、后墻51和52燃燒器之間上部、53和54燃燒器之間上部各裝設(shè)一只吹灰器，#5爐編號(hào)從前墻左側(cè)開(kāi)始，逆時(shí)針?lè)较蛞来螢閃LB01－WLB6。(#6爐編號(hào)為WLB07-WLB12)。每只WLB90型吹灰器以吹灰管為中心,上下左右各450旋轉(zhuǎn)，射程為29米。6臺(tái)WLB90吹灰器的有效吹掃范圍可覆蓋鍋爐前后墻及左右側(cè)墻14.3米至39.7米標(biāo)高的所有爐膛衛(wèi)燃帶區(qū)域。
根據(jù)爐墻實(shí)際情況每只燃燒器共編制3-7條吹掃曲線，每條吹掃曲線吹掃時(shí)均從下部開(kāi)始，由下至上吹掃。吹掃曲線繞過(guò)噴燃器口及其它檢測(cè)設(shè)備專(zhuān)用孔。
     

      水力除灰系統(tǒng)配備兩臺(tái)變頻的水力除灰泵，控制盤(pán)表面設(shè)有系統(tǒng)壓力高、壓力低報(bào)警燈和水力除灰泵的事故按鈕。控制盤(pán)的顯示屏可以監(jiān)視系統(tǒng)壓力定值和實(shí)時(shí)值。控制盤(pán)上設(shè)有除灰泵的“程控”、“解除”和“就地”切換開(kāi)關(guān)，水力除灰時(shí)，切換開(kāi)關(guān)切至“程控”位置。
克萊德公司供貨范圍：12臺(tái)WLB90型遠(yuǎn)射程水力吹灰器 、12套WLB90吹灰器管路閥門(mén)及附件、12套壓力控制裝置、1套程序控制裝置。
      吹灰器設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)：吹掃介質(zhì)為水、設(shè)計(jì)吹掃壓力3Mpa；單臺(tái)吹灰器運(yùn)行時(shí)間480s、單臺(tái)吹灰器吹掃時(shí)間450s；推薦運(yùn)行吹掃壓力前后墻2.5MPa、兩側(cè)墻3.1 MPa ；噴嘴直徑前后墻14mm、兩側(cè)墻18 mm；單個(gè)吹灰器運(yùn)行設(shè)計(jì)流量前后墻8.1kg/s、兩側(cè)墻16 kg/s；單個(gè)吹灰器運(yùn)行的耗水量前后墻3645kg /次，兩側(cè)墻7200 kg /次；一次吹掃循環(huán)全部吹灰器的耗水量28980 kg，一次吹掃循環(huán)全部吹灰器的總運(yùn)行時(shí)間32分鐘。
      輔助系統(tǒng)設(shè)置：水源計(jì)劃采用機(jī)側(cè)至干灰系統(tǒng)的循環(huán)水，配兩臺(tái)變頻增壓除灰泵，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。增壓泵系統(tǒng)布置在#5爐#6爐之間，管道沿消防水管道等布置到鍋爐四周，水力吹灰器就地設(shè)備系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況增加維護(hù)操作平臺(tái)，遠(yuǎn)射程水力吹灰器控制系統(tǒng)主機(jī)放置在集控電子間，控制畫(huà)面顯示器放置于主控室控制臺(tái)附近。
      供貨周期及改造時(shí)間：遠(yuǎn)射程水力除焦器本體設(shè)備1.5-2月，電磁閥3-4月，增壓泵1-2月。整套水力除焦器設(shè)備的安裝、調(diào)試約需7天時(shí)間，總需停爐時(shí)間為12-15天。
       4　德州電廠遠(yuǎn)射程水力吹灰器應(yīng)用情況
       4.1　試運(yùn)行情況
       #6爐遠(yuǎn)射程水力吹灰器投運(yùn)以后，觀察爐膛衛(wèi)燃帶的結(jié)焦情況,前后墻基本無(wú)大塊結(jié)焦，兩側(cè)墻有結(jié)焦，不嚴(yán)重，估計(jì)為吹灰壓力低的原因。#6爐運(yùn)行中，未發(fā)生掉大焦的情況。#5爐投入使用后，發(fā)生兩次落大焦的情況，冷態(tài)調(diào)試質(zhì)量很好，熱態(tài)運(yùn)行有結(jié)焦存在，估計(jì)是也是吹灰壓力不高造成，只要是穩(wěn)定壓力，每天吹掃兩次，問(wèn)題得到解決。多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吹灰對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定影響不大，但影響水位較重，也影響汽溫，嚴(yán)重時(shí)影響機(jī)組負(fù)荷，估計(jì)是灰焦脫落對(duì)吸熱量影響大造成，通過(guò)改進(jìn)一些曲線，基本解決了問(wèn)題。
 遠(yuǎn)射程水力吹灰器

       4.2　故障及處理
       水力除焦系統(tǒng)壓力波動(dòng)大。2月10日試投水力除焦時(shí),在未開(kāi)電磁閥的情況下母管壓力波動(dòng)0.5-0.7Mpa,在電磁閥打開(kāi)時(shí),壓力波動(dòng)0.3-0.5Mpa.在電磁閥打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)造成系統(tǒng)壓力高于高限(3.5Mpa)或低于低限(2.4Mpa),除焦泵跳閘,無(wú)法進(jìn)行正常的水力除焦。聯(lián)系配電班調(diào)整除焦泵變頻器參數(shù),效果不明顯,最后將變頻器參數(shù)恢復(fù)到原數(shù)值。對(duì)水力除焦系統(tǒng)進(jìn)行檢查,查找原因,發(fā)現(xiàn)運(yùn)行除焦泵的泵體和出口管道，以及再循環(huán)管道溫度很高。分析原因?yàn)?由于#5機(jī)組啟動(dòng)后,#5、#6機(jī)組每天進(jìn)行兩次除焦,總運(yùn)行時(shí)間約12小時(shí)。除焦泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),大部分時(shí)間除焦泵在空負(fù)荷情況下運(yùn)行，雖然在泵出、入口管間裝有再循環(huán)門(mén)，但是該管道離泵出入口太近，且流量較小，泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)泵體內(nèi)由于葉輪的機(jī)械摩擦產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)被帶走，造成泵附近從入口放水管到出口放水管之間的水流一直打循環(huán)，溫度逐漸升高，造成除焦泵汽化，導(dǎo)致母管壓力大幅波動(dòng)。2月11日試投水力除焦時(shí)，將泵出口放水門(mén)開(kāi)啟一個(gè)，保證運(yùn)行的除焦泵內(nèi)始終有冷水流過(guò)，泵體溫度正常，系統(tǒng)母管壓力正常，通過(guò)以上手段調(diào)整后母管壓力在除焦時(shí)波動(dòng)約0.05 Mpa，不除焦時(shí)波動(dòng)約0.1-0.3 Mpa，正常，以上調(diào)整已做為臨時(shí)措施執(zhí)行,等系統(tǒng)改造后再進(jìn)行適當(dāng)修改。截至11日16:00分，#5、＃6爐水力除焦各一遍，沒(méi)有發(fā)生報(bào)警程序中斷現(xiàn)象。
       4.3　曲線調(diào)整情況
       曲線調(diào)試完成后,投運(yùn)時(shí)發(fā)現(xiàn)#5爐#4吹灰器第三條曲線除焦時(shí)對(duì)前墻火焰電視鏡頭影響，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)該曲線的第7-15行(該曲線共19行)吹掃時(shí),影響電視鏡頭，對(duì)7-15行進(jìn)行了適當(dāng)修改,進(jìn)行了縮短，再次試投時(shí),對(duì)火焰電視鏡頭已構(gòu)不成危害,該曲線正常投入。
       5　結(jié)束語(yǔ)
       從以上論述,綜合可以看出，新型遠(yuǎn)射程水吹灰器在使用上，有著吹灰效果好、效率高、布置方便、調(diào)整靈活等眾多優(yōu)點(diǎn)，特別是針對(duì)當(dāng)今大型電廠鍋爐，需要清掃的水冷壁面積很大，應(yīng)用這種吹灰器可充分發(fā)揮其吹掃面積打的優(yōu)點(diǎn)，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)、節(jié)約投資。德州電廠選用的WLB90型遠(yuǎn)射程水力吹灰器初步解決了去除衛(wèi)燃帶上結(jié)焦的難題，穩(wěn)定了機(jī)組的運(yùn)行,沒(méi)有帶來(lái)大的隱患,這種吹灰方法可稱(chēng)為當(dāng)前大型電廠鍋爐上的一種安全可靠、適用性強(qiáng)且比較成熟的一種爐膛打焦方法,值得推廣應(yīng)用。