0、前言
    某公司目前已有14臺600 MW亞臨界機組投入商業(yè)運行，其鍋爐為上海鍋爐廠有限公司設計制造的亞臨界控制循環(huán)鍋爐。該型號鍋爐設計煤種與校核煤種均為神華煤（神府東勝煤），神華煤由于低灰熔點(ST:1 160℃)特性和高鈣(Ca0:28. 93%)、高鐵(Fe203:9. 59%)特性，決定了神華煤易結焦和易積灰的必然性。關于神華煤結焦和積灰方面的論述較多，本文不作詳細分析。
    因為神華煤的結渣特性使得輻射受熱面和對流受熱面易出現(xiàn)結渣和積灰現(xiàn)象，造成主汽溫偏低和排煙溫度偏高，直接影響機組經(jīng)濟性。為此，國華電力公司各電廠在國內(nèi)廣泛調(diào)研，最終采取優(yōu)化燃燒調(diào)整，加強蒸汽吹灰等方法控制住了結焦和積灰的問題。其中，根據(jù)鍋爐吹灰器覆蓋面不足的問題加裝了10余臺吹灰器，解決了分隔屏等受熱面的結焦。自2004年開始，先后在臺山、定州等電廠改造成功，并利用大小修機會陸續(xù)對全部600 MW機組鍋爐進行此項改造工作。這將對燃用神華煤的大型鍋爐的設計、運行及經(jīng)濟運行分析具有較大的指導意義。
1、加裝吹灰器前鍋爐結渣積灰情況
1.1屏式過熱器結渣
    鍋爐結渣主要發(fā)生在屏式過熱器，以分隔屏底部和后屏前部較嚴重，是普遍比較均勻的結渣情況，厚度為30～200 mm。根據(jù)實際神華煤化驗報告，各廠鍋爐實際入爐煤全水分在10.6%～19. 6%，收到基灰分在3，86%～9. 87%，于燥無灰基揮發(fā)分在30.8%～42.5%，收到基低位發(fā)熱量在22. 8～26 MJ/kg之間，灰軟化溫度在1120～1 180℃。通過在爐膛屏式過熱器部位標高測定的煙溫數(shù)據(jù)，機組額定負荷工況下煙氣溫度在1100～1250℃，造成了屏式過熱器的結渣。
1.2對流受熱面存在局部積灰問題
由于神華煤灰分中堿金屬和鐵氧化物含量比較高，氧化鈣含量最高達到39. 62%，所以燃用神華煤鍋爐的對流受熱面非常容易發(fā)生積灰板結問題。國華臺山、定州電廠都發(fā)現(xiàn)在末級過熱器和低溫過熱器部位存在局部積灰板結問題，末級過熱器部位出現(xiàn)燒結度比較高、相對比較硬的赭紅色灰塊，低溫過熱器局部存在灰色酥松的縱向管間搭橋。這些積灰都會影響到受熱面的換熱效率。
1.3主汽溫度偏低
    由于屏式過熱器的結焦和對流受熱面的積灰，造成過熱汽溫不足。而為了提高過熱汽溫，需向上調(diào)整燃燒器角度，又會造成再熱蒸汽的超溫。
1.4再熱器減溫水噴水量大
    向上調(diào)整燃燒器角度，再熱器吸熱量較設計增加，造成再熱蒸汽的超溫。而再熱器超溫后大量投入減溫水會影響機組的熱效率和經(jīng)濟性。各廠鍋爐正常運行中再熱器減溫水量較大，且根據(jù)燃燒調(diào)整的不同減溫水量偏差較大，一般在20～40 t／h，嚴重時達到60 t/h以上，而且受煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響還出現(xiàn)左右偏差問題。
1.5空氣預熱器入口煙溫偏高
    在機組額定負荷下，空氣預熱器人口煙溫設計為360℃，而受結焦積灰的影響，造成鍋爐吸熱能力下降，實際運行中空氣預熱器入口平均煙溫偏高40～80℃，最高達到440℃以上，這必然會影響鍋爐的整體熱效率。
1.6鍋爐排煙溫度偏高
鍋爐排煙溫度高于設計值主要出現(xiàn)在高負荷時，在機組額定負荷下，鍋爐排煙溫度比設計值偏高最多可達30℃，影響了機組運行的經(jīng)濟性。原因是由于空氣預熱器人口溫度偏高造成的，而空預器入口煙溫高是由于鍋爐受熱面吸熱效率低造成的。
富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、吹灰器改造節(jié)能實例分析
2.1吹灰器系統(tǒng)改造方案
    為解決上述問題，最早投產(chǎn)的國華臺山電廠對出現(xiàn)類似同題的電廠調(diào)研后，決定在分隔屏、后屏、末級過熱器、低溫過熱器等沒有安裝吹灰器的部位加裝吹灰器。
    具體部位分別為分隔屏前后屏之間4只，分隔屏、后屏之間4只，末級過熱器2只，水平低溫過熱器6只．并且對鍋爐的所有吹灰區(qū)域作了防吹損的配套措施，主要是吹灰區(qū)域的受熱面管子噴涂和加裝防磨護罩。
2.2加裝吹灰器后機組運行情況
    分隔屏前后屏之間和分隔屏、后屏之間新加吹灰器每天投入1次，其它與原吹灰器每天程控投運3次（與以前吹灰頻率相同），從各參數(shù)及就地觀察看效果較好。但隨時間延長，屏過區(qū)域結渣有增加趨勢，分析原因主要是分隔屏間及分隔屏、后屏間吹灰器吹灰時間間隔過長，結渣不能及時破清除。將屏過區(qū)域吹灰器投運次數(shù)由每天1次增加至每天2次，就地觀察分隔屏及后屏結渣沒有明顯增加現(xiàn)象，認為目前的吹灰方式是比較合適的。
    為充分反映加裝吹灰器改善鍋爐結渣、積灰的效果，對全燃神華煤工況、摻燒保德煤工況及加裝歐灰器后全燃神華煤工況作了對比分析，由結果可見加裝吹灰器后取得較好得效果，體現(xiàn)如下；
    (1)空預器入口煙溫普遍降低
    通過圖2可以看出，在新加裝吹灰器后A，B預熱器的入口煙溫普遍降低，最大的A空預器進口煙氣溫度2降低了18℃，最低的B空預器進口煙氣溫度1降低了5℃，A側(cè)預熱器入口煙溫平均值達到371.4℃，B側(cè)預熱器入口煙溫平均值達到363.5℃，同時加裝吹灰器后空預器進口均勻性較好，這說明加裝吹灰器后各受熱面吸熱均勻性提高。
    (2)空預器出口煙溫普遍降低
    見圖3，加裝吹灰器后A、B側(cè)排煙溫度顯著降低，A空預器出口煙氣溫度2較加裝前降低最大達到11.9℃，A空預器出口煙氣溫度1降低幅
    從圖4中可以看出，加裝吹灰器后爐膛上部分隔屏、后屏區(qū)域受熱面的溫升明顯升高，7月份全燃神華煤時分隔屏、后屏溫升只有96.7℃，到10月份摻燒保德煤后分隔屏、后屏溫升到102℃左右，12月份在分隔屏、后屏區(qū)域增加吹灰器后分隔屏、后屏的溫升提高到109℃左右，說明增加的吹灰器對清除分隔屏、后屏區(qū)域結渣，提高分隔屏、后屏的吸熱量效果比較明顯。同時通過鍋爐55.6 m平臺看火孔現(xiàn)場觀察吹灰器運行期間，分隔屏、后屏部位的疏松結渣在吹灰蒸汽的作用下大量脫落，吹灰后的受熱面比較干凈，只有零星的小塊結渣存在。
    (4)末級過熱器溫升
    見圖5，末級過熱器溫升從摻燒前的41℃左右升高到目前的43℃左右，雖然溫升只有2℃，沒有明顯的提高，但是要注意：這是在鍋爐煙溫平均降低的情況下末級過熱器的溫升還能有所提高，說明末級過熱器的傳熱效果和吸熱能力有很好的提高。
    (5)再熱器減溫水
    增加吹灰器后由于煙溫的普遍降低，再熱器的減溫水流量明顯減少，見圖6，A側(cè)由平均21.5t/h減少到6.5 t/h，B側(cè)由平均32.7 t／h減少到19.3 t/h。
    (6)主蒸汽溫度
    見圖7，增加吹灰器后過熱器出口溫度平均達到A側(cè)536.2℃、B側(cè)536.7℃，較以前全燃神華煤時的527.7℃、532.3℃提高了8.5℃和4.5℃，較摻燒保德煤也稍有提高。
3、改造技術經(jīng)濟性分析
3.1改造前后參數(shù)對比及安全分析
    通過前面的參數(shù)對比分析可以看出，增加吹灰器后在機組平均負荷為95%滿負荷工況下，肉眼觀察爐膛上部分隔屏、后屏部位的受熱面結渣已經(jīng)非常輕微；分隔屏、后屏、末級過熱器溫升均有不同程度的增加；鍋爐的主蒸汽溫度較以前有明顯的提高，平均溫度為536℃；預熱器入口煙溫及排煙溫度降低明顯，已接近鍋爐的設計值(365℃/132℃)；再熱器減溫水量大幅度降低。說明新增加的吹灰器對解決目前鍋爐全燃神華煤時存在的主蒸汽溫度低、預熱器入口及排煙溫度高、再熱器減溫水量流量大、鍋爐運行效率低有比較好的效果。
3.2排煙溫度降低帶來的收益分析
    統(tǒng)計國華臺山電廠600 MW鍋爐約2個月運行的排煙溫度，得出在機組平均負荷為95%滿負荷工況下排煙溫度平均在130℃左右，比設計排煙溫度132℃還略低，比改造前的平均值145℃降低15℃左右。
    排煙溫度升高對鍋爐效率和發(fā)電煤耗的影響按表1計算：合計使鍋爐效率升高15×0.066=0.99%
    發(fā)電煤耗降低15×o．23=3.45 g/kWh
    按機組容量600 MW、運行負荷為540 MW，每年按運行6 000 h，煤價按500元／t計算：
    540×6 000 h×3.45×500-560萬元
3.3節(jié)能性分析
    (1)設備費用
    國華電廠每臺鍋爐共加裝16臺吹灰器，按每臺吹灰器設備所需費用(含安裝費用、附屬管道費用)10萬元計算，共計需160萬元。
    (2)吹灰器維護費用及設備折舊費(按30%計算)：3萬元／臺×16臺-48萬元。
    (3)蒸汽消耗
    鍋爐所采用的蒸汽吹灰器，取用蒸汽為壓力18MPa左右，經(jīng)過減壓后吹灰使用（實際按分層和所吹掃的受熱面不同而吹灰壓力也不同），溫度460℃，焓3. 14 MJ/kg，每臺吹灰器吹灰一次耗汽量約為500 kg,500 kg×3.14 MJ/kg=1 570 MJ/臺。
    鍋爐效率為93%，將蒸汽能耗按鍋爐效率能耗計算，則尾部受熱面吹灰一次共耗能27 010 MJ(燃料化學能)，按設計燃煤熱值22.4 MJ/kg，價格500元／t計算，每次吹灰蒸汽消耗成本共計602元。
    (4)電能消耗
    每個吹灰器驅(qū)動電機功率按1600 W計算。每次吹灰行程16 min，則有：
    1.6×16×16=6.8 kWh
    每kWh電按0.45元計算6.8×0.45-3. 06元
    (5)合計：每次吹灰共計發(fā)生費用約605元，按每8h吹灰一次，每年機組運行6 000 h計算，每年共計發(fā)生費用：
    605×(6000/8)+480000=453 750+480 000≈94萬元
    可見，對吹灰系統(tǒng)進行改造后，經(jīng)濟性有明顯的提高，在每年付出94萬元的情況下，可以得到每年560萬元的節(jié)能經(jīng)濟性回報。
4、結論
    綜上所述，國華電力公司600 MW機組鍋爐在燃燒神華煤時，面對結焦嚴重的問題，進行吹灰器的改造，在適當?shù)奈恢眉友b吹灰器，優(yōu)化吹灰，提高受熱面清理的水平，加強受熱面的傳熱效果，提高鍋爐效率和機組效率，降低發(fā)電煤耗，事實分析證明，可以達到節(jié)能降耗的目的。另外，在機組的完全、穩(wěn)定運行上的收益更是很大，可以避免結焦嚴重造成受熱面的損壞和砸傷，避免由于過熱器受熱面吸熱不好造成運行調(diào)節(jié)困難，減少再熱器超溫帶來的減溫水投退熱沖擊等一系列問題。