電站鍋爐吹灰優(yōu)化研究應(yīng)用現(xiàn)狀

《電站鍋爐吹灰優(yōu)化研究應(yīng)用現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、電站鍋爐吹灰優(yōu)化的研究應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)表時間:2003-6-13作者：周俊虎，靳彥濤，楊衛(wèi)娟，周志軍，曹欣玉，岑可法摘要：???在燃煤鍋爐運行中，受熱面的積灰和結(jié)渣是不可避免的，嚴(yán)重積灰和結(jié)渣對于鍋爐的正常運行非常不利?；椅鄣臒嶙韬艽螅街谑軣崦嫔蠈⒔档褪軣崦娴奈鼰崮芰?，使得傳熱效率降低。爐膛及后續(xù)受熱面?zhèn)鳠嵝式档蛯?dǎo)致各個受熱面的吸熱量減少，爐膛出口以及最終的鍋爐排煙溫度升高，鍋爐整體效率下降。一般而言，與清潔狀況相比，受到污染后鍋爐效率將降低1％～2.5％，排煙溫度升高十幾度[1，2]。積灰和結(jié)渣不僅使得受熱面的吸熱能力降低，而且會引起受熱

2、面表面溫度過高，導(dǎo)致受熱面金屬超溫和高溫腐蝕，甚至管排爆漏。此外，較大的渣塊墜落還會引發(fā)鍋爐安全問題。1?吹灰器使用效果和現(xiàn)狀???結(jié)渣和積灰無論是在爐膛還是對流受熱面，都將對鍋爐產(chǎn)生不利的影響，而吹灰是一個有效的解決辦法。吹灰器利用一定的吹灰介質(zhì)(水、蒸汽、聲波、燃?xì)獾?清掃受熱面，清除表面的污垢，使得其表面恢復(fù)清潔狀態(tài)。一般來說，吹灰與不吹灰相比較，可以降低排煙溫度15℃左右，鍋爐效率提高1％～2％。???美國和西歐一些國家均將吹灰器作為確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運行的重要手段，其吹灰器的投用率普遍較高，而我國的吹灰器投運率則較低。據(jù)1992年電力

3、部西安熱工研究所的調(diào)查，國產(chǎn)吹灰器的平均投用率僅為27％，進(jìn)口吹灰器除前蘇聯(lián)生產(chǎn)的投用率不到4％，平均投用率為41％。200MW機(jī)組鍋爐的吹灰器投用率還不到22％，600MW及以下機(jī)組吹灰器平均投用率36％，幾乎沒有鍋爐吹灰系統(tǒng)全套正常投用的機(jī)組。???目前常用的吹灰器一般有如下型式：蒸汽吹灰器、水力吹灰器、壓縮空氣吹灰器、聲波吹灰器、鋼珠吹灰器和氣脈沖吹灰器。其中，蒸汽吹灰器由于其介質(zhì)廉價易得而占據(jù)了大部分份額。其它形式雖然各有優(yōu)劣，但是使用不是十分廣泛。對于蒸汽吹灰器，其研究方向集中于噴嘴設(shè)計，目的是消耗更少的蒸汽取得更好的除灰效果。2?

4、吹灰優(yōu)化的概念及必要性???吹灰器的運作是用一定量的介質(zhì)消耗來換取受熱面的清潔，因而其運作本身要消耗一定成本。蒸汽吹灰的耗汽量一般占蒸汽總產(chǎn)量的1％，消耗鍋爐熱效率的0.7％，電廠效率的0.1％。如果不及時吹灰，雖然降低了吹灰器消耗熱量，但是由于受熱面受到污染將導(dǎo)致鍋爐效率降低；如果吹灰過于頻繁，雖然保證了受熱面的清潔，提高了鍋爐的熱效率，但是吹灰器消耗熱量也將大大增加。此外，還要有安全性的考慮。吹灰不及時將使得受熱面表面溫度升高，導(dǎo)致高溫腐蝕；過于頻繁將破壞管壁外的氧化膜保護(hù)層，使得磨損加大。據(jù)報道國外某220t／h頁巖爐，平均每晝夜吹灰1

5、8～20次，吹灰器附近管子磨損2mm／a。???在安全性的前提下，吹灰器的運作必定有一個經(jīng)濟(jì)性平衡點。目前在電廠中，吹灰器的運作大多是由運行人員根據(jù)經(jīng)驗，定時全部受熱面吹掃一遍，很難找到經(jīng)濟(jì)平衡點。故從經(jīng)濟(jì)角度考慮，應(yīng)該對吹灰器的運作加以優(yōu)化。用計算機(jī)代替運行人員的經(jīng)驗判斷，在安全性的前提之下，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性的原則，用不定時的動態(tài)調(diào)度代替定時吹灰。由計算機(jī)根據(jù)實時參數(shù)進(jìn)行判斷，并給出吹灰運行的費效比。何時吹灰、吹掃哪塊受熱面、投運幾個吹灰器就成了吹灰優(yōu)化的核心內(nèi)容。3?灰污染監(jiān)測的理論模型???受熱面污染監(jiān)測是吹灰器優(yōu)化的基礎(chǔ)，吹灰優(yōu)化是建立在對

6、受熱面進(jìn)行盡可能細(xì)致準(zhǔn)確的灰污染監(jiān)測的基礎(chǔ)之上。目前表征受熱面灰污狀態(tài)的方法主要有以下3種:灰污熱阻Rf，傳熱有效度比φ，清潔因子CF。3.1?灰污熱阻Rf[12～14]???灰污熱阻是指受熱面金屬管壁上灰垢的熱阻。為分析污垢表面溫度ts(污垢與煙氣間的截面溫度)，假定：(1)污垢沉積沿管外壁圓周方向是均勻分布的，即垢層厚度、熱導(dǎo)率等沿周向不變；(2)熱流密度q沿周向、軸向均不變，就是說在假定(1)成立和管段不長、兩段管溫差不大的情況下，污垢表面沿周向和軸向都是恒定的；(3)管內(nèi)外流體都是常物性的，這在流體溫度變化不大的情況下是允許的。???

7、于是由傳熱方程可得式(1)～(3)。???式(1)中的q(熱流)可按式2計算，其中m是工質(zhì)質(zhì)量流量，cp是工質(zhì)平均比熱容，to和ti是工質(zhì)在受熱面的出口和進(jìn)口溫度，tw是受熱面管的外壁溫。式(1)中的t可按式3計算，其中F是受熱面的傳熱面積，tg是煙氣的平均溫度，αg是煙氣對灰污的換熱系數(shù)，它是煙氣的Re、Pr和管外徑的函數(shù)，可以計算得出。3.2?傳熱有效度比φ[19]???傳熱有效度，即換熱器的溫度效率，是指被加熱工質(zhì)的真實吸熱量和理想換熱器的最大可傳遞熱量的比值。Thi是煙氣進(jìn)口溫度，Ti，To。分別是工質(zhì)的進(jìn)出口溫度。當(dāng)受熱面污染，工質(zhì)

8、出口溫度降低，傳熱有效度也降低。所以可以使用傳熱有效度比φ來表征受熱面的沾污狀態(tài)，定義如式(4)，其中εo。表示受熱面清潔時的傳熱有效度。3.3?清潔因子CF[15