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远射程水吹灰器在现代大型燃煤锅炉上的应用 |
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摘要: 随着时代的进步，现代大型电站锅炉正向大容量，高参数方向发展，但随着锅炉参数的提高炉膛断面热负荷越来越大，炉膛水冷壁结焦的可能性随之增高，.这严重影响着锅炉运行的经济性和安全性，造成机组有时不得不限负荷甚至停机，若发生严重的掉焦现象还会危及到机组运行人员的安全，许多电厂都曾遇到过此类问题，而以前应用的一些炉膛壁式吹灰器多以蒸汽为介质，均存在着吹灰效率低，运行及维护复杂等问题，投入率不高，因此现代大型电站锅炉均追切需要一种安全可靠，行之有效的炉膛打焦办法.
一、大型电站锅炉运行现状
随着时代的进步，现代大型电站锅炉正向大容量，高参数方向发展，但随着锅炉参数的提高炉膛断面热负荷越来越大，炉膛水冷壁结焦的可能性随之增高.这严重影响着锅炉运行的经济性和安全性，造成机组有时不得不限负荷甚至停机，若发生严重的掉焦现象还会危及到机组运行人员的安全，许多电厂都曾遇到过此类问题，而以前应用的一些炉膛壁式吹灰器多以蒸汽为介质，均存在着吹灰效率低，运行及维护复杂等问题，投入率不高，因此现代大型电站锅炉均追切需要一种安全可靠，行之有效的炉膛打焦办法.
目前安装于俄罗斯XX发电厂的俄罗斯自产-In-1650-25-545KT(n-76)型超临界压力直流锅炉上的” 捷特”型远射程水吹灰器为当今世界上一种较为先进的技术，现在国内还很少采用.
俄罗斯XX发电厂安装2台从俄罗斯自产5OO MW超临界压力机组，其锅炉额定连续出力为1650t/h..主要汽压力为25Mpa，锅炉为T型布置，炉膛断面尺寸23*13.8m，燃烧方式为两侧墙对冲式燃烧，布置四层共32支旋流式，燃烧器.
“捷特”型水吹灰器分两层布置于18.6m及33m标高处，每层4台，单台吹灰器的耗水量40t/h，水压1-1.5Mpa，每次工作时间10min.另外还布置了18台OBM型短程可伸缩壁式水吹灰器，作为对”捷特”型水吹器的补充.
二、远射程水吹灰器在大型燃煤锅炉上的应用
2.1 吹灰器工作原理
“捷特”型远射程水吹灰器布置于炉膛四角的侧墙水冷壁上，可将高压水流喷射至炉膛对面和相邻的角落.通过喷头在左右和上下方向上改变角度，使水流在对面墙上近似方形的区域里面下一条齿型的轨迹，可清洗近400m2的区域，效率远比一般吹灰器为高.冷水流冲击到炉壁的沉积的灰渣产生龟裂，另外水流可渗透到灰渣的缝隙中，然后受热蒸发，由于汽化速度很快，相当于一个微型的爆炸，将灰渣松动，最后借助于液流的冲击力将灰渣冲掉.
2.2 “捷特”型远射程水吹灰器在俄罗斯电厂的调试及投运情况
该发电厂的炉膛水吹灰器的全套设备包括控制系统都是自产，锅炉的控制设备份量由继电器组成，易出故障，且吹扫程序由硬件实现，不易更改.虽然存在着这些问题，”捷特”型水吹灰器的投运效果还是不错的.
该发电厂的锅炉燃烧器为蜗壳式旋流燃烧烧器，油抢布置于燃烧器中心，在机组启动初期油煤混烧阶段，在燃烧器附近结焦比较严重，在机组带负荷阶段，水冷壁及其它区域也有不同程度的结焦.
首先在机组启动前进了水吹灰系统的冷态试验，在机组负荷较高下进行了热态投运试验，试验时对锅炉各项运行参数进行了监测.当时锅炉接近满负荷运行，”捷特”型水吹灰器投入时，炉膛负压，炉膛出口烟气温度及水冷壁沿程温度均无显变化，这说明水吹灰器时，在锅炉零米可听到轻微的落焦声音.在吹扫完毕后通过看火孔观察，原来沉积在水冷壁上的焦已基本上清扫干净，吹灰效果良好.
2.3 国际上同类水吹灰器介绍
俄罗斯产的”捷特”型水吹灰器是采用德国贝尔格曼公司(BERGEMANN)的专利生产的，.由于整个工来水平的差距，俄罗斯的产品与德国公司的产品相比还有着相当大的差距，尤其是在其控制系统上.
“捷特”型水吹灰器的工作区域由行程开关控制，精确度不够且极易因外界因素而改变，而且水流轨迹只能是一种简单的齿型，很可能有些区域吹扫不够彻底.而德国贝尔格曼公司的WLB型水吹灰器完全由微电脑控制，喷头由X轴和Y轴2台电机控制方向，吹灰轨迹可任意设计.安装在德国Welsweiler电厂1805t/h锅炉上的WLB30型水吹灰器的水流轨迹如图2所示.吹灰时水流可以绕过一些不想被水喷到的区域，如燃烧燃烧器，看火孔等，对于需要吹灰的地方则可以做到一点不放过，而且由于吹灰轨迹是由软件控制的可以根据实际运行的情况很方便地进行修改.
2.4WLB远射程水吹灰器的优点
2.4.1 吹灰效果好
以前国内的吹灰器多以蒸汽或压缩空气为介质，对燃用一些结焦倾向不强的煤种很适合.而对于那些粘度很高，较难清除的积灰则显得有些力不从心.
新式吹灰器以水为介质，由于水相当对于灰渣的温度差大，在灰渣缝隙中猛烈汽化时可将灰渣松动，而且水流的动量比蒸汽大很多，可轻易将灰渣冲掉，所以新式吹灰器的吹灰效果比老式的要好.
2.4.2工作效率高，节约投资
新式远射程式水吹灰器WLB90在工作时一次可扫炉膛近400m2的区域，效率远比一般吹火器高.
在德国的Weisweiler电厂，原来安装的是SK85型慢伸缩壁式吹灰器，上述俄罗斯电厂，喷管呈螺旋型缓慢推入炉膛，可将以自己为圆心的一个圆面内的水冷壁吹扫干净.由于这种水吹灰器所能吹扫的面积有限，整个炉膛需要布置多台，系统比较复杂.
从1991年开始，此台锅炉开始换装WLB30型远射程水吹灰器，其一台新式水吹灰器就可将42m-62m标高范围内的一面水冷壁全都吹扫干净，而这些区域原来需要布置15台SK85型水吹灰器，这样使系统大大简化，也节约了以后运行和维护的费用.
2.4.3 吹火射水流均匀对水冷壁表面的温度影响小
SK85型吹灰器工作时在自己的吹扫区域内水流很不均匀，在距圆心近的地方水流很强，在距离圆心远的地方水流会大大减弱，这有可能使得有些区域水流过强，对水冷壁造成危害，而有些区域水流过 ，吹扫不干净.
对于WLB30型吹灰器，由于是将水流喷射到炉膛对面，整个区域内水流行程相差不多，所以吹扫比较均匀.
关于水流对水冷壁的损伤问题，人们主要担心冷水流喷射到水冷壁上温度应力过大，造成水冷壁龟裂，对此，德国贝尔格曼公司作了针对性试验.
他们首先在SK85型和WLB30型两种吹灰器共同工作的水冷壁区域内安装了许多热电耦，具体的安装方法见图3，然后记录了各吹灰器在吹扫前后热电耦的温差.对SK85型吹灰器.不同喷口尺寸下温差如附表.
对于WLB30型水吹灰器，清冼前后热电耦的最大温差为5摄氏度，这可以说明新型远射程水吹灰器的清冼效果比较均匀，对水冷壁表面的温度影响小. 附表 测量记录
喷口尺寸 | 最小温度 | 最大温差 | 4 5 6 | 11 12 13 | 142 210 168 |
注:温差较大的是水流直接喷射到热电耦上引起的 2.4.4布置方便，调整灵活
由于新型远射程水吹灰器WLB90只需要在水冷壁合适的区域开一个孔就可将对面水冷壁全部清洗干净，所以系统布置起来灵活性很大。老式吹灰器，在某些特殊区域，如燃烧器附近布置起来很困难，这很可能造成有些区域，如燃烧器附近布置起来很困难，这很可能造成有些区域无法吹扫，而这对于远射程水吹灰器来说却是轻而易举的。
由于吹灰时的水流轨迹都是由软件设计的，修改起来非常方便，因此可以根据实际运行效果，灵活地进行调整。
2．5对新型水吹灰器两点疑虑的解释
2．5．1是否对炉内正常燃烧工况产生影响.
如前所述，从俄罗斯XX发电厂的“捷特”型水吹灰器的投运情况看，只要保证一定的投入条件，如要求锅炉负荷在80%以上，适当增大炉膛负压至70-100Pa，水吹灰器不会对炉内正常燃烧工况产生影响。
2．5．2 长期使用水吹灰器是否会使水冷壁产生龟裂
德国Welsweiler电厂的锅炉从1975年开始安装SK85型水吹灰器；1991年电厂对SK85型水吹灰器工作区域内3.0*1.5m的水冷壁进行了探别检测，结果未发现任何裂纹。这说明经过每天投运3次，共17年的运行，SK85型水吹灰器未使水冷壁因温度应力产生裂纹。
如前所述，WLB30型远射程水吹灰器对水冷壁表面温度的影响远比SK85型小，所以根本不存在使水冷壁产生龟裂的危险。
结论
从以上论述可以看出，新型远射程水吹灰器与老式炉膛吹灰器相比，有着吹灰效果好、效率高、布置方便、调整灵活等众多优点，特别是针对当今大型电站锅炉，需要清扫的水冷壁面积很大，应用这种吹灰器可充分发挥起吹扫面积大的优点，可简化系统，节约投资.
目前德国火电厂在新装机组及老机组吹灰器改造时大多选用此类吹灰器，因此，这种吹灰方法可称为当前大型电站锅炉上的一种安全可靠，适用性强且比较成熟的一种炉膛打焦方案。
三、配置及报价
按某电厂20万机组670吨锅炉的炉膛情况，布置四台WLB90，电厂自备水源及相关设备，BERGEMANN产品供应商报价约为人民币伍佰玖拾万元整.定货期不少于6个月，报价按欧元为基准，6个月的时间汇率可能变动较大，只能概算定货价.定货方式:预付30%货款。(end)
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(9/30/2007) |
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