热电厂锅炉吹灰系统学习
概述
锅炉燃用的煤都含有一定的灰份。一般煤的灰份在10-30%，有的劣质煤灰份高达40%以上，因此，煤在炉膛将可燃成分燃烬后必然遗留下大量的灰份。我厂锅炉设计煤种为东胜神木煤，其灰份为7.19%；校核煤种为晋北煤，其灰份为19.77%。对于固态排渣的煤粉炉，约有90%的灰份随烟气带至锅炉尾部受热面，约10%的灰份落入炉膛下面的冷灰斗(这部分又称为渣)。锅炉运行时不允许灰渣在炉内任何部位堆积过多，否则会引起事故。
此外，为了实现生态环保，灰渣也不允许任意向外界排放。因此，锅炉的吹灰、除尘和除灰设备也是机组重要的辅助设备，关系到锅炉的安全及人们的生活环境。这里主要讲锅炉的吹灰，关于锅炉的除尘和除灰将在除灰和脱硫章节中讲解。
燃煤锅炉在运行一段时间后，受热面上总会积灰或结焦，影响锅炉的安全经济运行，因此必须及时清除。在炉膛火焰中心高温区域，灰熔点较低的粉煤灰一般为软化状态或液态(灰变形温度t1、灰软化温度t2、灰熔化温度t3，我厂设计煤种t3=1180℃、校核煤种t3=1270℃)，我厂锅炉在额定负荷时炉膛火焰中心温度大约在1370℃。随着烟气的流动，溶化状态的灰温度逐渐降低，当接触到锅炉受热面时如灰粒仍保持软化状态，则可能粘结在受热面上形成结焦，由于焦块的导热性差使焦块的外表温度升高，又因焦块表面的糙度较大，使软化或熔化状态的灰更容易粘附，因而在焦块的外面很容易又粘上一层软化灰粒，如此发展下去，2使焦块不断扩大，结焦越来越厚，当焦块的温度达到熔化温度时，熔化的焦块会流到邻近的受热面上扩大了结焦范围。因此，结焦的过程是一个自动加剧的过程。吹灰器系统的作用就是清除锅炉各受热面上的结焦和积灰，维持受热面的清洁，以保证锅炉连续安全经济运行。
水冷壁上结焦和积灰，不但使炉膛受热面吸热量减少，影响锅炉蒸发量；炉膛受热面吸热量减少，必然使锅炉后部的过热器、再热器吸热量增加，引起过热器和再热器管壁温度升高，影响其工作安全；也会使锅炉出口过热汽温和再热汽温升高，给汽温控制带来困难；另外，当水冷壁管屏因结焦和积灰而使各并列管吸热严重不均时，还有可能造成水冷壁管爆管的后果。
过热器、再热器部分积灰、结焦，使烟气通流量减小，而非积灰、结焦部分烟气通流量增大，前者汽温下降，后者温度上升，增加受热面的热偏差；过热器、再热器部分积灰、结焦还会增加管束的通风阻力，使送、引风机电耗增加，严重时还会影响锅炉出力；另外，过热器、再热器部分积灰、结焦，使锅炉排烟温度和排烟损失增加，影响锅炉效率。
此外，空预器积灰会影响传热效果，造成一、二次风温度降低，使炉内温度降低，影响燃烧；并使锅炉排烟温度和排烟损失增大，甚至影响引风机叶片的寿命，还会增大通风阻力，增加引风机电耗。
为此，应在锅炉有关部位，根据受热面的不同工作情况及其积灰或结焦的可能程度，装设适量的、工作性能良好的吹灰器；同时拟定好合理的吹灰制度，并认真执行，以确保锅炉安全经济运行。
显然，在一台锅炉上需要布置很多台吹灰器，并与管道阀门构成一个或几个吹灰系统，相互配合，共同完成整台锅炉的吹灰功能。一个吹灰系统一般由吹灰介质源、介质压力控制设备、阀门、管道和吹灰器等组成。吹灰介质可用压缩空气、饱和蒸汽或过热蒸汽等。我厂空预器吹灰采用辅助蒸汽和冷再蒸汽作为吹灰介质，而锅炉本体吹灰采用过热蒸汽和冷再蒸汽作为吹灰介质。
吹灰系统流程
锅炉吹灰系统一般由蒸汽减压站、管道系统、吹灰器本体和程序控制设备组成。
空预器吹灰系统
空预器吹灰蒸汽由两路汽源供给，其一路来自冷再出口，另一路来自辅助蒸汽，因辅汽压力不能满足空预器吹灰要求，故该路汽源无法使用，现在我厂一、二号机组空预器吹灰辅汽进汽门1、2都在关闭状态。所以，空气器吹灰蒸汽系统汽源由冷再出口蒸汽供给，冷再蒸汽经空预器吹灰减压阀减压后为24bar，作为空预器吹灰器的汽源，减压阀由仪用气控制。在空预器吹灰器供汽母管上设有一个安全阀，其作用是当蒸汽压力超过设定值冷再汽辅汽隔绝门隔绝门1隔绝门2减压阀减压阀逆止阀逆止阀吹灰器安全阀疏水调整门隔绝门疏水母管锅炉大气扩容箱吹灰进汽门4时起泄压作用。在吹灰器后有一个吹灰器疏水调整门，当空预器吹灰程序启动时空预器吹灰减压阀的电磁阀打开，仪用气压将空预器吹灰减压阀打开，同时空预器疏水调整门开启，空预器吹灰系统开始疏水暖管。当疏水调整门后疏水温度大于215℃(A侧)、295℃(B侧)时，空预器吹灰系统暖管结束，疏水调整门关闭，空预器吹灰器启动吹灰。另外，空预器吹灰也可手动暖管，手动启动空预器吹灰器。
锅炉本体吹灰蒸汽系统
锅炉本体吹灰蒸汽系统由双汽源供汽，其中一路由后屏过热器出口联箱引出，另一路由冷段再热蒸汽来。
当锅炉负荷≤60％时，冷再汽汽压已不能满足吹灰要求，所以，使用过热蒸汽吹灰；
当锅炉负荷＞60％时，使用冷段再热蒸汽吹灰，两路汽源自动切换。
过热蒸汽经吹灰减压伐减压后为31bar，冷再汽经吹灰减压伐减压后也为31bar，两路汽源在锅炉不同负荷时段作为锅炉本体吹灰器汽源。
两路汽源的减压伐分别由仪用气控制，在两只减压后有一只弹簧式安全门，其作用是当蒸汽压力超过设定值时起泄压作用。
整个炉本体吹灰蒸汽系统设有四只气控疏水伐，其中水冷壁吹灰器两只，烟道吹灰器两只。当炉本体吹灰某一程序启动时，过热汽或冷再汽吹灰减压阀的电磁阀打开，仪用气压将过热汽或冷再汽吹灰减压阀打开，同时对应的疏水调整门开启，炉本体吹灰系统开始疏水暖管。当疏水调整门后疏水温度大于设定值(见表3)时，疏水暖管结束，疏水调整门关闭，对应的吹灰器启动吹灰。另外，炉本体吹灰也可手动暖管，手动单独启动某一吹灰器。
吹灰器
吹灰器是一种用于清除受热面的结焦和积灰的清扫装置，它的作用是维持锅炉受热面的清洁，保证锅炉的安全经济运行。
按结构特征不同，吹灰器可分为：短伸缩式、长伸缩式吹灰器、回转固定式和往复式吹灰器等几种。
我厂每台锅炉共装有166台吹灰器，其中在炉膛四周水冷壁处装有104台IR-3D型短伸缩式炉膛吹灰器(简称短枪)，四层7布置，每层各26台，用于炉膛水冷壁吹灰。
在炉膛上部及烟道中的对流过热器、再热器及省煤器管束处装有60台IK-545B型长伸缩式吹灰器(简称长枪)，两侧对称布置，每侧各为30台，用于过热器、再热器及水平烟道吹灰。
此外，在空预器烟气侧转子入口处，每台空预器各装有一台IK-AH-500型伸缩式吹灰器，用于吹扫转子上的积灰。
至于吹灰器驱动方式，现代大型锅炉上所用使用的吹灰器基本上都是电动式的。吹灰器虽然种类很多，但工作机理基本相同，即都是利用吹灰介质在吹灰器喷嘴出口处所形成的高速射流，冲刷锅炉受热面上的积灰、结焦。当射流的冲击力大于灰粒与灰粒之间、或灰粒与管壁之间的粘着力时，灰粒便脱落，其中多数颗粒被烟气带走，少量的大颗粒或焦块沉落至冷灰斗里，由干排渣钢带排出。
1、IK-545B型长伸缩吹灰器的结构和工作原理
长伸缩吹灰器的结构IK-545B型长伸缩吹灰器主要用于清除位于炉膛上部及烟道内的过热器再热器以及省煤器等的积灰，以提高这些受热面的传热能力，它主要提钢梁，跑车，长枪管，提升伐，驱动马达等组成。
钢梁实际上是一个顶蓬，它既可以对吹灰器各部件提供支承，而且还可以起到防尘、防雨等保护作用，此外钢梁还作为跑车的轨道。
跑车是驱动吹灰器进出锅炉的装置，它通过驱动与其连在一起的长枪管穿过壁盒进出锅炉，壁盒起防止锅炉烟气泄漏的作用，吹灰蒸汽通过一个不锈钢供给管供给长枪管，两者之间装设了填料密封，以防跑车在运行中吹灰8蒸汽泄漏，跑车装置沿支架上的滚轮移动，滚轮既起导向作用，又起支承长枪管等吹灰器部件的重量。
长枪管是一个带双喷咀的长管，它一端与跑车相连接，另一端通过支架支承，长枪管随跑车的进退作顺时针和逆时针旋转运动。长枪管喷咀为180度反向布置，它通过焊接与长枪管连在一起。
提升伐是吹灰器中一个重要部件，该伐为机械启闭，它位于吹灰器后端部，开关该伐是通过吹灰器跑车的行程自动控制的，当长枪管达到吹灰位置时，机械机构使提升伐自动开启；当吹灰器退回到不吹灰位置时，机械机构又使提升伐自动关闭。
长枪吹灰器工作原理及吹灰过程该吹灰器的工作原理是利用高压高温蒸汽通过提升伐经旋转的长枪管再经喷嘴喷射到锅炉受热面上，清除受热面的积灰结焦。每只喷嘴的运动轨迹是一条螺旋线。本吹灰器采用双喷嘴，双喷嘴与单喷嘴相比，其喷射密度大，同一个行程，其对受热面的清扫次数多一次，因此可以有效的清扫受热面的积灰结焦，提高了吹灰效果。长枪吹灰器为电动吹灰器，可近操、远操和程控。
长枪吹灰器启动，电流接通，马达驱动跑车沿钢梁上两侧的导轨带着长枪管一起前进，当喷嘴进入锅炉时，跑车上的机械机构打开提升伐，开始吹扫循环，跑车继续带着长枪管旋转前进，直至达到吹灰行程顶端，此时，跑车马达将反转，同时带着长枪管做后退运动，直至喷嘴接近锅炉内壁时，机械机构自动关闭提升伐，而跑车则继续做后退运动直至退足位置，此时限位开关接通，驱动马达停转，这就完成了一个吹灰循环。
2、IR-3D型炉膛吹灰器的结构和工作原理
炉膛吹灰器的结构
炉膛水冷壁吹灰器是一种带单旋转喷嘴的短行程回转式吹灰器，用于清扫锅炉水冷壁上的积灰，它主要由带锁定装置和供给管的鹅颈管、驱动单元、前部支架、主齿轮盒、导向杆以及螺旋管及法兰等组成。
鹅颈管是水冷壁吹灰器的基本单元，它既起吹灰器支架作用，又起吹灰介质连接通道的作用，供给管与鹅颈管采用螺栓连接，而锁定装置通过销子与鹅颈管相连，锁定装置下部通过销子与提升伐相连，其形状如一个弧型钩子，正常运行时，其头部与螺旋管表面有一定间隙，提升伐通过弹簧紧力处于关闭状态，当吹灰器进入炉膛后，锁定装置的头部被抬高，通过下部销子带动提升伐杆一起向上，打开提升伐，当吹灰器退出炉膛后，锁定装置通过弹簧力向下移动并关闭提升伐。IR-3D型炉膛吹灰器的提升伐座是与鹅颈管浇铸成一体的，其动作原理与IK-545B型吹灰器基本相同。
炉膛吹灰器的原理及吹灰过程
炉膛吹灰器为电动吹灰器，可近操、远操和程控。当马达通电后，由马达驱动蜗杆蜗轮，再由蜗轮带动螺旋管和偏心法兰运动，由于螺旋螺距为5英寸，而其行程约10.5英寸，所以它必须使驱动齿轮旋转2圈才能带动螺旋管做进或退运动，偏心法兰槽沿着导向杆运动是为了防止螺旋管和偏心法兰转动。
当螺旋管达到其行程端点，偏心法兰槽脱开导向杆并转过弹簧压爪。螺旋管、偏心法兰以及喷嘴将顺时针旋转进入吹灰循环，偏心法兰脱开锁定器，打开提升伐，完成吹灰转数后，控制回路将马达反转，并驱动齿轮按逆时针方向转动，直至偏心法兰槽。啮合弹簧压爪，压爪限制了螺旋管进一步转动，而使螺旋管和偏心法兰沿导向杆退回到起始位置。
当螺旋管达到起始位置时，偏心法兰的槽口再脱开导向杆，使螺旋管做进一步逆时针旋转，直至和限位开关接触，吹灰器停转。
3、IK-AH-500型空预器吹灰器的结构和工作原理
空预器吹灰器的结构
空预器吹灰器是一种以蒸汽为清扫介质的可移动多喷咀吹灰器，主要用于空预器的吹灰，它主要由钢梁、跑车、长枪管、提升伐、驱动单元等组成。
与长枪吹灰器一样，其钢梁除作为跑车轨道外，还承受吹灰器的重量，同时，钢梁的顶蓬还起防尘、防雨作用。
薄膜控制的提升伐是该吹灰器与长枪吹灰器的主要区别，该伐布置在吹灰器外端部，动作由仪用气控制，这种伐的开关是控制盘操作电磁伐来自动控制的。
空预器吹灰器的工作原理及吹灰过程
空预器吹灰器为电动吹灰器，可近操、远操和程控。当吹灰器启动后，马达驱动跑车和长枪管向前移动，同时电磁伐充电，仪用气驱动提升伐开启使吹灰蒸汽被引入喷咀，空预器吹灰器共有6只喷咀。长枪管在向前移动中对空预器进行吹灰，当长枪管达到完全伸足位置时，跑车上的位置脱扣装置使前限位开关动作，马达反转，电磁伐失电，关闭提升伐，切断吹灰蒸汽，并将此信号传送到控制盘，以便于启动下一个清扫顺序。通过前后限位开关反复动作，实现对空预器的吹扫，吹扫时间结束中断吹扫。当长枪管退回到它的起始位置时，脱扣装置使后限位开关动作，切断马达电源。
随着锅炉容量的增大，吹灰器的数量也不断增加，对于大型煤粉锅炉，通常装有一百多台各种型式的吹灰器，控制方式也由原来的单台独立控制转向程序控制或DCS控制，这不但减轻了运行人员的工作负担，而且也提高了吹灰器的吹灰效果和减少了蒸汽消耗，从而改善了锅炉运行的安全性和经济性。吹灰器的程控又分为全程控和部分程控。全程控即所有的吹灰器及其相关阀门都按顺序全部投入程控，程控系统一旦启动，各吹灰器和控制阀均自动投入工作，这是一种大系统程控。部分程控即按需要将部分吹灰器及其相关的控制阀投入程控，是一种小系统程控。有些高度自动化的机组，其吹灰系统作为一个子系统与机组的计算机控制系统相连接，实现吹灰系统的DCS控制，可按时按规定或根据需要自动投入吹灰系统，无需运行人员发出指令。目前，我厂一号机组吹灰系统为程序控制。
2008年上半年，利用二号机组A修机会将二号机组吹灰系统由PLC控制改为现在的DCS控制。改造在忠于“原著”、简化操作、智能监控、易于维护的基础上进行，画面、操作习惯与一号机组保持一致。改造后吹灰系统画面报警、监控内容更丰富，值班员不用离开座位就可监视吹灰器运行状态。
四、本厂吹灰器的布置
1、吹灰器运行超时：吹灰器超过正常吹灰时间时，则吹灰程序自动停止并报警，直到运行人员按下报警确认按钮，程序才继续进行。
2、吹灰器过流：吹灰器工作电流超出额定电流，电流继电器动作，发出报警，吹灰器自动返回，吹灰程序暂停运行，直到运行人员按下报警确认按钮，程序才继续进行。
3、吹灰器过载：如果吹灰器过流，则电流继电器动作，试图退出吹灰器，以保护吹灰器枪管；但是过流持续存在，那么热继电器动作，发出过载报警，程序中止运行，驱动回路电源切断，电动机停止运转，保护电动机。吹灰器过载报警发出，必须派人就地手动退出该吹灰器，将该吹灰器所对应的热继电器复位。过载报警消失后，程序将从断点继续进行.
4、故障报警：当锅炉出现MFT事故时，吹灰器自动退出运行。当两侧吹灰器都退回到位后，吹灰程序自动停止。
七、 吹灰器的启、停及运行 吹灰器的运行方式
1、吹灰器的正常运行方式是根据锅炉烟气流程，按以下顺序进行，即:
a、空气预热器
b、水冷壁
c、对流受热面
d、空气预热器
2、对于对流受热面，除按以上顺序进行吹灰外，还可以通过局部编程，对某些对流受热面进行吹灰。
八、吹灰系统启动前检查
1、检查吹灰器的检修工作已结束，工作票终结，或有试转单。
2、检查吹灰系统蒸汽门开启，吹灰蒸汽压力正常，压力调节阀完好，控制方式在自动。
3、检查水冷壁、烟道吹灰蒸汽系统及空预器吹灰蒸器汽系统各疏水温度设定在规定值内，疏水门(控制气阀)开启。
4、检查所有吹灰器均在退足位置。
5、检查吹灰系统及吹灰器各压力表完整，压力表一次门开启。
6、检查确认所有吹灰器的动力电源及控制电源送上。
7、检查所有吹灰程序符合规定要求。
