湖北馳洲吹灰器原理及控制系統(tǒng)介紹
鍋爐/水冷壁/吹灰/自動控制
1 引言
        對燃煤鍋爐而言,爐膛燃燒水冷壁結(jié)焦,高溫過熱器及再熱器掛焦,尾部受熱面積灰是常見的不可避免的現(xiàn)象。結(jié)焦嚴(yán)重時,會使過熱器、再熱器、省煤器、空預(yù)器傳熱效率降低,鍋爐排煙溫度升高,鍋爐效率降低;受熱面結(jié)焦、積灰還會引起受熱面超溫,加劇受熱面腐蝕,縮短受熱面壽命,嚴(yán)重時會影響鍋爐的正常運(yùn)行,甚至影響到巡檢人員的人身安全。一般情況下,鍋爐的受熱面受到污染后,其熱效率將降低1%--2.5%,排煙溫度將升高十幾度,因此,有效的鍋爐吹灰控制技術(shù)越來越引起發(fā)電企業(yè)的重視。 
        目前國內(nèi)在鍋爐設(shè)計時均配有一定數(shù)量的吹灰器,常用的吹灰器有蒸汽吹灰器、燃?xì)饷}沖激波吹灰器、聲波吹灰器。本文介紹一種水力吹灰器控制系統(tǒng),主要用于水冷壁吹灰。效果非常顯著。2 吹灰器及工作原理

2.1 爐膛吹灰器結(jié)構(gòu) 

圖1  爐膛吹灰器結(jié)構(gòu)圖

      爐膛吹灰器是為清潔墻式受熱面而設(shè)計的,其基本元件是一個裝有兩個文丘里噴嘴的噴頭。當(dāng)吹灰器從停用狀態(tài)啟動后,噴頭向前運(yùn)動,到達(dá)其在水冷壁管后的吹掃位置;同時閥門打開,噴頭按所要求的吹掃角度旋轉(zhuǎn)。噴頭旋轉(zhuǎn)完規(guī)定的圈數(shù)后,吹掃介質(zhì)的供給被切斷,同時噴頭縮回到在墻箱中的初始位置。噴頭的前后和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過螺旋管實(shí)現(xiàn)的。
2.1.1 吹灰器驅(qū)動
        吹灰器由電機(jī)及減速箱驅(qū)動。減速箱采用交流電機(jī)。兩個限位開關(guān)用于控制螺旋管的往復(fù)運(yùn)動和吹掃回轉(zhuǎn)。
2.1.2 螺旋管、內(nèi)管和開閥機(jī)構(gòu)
        螺旋管沿固定的內(nèi)管作前后往復(fù)運(yùn)動。噴頭安裝在螺旋管的前端。螺旋管后端是填料盒,把螺旋管和內(nèi)管間的環(huán)形空間密封起來,避免吹掃介質(zhì)泄漏。用固定在填料盒外殼上的凸輪盤來開閉閥門。凸輪盤是按吹灰器安裝位置所規(guī)定的吹掃角度來設(shè)計的。如果以后需要變更吹掃角度,凸輪盤還可以調(diào)換。
2.1.3 噴頭
        噴頭用耐熱不起皮鋼制造。通常噴頭有兩個相對的文丘里噴嘴,可以斜吹墻式受熱面。吹灰器停用時,噴頭在墻箱內(nèi)得到保護(hù)。
2.1.4 介質(zhì)
      吹灰器使用的介質(zhì)為蒸汽和水,我們這里采用水。

蒸汽吹灰器的缺點(diǎn):
(1) 吹灰耗費(fèi)蒸汽,降低了煙氣露點(diǎn),增加了鍋爐補(bǔ)給水。 
(2) 吹灰只能清除所吹到的受熱面,吹灰有死角。 
2.1.5 水力吹灰器
        水力吹灰器將高壓水柱噴射沖擊到爐膛壁面的灰焦上,產(chǎn)生比較大的溫度應(yīng)力,水急劇汽化產(chǎn)生輕微爆炸及水流的沖擊力,將鍋爐結(jié)焦和積灰清除干凈。水力吹灰器以水為介質(zhì),由于水相對于灰渣的溫度相差較大,在灰渣縫隙中猛烈汽化時產(chǎn)生的壓力可將灰渣松動,而且水流的動量比蒸汽大得多,可以輕松將灰渣沖掉[3]。

3 控制系統(tǒng)組成
        每臺爐安裝吹灰器為10幾臺---100多臺不等,本系統(tǒng)使用了22臺水力吹灰器(短吹),其中一層標(biāo)高25米處安裝10臺,二層標(biāo)高31米處安裝7臺,三層標(biāo)高39米處安裝5臺。水力除灰系統(tǒng)配備兩臺水力吹灰泵,一臺運(yùn)行一臺備用,變頻控制,安裝于0米處,管道沿消防水管道等布置到鍋爐四周,水力吹灰器控制系統(tǒng)主機(jī)放置在集控電子間,控制畫面顯示器放置于主控室控制臺附近。在疏水主管線上安裝電動閥門及壓力變送器,閥門及水力吹灰器可以在就地電控柜上布置于標(biāo)高10米處手動操作,也可通過PLC控制遠(yuǎn)程程控操作。水力吹灰系統(tǒng)工藝簡圖如圖2所示。 

圖2  水力吹灰系統(tǒng)圖

        該系統(tǒng)硬件由施耐德quantum系列PLC主控制器(冗余系統(tǒng))、計算機(jī)、現(xiàn)場儀表、電控系統(tǒng)等組成。吹灰器水源水壓控制采用變頻器完成,系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)吹灰器的程序控制及遠(yuǎn)方選線操作,能對故障吹灰器進(jìn)行跳步操作,并能判斷吹灰器故障類型,根據(jù)不同的故障類型,作出相應(yīng)的報警[2]。

4 控制策略
4.1 控制功能
         吹灰程控系統(tǒng)有4種運(yùn)行方式:模擬運(yùn)行、集中自動、集中手動和就地手動方式。這4種運(yùn)行方式可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇或者在程序中操作選擇,并且4者之間是互鎖的。系統(tǒng)具有吹灰器組列選擇功能(即所有吹灰器按燃燒區(qū)段分為若干組,能實(shí)現(xiàn)選組吹灰及跳組吹灰),同時還具有對單臺吹灰器跳臺吹灰的置位、復(fù)位和驗(yàn)證功能;具有程序暫停\恢復(fù)功能;當(dāng)一臺PLC主控器發(fā)生故障時,能自動切換到另一臺PLC主控器運(yùn)行,保證系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。
4.1.1 模擬運(yùn)行
        模擬運(yùn)行時脫開所有就地參控設(shè)備,模擬程序運(yùn)行。在此狀態(tài)下,“動力電源通”指示燈應(yīng)熄滅,各閥門指示燈應(yīng)為其初始狀態(tài)。操作方法:將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“模擬”狀態(tài),選擇相應(yīng)的吹灰器列組,按下程序啟動按鈕,則模擬運(yùn)行開始,各設(shè)備指示燈按序點(diǎn)亮。
4.1.2 集中手動
        將方式選擇開關(guān)撥到“集中手動”位置,選擇受控設(shè)備,再按“手動啟動”按鈕,若顯示電流表有正常電流指示或相應(yīng)的指示燈亮,則啟動完畢。
4.1.3 自動運(yùn)行
        將方式選擇開關(guān)撥到“自動”位置,選擇所要投入的吹灰器組列,按下程序啟動按鈕,程序?qū)⒏鶕?jù)此刻的條件來選擇相應(yīng)的吹灰工藝流程,指揮整個吹灰系統(tǒng)自動運(yùn)行。
4.1.4 就地手動
        將電控柜上轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到“就地手動”位置,通過吹灰器上的操作按鈕在就地操作吹灰器工作,此方式一般在吹灰器檢修或調(diào)試時使用。
4.2 聯(lián)鎖和保護(hù)功能
1) 吹灰介質(zhì)參數(shù)不正常(壓力低、壓力高等情況)時,系統(tǒng)有聲光報警,程序暫停,工作的吹灰器自動退出,不允許進(jìn)一步操作,待介質(zhì)參數(shù)恢復(fù)正常后程序繼續(xù)運(yùn)行。
2) 當(dāng)吹灰器前進(jìn)吹灰超過正常時間時,程控裝置將使之后退,若后退超時,則自動停止程序運(yùn)行并發(fā)出聲光報警,直到運(yùn)行人員消除故障并按下報警復(fù)位按鈕后,程序才能繼續(xù)運(yùn)行。
3) 如果吹灰器持續(xù)過載,則熱繼電器動作,發(fā)出過載聲光報警信號,程序中止運(yùn)行,驅(qū)動電源切斷,迫使馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn),以保護(hù)電機(jī)。
4) 在啟動吹灰器脈沖信號發(fā)出7s后,吹灰器后退行程開關(guān)仍未脫開,則該吹灰器伸出失敗并閃光報警,中斷程序。
4.3 顯示操作功能
        吹灰程控系統(tǒng)采用計算機(jī)作為上位機(jī),人機(jī)界面為觸摸屏圖形方式實(shí)現(xiàn),以鍋爐模擬圖顯示吹灰系統(tǒng)所有參控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和有關(guān)的報警信號。在程序運(yùn)行中,閥門狀態(tài)及投入吹灰器的運(yùn)行狀態(tài)都應(yīng)在顯示屏上顯示,若出現(xiàn)故障報警,相應(yīng)的指示燈應(yīng)亮。
        控制系統(tǒng)流程圖如圖4所示。

圖4  控制系統(tǒng)流程圖

5  結(jié)束語
        火電廠鍋爐吹灰裝置采用微機(jī)PLC程控, 減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度, 同時也提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和自動化水平,該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),功能齊全,使用安全可靠,有明顯優(yōu)越性和應(yīng)用價值。該系統(tǒng)于已在很多電廠投入使用。系統(tǒng)運(yùn)行情況良好,可提高鍋爐熱效率3%,節(jié)省大量的煤;節(jié)省人力,減少故障的間接效益更為突出。