超超臨界鍋爐降壓吹管與穩(wěn)壓吹管的對比

陳文林，寧獻武，李永剛

(神華國華綏中發(fā)電有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

為了清除機組在制造、運輸、保管、安裝過程中以及經(jīng)化學清洗后殘留于過熱器、再熱器及蒸汽管道內(nèi)的各種雜物 (沙粒、石塊、鐵屑、焊渣、氧化鐵皮及其它雜物等)，防止機組運行中過熱器、再熱器堵塞爆管和汽機通流部分損傷，改善機組啟動后汽水品質(zhì)，提高機組的安全性和經(jīng)濟性，必須對新機組的熱力系統(tǒng)進行蒸汽吹管，這也是新機組投產(chǎn)前的一項關(guān)鍵步驟。然而吹管方式的選擇也是至關(guān)重要，必須結(jié)合各自電廠的特點，選擇合適的吹管方式，方能保證蒸汽吹管及后續(xù)工作的順利進行［1］。

1 機組概況

1.1 設備概況

A、B電廠超超臨界1 000 MW機組鍋爐均為東方鍋爐 (集團)股份有限公司制造的高效超超臨界參數(shù)變壓直流爐，為單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、前后墻對沖燃燒、運轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。

旁路系統(tǒng)均為一級大旁路，啟動系統(tǒng)為帶爐水循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動系統(tǒng)，水冷壁由下部帶內(nèi)螺紋的螺旋環(huán)繞管圈和上部垂直水冷壁構(gòu)成，中間設置混合集箱。垂直水冷壁出口進入水冷壁出口混合集箱，經(jīng)引入管引入2臺汽水分離器，分離出來的水進入儲水罐，經(jīng)內(nèi)置爐水循環(huán)泵 (BCP)送回省煤器入口，蒸汽則依次經(jīng)頂棚管、后豎井/水平煙道包墻、低溫過熱器、屏式過熱器至高溫過熱器。鍋爐過熱器減溫水來自省煤器出口，再熱器減溫水來自給水泵中間抽頭。

1.2 蒸汽吹管范圍

A、B電廠由于鍋爐為同型式型號，因此蒸汽吹管的范圍也相同。

a． 從分離器到末級過熱器出口集箱的過熱器系統(tǒng)。包括從分離器至高過出口集箱出口，包括頂棚過熱器，水平煙道包墻過熱器，前、后、側(cè)墻和分隔墻過熱器，低溫過熱器，屏式過熱器，高溫過熱器以及過熱器間的連接管及集箱。

b． 主蒸汽管道。

c． 冷段再熱器管道。

d． 從冷段再熱器入口集箱到熱段再熱器出口集箱的再熱器系統(tǒng)。

2 蒸汽吹管方式

國內(nèi)外目前降壓蒸汽吹管方式和穩(wěn)壓蒸汽吹管兩種方式均有實際應用的業(yè)績，這兩種方法各有優(yōu)缺點，究竟哪種方式好，一直存在著分歧，因此降壓和穩(wěn)壓相結(jié)合的吹管方式在國內(nèi)也逐漸開始應用。

降壓吹管是指鍋爐吹管的控制門在關(guān)閉狀態(tài)，然后鍋爐點火在濕態(tài)運行狀態(tài)下，維持一個較高的壓力，然后迅速全開吹管控制門，利用降壓過程中鍋爐蓄熱閃蒸產(chǎn)生的大量蒸汽，短時間高速沖洗蒸汽管路，從而實現(xiàn)對鍋爐受熱面的吹掃。

穩(wěn)壓吹管是在吹管控制門保持全開或一定開度的情況下，逐漸增加鍋爐的燃燒率直至轉(zhuǎn)干態(tài)運行，然后保持鍋爐的蒸汽壓力、溫度在穩(wěn)定狀態(tài)，利用不斷產(chǎn)生的蒸汽對鍋爐受熱面進行吹掃［1］。

3 吹管過程

3.1 A電廠吹管過程 (降壓吹管)

本次吹管從開始上水沖洗至吹管結(jié)束，第一階段共吹管46次，正式吹管38次，第一階段吹管過程中對過熱器一級和二級減溫水進行了2次反沖洗，然后對鍋爐全面放水冷卻，對臨時系統(tǒng)進行變更，第二階段共吹管106次，正式吹管98次，對再熱器事故減溫水管路反沖洗了3次。期間鍋爐水動力工況穩(wěn)定，鍋爐啟動系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、2臺汽動給水泵等均進行了帶負荷試運，一、二級減溫水，再熱器減溫水、再熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板、煙溫探針、空預器吹灰、暖風器系統(tǒng)等均經(jīng)歷了熱態(tài)運行，燃油系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、氣力除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)均連續(xù)運行。正式吹管期間每次吹管系數(shù)都達到了1以上，過熱器吹管有效持續(xù)時間為284 min，過熱器吹管系數(shù)最高為2.13，再熱器吹管有效持續(xù)時間為249 min，再熱器吹管系數(shù)最高為3.89。

3.2 B電廠吹管過程 (穩(wěn)壓吹管)

本次吹管從開始鍋爐上水沖洗至旁路吹管結(jié)束，鍋爐共試吹管3次，正式吹管5次，在吹管期間對旁路系統(tǒng)進行了3次吹掃，對過熱器和再熱器減溫水分別進行了吹掃，每次吹管完畢后均進行了帶壓放水，并對集粒器進行了清潔，其中有3次停爐冷卻時間超過20 h。期間鍋爐水動力工況穩(wěn)定，鍋爐啟動系統(tǒng)、微油點火系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)、4套制粉系統(tǒng)、2臺汽動給水泵等均進行了長時間的帶負荷試運，一、二級減溫水、再熱器減溫水、再熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板、煙溫探針、空預器吹灰、暖風器系統(tǒng)等均經(jīng)歷了熱態(tài)運行，燃油系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、氣力除灰系統(tǒng)、干除渣系統(tǒng)均連續(xù)運行。正式吹管期間每次吹管系數(shù)都達到了1以上，過熱器吹管有效持續(xù)時間為249 min，過熱器吹管系數(shù)最高為1.121 2，再熱器吹管有效持續(xù)時間為727 min，再熱器吹管系數(shù)最高為4.66。

4 2種吹管方式對比

4.1 工期與進度

降壓吹管一般分為兩階段進行，第一階段進行一次汽水系統(tǒng)的吹管，第二階段為一次汽、二次汽串聯(lián)的吹管，在第一階段與第二階段之間需要對臨時系統(tǒng)進行變更。而穩(wěn)壓吹管由于有效時間較長，蒸汽量比較充足，因此一次汽、二次汽系統(tǒng)一般串聯(lián)起來的吹管一次性進行，為了保證吹管效果，一般至少有1次不小于12 h的停爐冷卻。盡管降壓吹管次數(shù)多，但每次有效時間很短、持續(xù)時間短;而穩(wěn)壓吹管盡管吹管次數(shù)少，但每次持續(xù)有效時間較長，再加上臨時系統(tǒng)變更和停爐冷卻的時間，綜合來看，在總的工期方面降壓吹管略少于穩(wěn)壓吹管，當然這也和安裝單位潔凈化施工的程度有很大的關(guān)系。

降壓吹管所需要的燃燒率很低，投入系統(tǒng)較少，只需要投入1套制粉系統(tǒng)、甚至不投入制粉系統(tǒng)只投入燃油系統(tǒng)即可滿足吹管要求，對于除灰、除渣等系統(tǒng)要求也不高，因此在機組安裝后期，如果輔機部分系統(tǒng)的安裝進度滯后，而又急于吹管，選擇降壓吹管方式就不受輔機安裝進度的影響。

穩(wěn)壓吹管需要40%～50%的燃燒率，此時鍋爐已轉(zhuǎn)入干態(tài)運行，鍋爐的啟動部分操作已基本完成，所有鍋爐側(cè)輔機也基本都需要投入運行，同時對于配置30%容量以下電泵或沒有配置電泵的機組，至少需要投入1套汽動給水泵系統(tǒng)，如果小汽機沒有單獨配置凝汽器，那么機側(cè)的一些系統(tǒng)也要具備啟動條件，因此穩(wěn)壓吹管對于機組輔機的安裝進度要求相對較高，但也可以作為機組整套啟動的預演，提前對一些系統(tǒng)和設備進行考驗，如果能提前發(fā)現(xiàn)問題，在整套啟動之前解決，可以減少整套啟動的時間。

4.2 效果

吹管參數(shù)的選擇對于保證吹管系數(shù)、吹管效果至關(guān)重要，一般來說參數(shù)越高、效果越好，但對于降壓吹管與穩(wěn)壓吹管的效果究竟孰優(yōu)孰劣，業(yè)內(nèi)一直存在著分歧。

降壓吹管每次吹管壓力、溫度急劇改變引起的熱沖擊和動力沖擊有利于提高吹管效果，但是每次吹管的時間很短，吹管次數(shù)多，同時每次吹管，壓力溫度急劇變化構(gòu)成一次應力循環(huán)，對鍋爐元件造成一定隱性的壽命損耗。

穩(wěn)壓吹管吹管次數(shù)少，每次吹管持續(xù)時間長，對鍋爐啟動分離器水位、厚壁承壓部件的溫度交變應力、鍋爐爐水循環(huán)泵的擾動小，但正是這種持續(xù)的吹掃由于缺乏擾動，可能在一定程度上影響了吹管的效果。

通過表1可以看出，采用降壓吹管的效果要略好于穩(wěn)壓吹管，在時間上要比穩(wěn)壓吹管略短，但每次吹管壓力溫度急劇變化構(gòu)成一次應力循環(huán)，對鍋爐元件造成一定隱性的壽命損耗無法量化。另外鍋爐蒸汽吹管的效果和安裝單位潔凈化施工、吹管參數(shù)的控制、運行操作水平等多方面因素有關(guān)，不好用數(shù)據(jù)加以量化，只能說這2種吹管方式都可以應用在超超臨界鍋爐上。

4.3 資源消耗

降壓吹管由于利用降壓過程中鍋爐蓄熱閃蒸產(chǎn)生的大量蒸汽，短時間高速沖洗蒸汽管路，從而實現(xiàn)對鍋爐受熱面的吹掃。因此其燃燒率相對較低，消耗的除鹽水量也較少。

穩(wěn)壓吹管由于從點火至建立吹管參數(shù)期間，吹管控制門需要逐漸保持開啟狀態(tài)，因而不斷產(chǎn)生蒸汽并向外排出，因此要消耗大量的除鹽水及相對較多的燃料。

通過表2可以看出，降壓吹管和穩(wěn)壓吹管相比，需要消耗的燃料總量相差不多，但是對于不同機組配置不同的點火方式，消耗燃油和燃煤的比例就大不相同，因此在選擇吹管方式時要結(jié)合鍋爐點火方式全面考慮吹管的燃料成本。

其實穩(wěn)壓吹管和降壓吹管差別最大的是除鹽水的消耗，由于各廠除鹽水的供應能力不盡相同，通常成為1臺機組選擇吹管方式的重要因素，一些電廠由于沒有大的除鹽水儲水箱或制水能力不足等原因，僅出于減少除鹽水量消耗這一方面考慮，就放棄了穩(wěn)壓吹管而選擇了降壓吹管。

降壓吹管大部分時間消耗很少的除鹽水量，僅在吹管控制門開啟后才大量排汽、補水。相比之下穩(wěn)壓吹管由于吹管控制門開啟較早，只要鍋爐點火有蒸汽產(chǎn)生就會有除鹽水的消耗，而且隨著參數(shù)的

表1 不同吹管方式吹管效果對比

表2 不同吹管方式燃料消耗對比

逐漸提高，除鹽水的消耗量逐漸增大，當達到正式吹管參數(shù)以后，其除鹽水量消耗達到最大，如果不能保證有充足的除鹽水供應，可能沒有達到正式的吹管參數(shù)，就不得不停下來等待除鹽水的補充，白白浪費了燃料和除鹽水，因此除鹽水的補水能力是選擇吹管方式時需要考慮的一個重要因素。

4.4 運行操作

降壓吹管操作起來相對比較簡單，相對比較復雜的是開閉吹管控制門和保持鍋爐儲水罐水位。針對直流爐的特點，其汽水分離器儲水箱容積較小，維持控制水位較難，在開關(guān)臨沖門時水位極難控制，并且鍋爐閃蒸的大量蒸汽使得汽水分離器儲水箱水位迅速膨脹，形成虛假水位。因此就需要運行人員能夠做出準確的判斷，給水調(diào)節(jié)盡可能避免大幅操作，可以按照水位變化趨勢短時調(diào)整，一旦出現(xiàn)水位變化較快時應暫停甚至反向操作，直至控制住水位變化，但必須使得給水和蒸汽流量處于一個相對平衡的水平［2］。

穩(wěn)壓吹管操作相對比較復雜，需要一直增加直至鍋爐轉(zhuǎn)至干態(tài)運行，整個機組除了沒有汽輪機未沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機未并網(wǎng)外，其余系統(tǒng)基本上都已投運，相當于整個機組啟動的過程，因此操作相對比較多。穩(wěn)壓吹管鍋爐操作的重點是燃水比控制，在啟動初期差別不大，而在后期尤其是干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換前后，在增加燃料的同時需要保持合適的燃水比，這對于穩(wěn)定吹管參數(shù)、避免鍋爐受熱面超溫至關(guān)重要。

5 結(jié)論

a． 降壓吹管和穩(wěn)壓吹管兩種方式都可以在超超臨界鍋爐上應用。

b． 在工程實踐中應當根據(jù)工期與設備安裝進度、結(jié)合除鹽水補水能力、成本等多方面因素綜合考慮，合理選擇吹管的方式。

［1］ 寧獻武，孫 偉，李亞江．超超臨界1 000 MW機組鍋爐蒸汽吹管 ［J］．東北電力技術(shù)，2009，30(4):20－22．

［2］ 陳 恒，張 蕾．大容量超臨界600 MW機組蒸汽吹管技術(shù)的探討 ［J］．廣西電力，2006，29(5):33－36．