直流鍋爐蒸汽吹管工藝的改進(jìn)

1.神華國(guó)華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司；2.河南電力建設(shè)調(diào)試院

摘要：根據(jù)超臨界直流鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)常用的兩類(lèi)啟動(dòng)系統(tǒng)的鍋爐吹管工藝優(yōu)缺點(diǎn)的分析和比較，提出了超臨界直流鍋爐優(yōu)化吹管策略。改進(jìn)后的直流鍋爐吹管方法不但增強(qiáng)了吹洗效果，而且縮短了鍋爐吹管試運(yùn)時(shí)間，降低了穩(wěn)壓吹管試運(yùn)燃油消耗，保證直流鍋爐穩(wěn)壓吹管安全運(yùn)行，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：超臨界；直流鍋爐；蒸汽吹管；技術(shù)改進(jìn)

1前言

鍋爐吹管是在新建火電機(jī)組投運(yùn)前必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作，對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行的安全性有重要意義。鍋爐蒸汽系統(tǒng)吹掃可以清除在制造、運(yùn)輸、保管、安裝過(guò)程中殘留在過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)及蒸汽管道中的各種雜物，如砂粒、石塊、旋屑、氧化鐵皮等，防止機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中過(guò)熱器、再熱器爆管和汽機(jī)通流部分損傷，有效改善機(jī)組運(yùn)行期間的蒸汽品質(zhì)。

直流鍋爐吹管主要有降壓吹管和穩(wěn)壓吹管兩種方法。降壓吹管是指鍋爐事先維持一個(gè)較高的吹管壓力，然后迅速全開(kāi)臨時(shí)吹管門(mén)，利用降壓過(guò)程中鍋爐蓄熱閃蒸產(chǎn)生的大量蒸汽，短時(shí)間高速?zèng)_洗蒸汽管路。這種方法僅需要開(kāi)閉臨時(shí)吹管門(mén)和保持鍋爐水位等操作，操作簡(jiǎn)單，對(duì)控制系統(tǒng)要求不高，但每次沖管的有效時(shí)間很短，吹管次數(shù)多，操作頻繁，對(duì)臨控門(mén)的要求高，燃油用量大，多次吹管易造成管道熱應(yīng)力疲勞，影響管道壽命。穩(wěn)壓吹管是在鍋爐的蒸汽參數(shù)比較穩(wěn)定的情況下進(jìn)行的，吹管時(shí)吹管臨控門(mén)全開(kāi)，給水在鍋爐水冷壁中連續(xù)蒸發(fā)，連續(xù)不斷地沖洗蒸汽管道。這種吹管方法吹掃能力增強(qiáng)，吹管次數(shù)少，機(jī)組試運(yùn)范圍大，節(jié)約燃油，但對(duì)控制系統(tǒng)要求較高，若操作不當(dāng)，易造成鍋爐滅火和受熱面管壁超溫等事故。通過(guò)諸多方面比較，可以看出，直流爐吹管以穩(wěn)壓吹管為宜。但如何提高吹管系統(tǒng)的可靠性，預(yù)防鍋爐滅火和受熱面超溫事故，仍需要做進(jìn)一步研究。

本文根據(jù)多年的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合孟津2×600MW超臨界機(jī)組實(shí)際情況，對(duì)鍋爐穩(wěn)壓吹管方法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，克服了上述缺點(diǎn)，使穩(wěn)壓吹管順利進(jìn)行。

2直流鍋爐吹管系統(tǒng)簡(jiǎn)介

到目前為止，河南省已經(jīng)投產(chǎn)的20余臺(tái)600MW級(jí)直流鍋爐基本上有兩種爐型：一種是DG-1900/25.4-Ⅱ型，一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行的本生直流鍋爐，單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型露天布置。另一種是HG-1950/25.4-YM型超臨界燃煤變壓運(yùn)行直流爐、單爐膛、光管螺旋管圈水冷壁、一次再熱、平衡通風(fēng)、前后墻對(duì)沖燃燒、半露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。這兩種鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)都設(shè)計(jì)了內(nèi)置式啟動(dòng)分離器，分離器布置在鍋爐的前部上方，其進(jìn)口為水冷壁出口匯集箱，下部與儲(chǔ)水罐相連。鍋爐的汽水流程以?xún)?nèi)置式汽水分離器為界設(shè)計(jì)成雙流程的鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)是否設(shè)計(jì)有爐水循環(huán)泵，在吹管過(guò)程中水循環(huán)有所不同。

3吹管工藝的改進(jìn)

針對(duì)目前穩(wěn)壓吹管方法的存在一些問(wèn)題，提出了改進(jìn)的穩(wěn)壓吹管方法，即用分離器在微濕態(tài)狀態(tài)下的蒸汽穩(wěn)壓吹管方法，并設(shè)計(jì)出了適用于微濕態(tài)吹管的控制回路。主要考慮了以下幾點(diǎn)。

3.1微濕態(tài)吹管原理

根據(jù)儲(chǔ)水箱水位與361閥開(kāi)度對(duì)應(yīng)關(guān)系，適當(dāng)控制給水流量，保持儲(chǔ)水箱水位在合適的高度，恰當(dāng)控制361閥的開(kāi)度，使鍋爐汽水分離器微濕態(tài)運(yùn)行，保證了鍋爐整個(gè)水冷壁內(nèi)工質(zhì)處于欠飽和狀態(tài)，有效避免了水冷壁過(guò)熱超溫現(xiàn)象。

3.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

給水控制。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，由于動(dòng)力汽源問(wèn)題，試運(yùn)期間只能夠啟動(dòng)一臺(tái)汽動(dòng)給水泵。因此，電動(dòng)給水泵可與汽動(dòng)給水泵并列運(yùn)行，用流量自動(dòng)平衡方式匹配兩泵的出力。給水泵再循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)可設(shè)為自動(dòng)方式，或手動(dòng)放在50%位置，大流量時(shí)關(guān)閉再循環(huán)閥。儲(chǔ)水箱水位控制系統(tǒng)（361閥控制）設(shè)為自動(dòng)。主給水旁路投自動(dòng)。

燃燒控制。燃料量控制在72 t/h ～150 t/h標(biāo)準(zhǔn)煤，對(duì)應(yīng)于蒸汽流量400 t/h～900 t/h。燃燒控制的主要要點(diǎn)是把握水煤比合適。首先有一個(gè)大致的匹配比例，然后根據(jù)儲(chǔ)水箱水位適當(dāng)調(diào)節(jié)給水量。

通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)改進(jìn)，在鍋爐吹管期間，保證自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入，對(duì)穩(wěn)定鍋爐運(yùn)行，減少鍋爐滅火，特別是由于給水流量低鍋爐滅火，起到很大作用，為鍋爐穩(wěn)壓吹管奠定基礎(chǔ)。

微濕態(tài)控制。按照直流鍋爐特點(diǎn)，穩(wěn)壓吹管時(shí)由于蒸發(fā)量超過(guò)30%BMCR，鍋爐運(yùn)行應(yīng)該進(jìn)入到直流狀態(tài)。根據(jù)儲(chǔ)水箱水位與361閥開(kāi)度成比例關(guān)系，適當(dāng)控制給水流量，保持儲(chǔ)水箱水位在合適的高度，使361閥有一個(gè)微小的開(kāi)度，使鍋爐汽水分離器呈微濕態(tài)運(yùn)行，保證了鍋爐整個(gè)水冷壁內(nèi)工質(zhì)處于欠飽和狀態(tài)，有效避免了水冷壁溫超溫現(xiàn)象。

3.3加強(qiáng)壁溫監(jiān)視

吹管期間，除了必要地改進(jìn)控制措施外，還需要加強(qiáng)受熱面壁溫監(jiān)視，且設(shè)置專(zhuān)門(mén)監(jiān)視員，一旦發(fā)現(xiàn)有超溫現(xiàn)象，馬上采取必要措施。

4應(yīng)用舉例

圖1 吹管系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

以某發(fā)電公司2×600MW機(jī)組為例進(jìn)行了驗(yàn)證。吹管系統(tǒng)圖如圖1所示。在機(jī)組調(diào)試過(guò)程中采用微濕態(tài)穩(wěn)壓吹管方法，分兩個(gè)階段。第一階段吹掃后，拆除集粒器進(jìn)行第二階段吹管。主要考慮因素如下：

吹管流程。超臨界直流鍋爐吹管流程為：分離器 →各級(jí)過(guò)熱器 →過(guò)熱器出口集汽集箱 →主蒸汽管道 →主汽門(mén)臨時(shí)假閥 →臨時(shí)管 →臨時(shí)控制閥 →臨時(shí)管（集粒器）→冷段再熱管路 →各級(jí)再熱器 →熱段再熱管路 →中壓主汽門(mén)臨時(shí)假閥 →臨時(shí)管（靶板）→消音器 →排大氣。

吹管壓力計(jì)算。由于鍋爐BMCR工況與汽機(jī)VWO工況對(duì)應(yīng)，吹管參數(shù)計(jì)算結(jié)合鍋爐BMCR工況與汽機(jī)VWO工況下的有關(guān)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)。

過(guò)熱器壓降 1.79MPa（BMCR）

再熱器壓降 0.19MPa（BMCR）

主汽管道壓降1.20MPa（VWO、BMCR）

冷段壓降0.19MPa（VWO、BMCR）

熱段壓降 0.12MPa（VWO、BMCR）。

主汽門(mén)、臨控門(mén)、中聯(lián)門(mén)、臨時(shí)管道壓降 0.5MPa（估算）。

按《吹管導(dǎo)則》，整個(gè)吹管流程平均吹管系數(shù)選取1.4，中聯(lián)門(mén)排汽背壓假定為0.50MPa。

管道壓降為：

分離器壓力為：

第一階段吹管。鍋爐在完成必要吹管準(zhǔn)備后，逐步增加燃料，并開(kāi)大臨控門(mén)開(kāi)度，直到分離器壓力升至6.1MPa，吹管系數(shù)滿(mǎn)足吹管要求，維持臨控門(mén)不變，吹管開(kāi)始，吹洗40min～60min后（視凝汽器補(bǔ)水情況），鍋爐降壓，逐步關(guān)臨控門(mén)，分離器壓力降到2MPa時(shí)，全關(guān)臨控門(mén)，鍋爐熄火。鍋爐吹管時(shí)需4套制粉系統(tǒng)投入運(yùn)行。吹管結(jié)束后，鍋爐停爐冷卻，在下次點(diǎn)火前要求過(guò)熱器、再熱器金屬溫度降低到200℃以下，停爐期間鍋爐全面放水。

第二階段吹管。拆除集粒器，并恢復(fù)系統(tǒng)準(zhǔn)備第二階段吹管，開(kāi)始第二階段吹管。第二階段吹管具體操作同第一階段相同。

在吹管過(guò)程中，控制系統(tǒng)投入可靠穩(wěn)定，鍋爐燃燒穩(wěn)定，蒸汽受熱面管道未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，鍋爐蒸汽吹管工作順利完成。

5結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)鍋爐吹管過(guò)程的控制方案，有效避免了吹管時(shí)鍋爐頻繁滅火現(xiàn)象的發(fā)生，保證直流鍋爐穩(wěn)壓吹管安全運(yùn)行；采用微濕態(tài)穩(wěn)態(tài)鍋爐吹管方法，保證了吹管效果，縮短了鍋爐吹管時(shí)間，節(jié)降低了燃油消耗；通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)視手段，有效避免鍋爐燃燒受熱面超溫現(xiàn)象。本文敘述方法具有一定實(shí)用價(jià)值，可為同類(lèi)型鍋爐吹管時(shí)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔明儒主編.火電機(jī)組啟動(dòng)蒸汽吹管導(dǎo)則.北京：中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部，1998

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