超超臨界機組鍋爐吹灰汽源安全性研究與優(yōu)化

劉海鵬　孔令忠　杜承德

摘 要：超超臨界機組吹灰氣源取自高壓汽源，運行中發(fā)生泄漏后，威脅人員設備安全，并且影響機組經(jīng)濟性，通過調(diào)研同類型機組和參數(shù)，將吹灰汽源改為低再出口，保證吹灰參攝，消除爐外吹灰汽源管道泄漏隱患，提高機組的經(jīng)濟性。為超超臨界百萬千瓦機組吹灰汽源的優(yōu)化和初始設計提供了安全性方面的借鑒。

關鍵詞：吹灰汽源；過熱器；裂紋

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.050

1 鄒縣發(fā)電廠超超臨界機組鍋爐吹灰器運行概況

鄒縣電廠#7機組1000MW鍋爐是東方鍋爐股份有限公司設計制造的高效超超臨界參數(shù)變壓直流爐，型號：DG3000/26.15-Ⅱ1型，于2006年12月投產(chǎn)，為國內(nèi)首批投產(chǎn)的超超臨界百萬千瓦機組。該時期鍋爐基本采用蒸汽吹灰系統(tǒng)，利用一定壓力和干度的蒸汽，通過吹灰器對受熱面進行積灰和結(jié)渣的清掃。

鄒縣#7鍋爐吹灰汽源設計取自高溫過熱器進口連接管，在B-MCR工況下此處的蒸汽壓力為26.5MPa，溫度為538℃，減壓閥后壓力為2MPa～3MPa，溫度250～350℃。因減壓閥前后差壓高達20MPa以上，減壓閥前焊縫承受較大的拉應力，同時因減壓站投停及減壓閥開關頻繁，減壓閥前焊縫同時承受較強的交變應力。因此在機組運行中減壓閥前焊縫易發(fā)生裂紋問題。#7爐投產(chǎn)以來，吹灰汽源減壓閥前焊縫多次發(fā)生過裂紋問題，修補后的焊縫隨運行時間的延長會發(fā)生再次裂紋，因該處焊縫為異種鋼焊接，頻繁的修復、熱處理影響該部位焊縫的安全運行，并且因過熱蒸汽壓力高達26.5MPa，運行中爐外高溫高壓蒸汽泄漏，處理過程不得不降低機組負荷并采取帶壓堵漏的辦法，嚴重威脅人身安全，并且采用未做功的過熱蒸汽減溫減壓后作為吹灰蒸汽，也影響機組經(jīng)濟性。

2 鍋爐吹灰汽源采取的優(yōu)化措施

鑒于上述原因，對1000MW鍋爐吹灰汽源的安全性進行研究并采取優(yōu)化措施。通過調(diào)研目前國內(nèi)投產(chǎn)的部分百萬千瓦機組，有直接采用再熱蒸汽作為吹灰汽源的運行經(jīng)驗，也有部分機組投運后將汽源由主蒸汽改為再熱蒸汽。對于采用壓力較低的再熱蒸汽作為吹灰汽源，著重以從節(jié)能的角度考慮和以“保障人身安全”為選取原則。在機組運行中，吹灰器需要根據(jù)鍋爐的運行情況定期投入，整個吹灰系統(tǒng)布置于爐外，提高爐外承壓部件的安全可靠性對于保證人身安全至關重要。同時汽源的選取還必須保證吹灰蒸汽的壓力、溫度、流量參數(shù)，才能保證吹灰器的安全運行，即吹灰器槍管不被燒損，且在達到吹灰效果的同時不對受熱面造成過度吹損。在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)部分采用低再入口蒸汽作為吹灰汽源的機組出現(xiàn)屏過區(qū)域吹灰器多支燒損的現(xiàn)象，分析主要原因為百萬機組爐膛寬，吹灰器長度過長，屏過區(qū)域爐膛溫度高，吹灰器管材質(zhì)量達不到設計要求，同時吹灰氣源雖能保證吹灰器的壓力、溫度要求，但由于吹灰流量不能保證導致吹灰器燒損。

對鄒縣電廠1000MW鍋爐再熱器系統(tǒng)原設計參數(shù)與實際運行中各符合段鍋爐再熱器有關運行參數(shù)進行綜合分析，按吹灰蒸汽過熱度大于100℃的要求，低溫再熱器入口汽溫346℃略偏低。低溫再熱器出口蒸汽溫度在500℃以上，與原汽源溫度基本相同，能滿足吹灰器的要求。低溫再熱器出口蒸汽壓力（60%～100%額定負荷）基本在2.7MPa～4.5MPa，能滿足吹灰器的參數(shù)要求。

因此決定將#7爐吹灰汽源由高溫過熱器入口優(yōu)化為低溫再熱器出口管道，接口位置確定在低溫再熱器出口混合集箱至高溫再熱器入口混合集箱導汽管，開孔位置在導汽管（爐后）正側(cè)面。這樣改動后保持蒸汽溫度基本不變（即不降低蒸汽的過熱度），汽源壓力降低80%，減小減壓閥前焊縫應力，提高了吹灰汽源的安全性，從而保障人身安全。從再熱器減溫水引一路水源作為吹灰蒸汽減溫水。

因再熱蒸汽壓力較過熱蒸汽低，為保證低負荷時段長伸縮吹灰器的正常投運，按照雙減壓站進行設計，在爐左和爐右對稱位置各布置一套減壓站。爐左減壓站供左側(cè)長吹和爐膛短吹汽源，爐右減壓站供右側(cè)長吹、空預器、GGH、脫硝吹灰汽源。同時為減小吹灰汽源管道阻力損失，保證吹灰流量，按照保證單臺吹灰器安全運行的蒸汽流量進行核算，將減壓站前汽源管道通流面積增大，管道規(guī)格由Φ114×24改為Φ133×10，同時將增加流量測點并引入DCS，以便對每只吹灰器的流量進行監(jiān)測，防止流量低造成吹灰器燒損。

3 鍋爐吹灰器改造后效果

吹灰汽源改造完畢后，適當提高了屏過區(qū)域吹灰壓力和流量，并根據(jù)各負荷段壓力，規(guī)定650MW以上投運高過、高再區(qū)域吹灰器。800MW以上方可投運屏過區(qū)域吹灰器，并連續(xù)監(jiān)視吹灰流量，有效防止吹灰器燒損。

吹灰汽源改造一年運行后，未發(fā)生吹灰汽源減壓閥前焊縫漏氣現(xiàn)象，并且屏過區(qū)域吹灰器未發(fā)生燒損現(xiàn)象，停爐后對爐內(nèi)受熱面檢查，僅有少量積灰現(xiàn)象。2015年同樣對#8爐吹灰氣源進行了改造，目前運行良好。

對于原設計采用過熱蒸汽作為吹灰汽源的超超臨界百萬千瓦機組鍋爐，將汽源優(yōu)化改移至低溫再熱器出口，保持蒸汽溫度基本不變（首先保證吹灰蒸汽的過熱度）。汽源壓力降低80%，通過雙減壓站設計、分區(qū)域供汽、縮短汽源管路長度、增大管路通流面積等措施保證吹灰器進汽壓力和流量。在保證吹灰器進汽參數(shù)符合要求的前提下，減小減壓閥前后壓差，提高減壓閥及前部管道的安全性，消除爐外吹灰汽源管道泄漏隱患，提高了工作人員的安全性。同時提高了機組的經(jīng)濟性。為同類型超超臨界百萬千瓦機組吹灰汽源的優(yōu)化和初始設計提供了安全性方面的借鑒。

參考文獻：

[1]鄒縣發(fā)電廠.1000MW集控運行規(guī)程.

作者簡介：劉海鵬（1976-），本科，工程師，主要從事：電站鍋爐運行、技術(shù)管理工作。endprint