1 000 MW超超臨界機組鍋爐停爐冷卻及真空法保養(yǎng)分析

祁積滿

(廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司 運行部, 廣東 惠州 516363)

1 000 MW超超臨界機組鍋爐停爐冷卻及真空法保養(yǎng)分析

祁積滿

(廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司 運行部, 廣東 惠州 516363)

通過對常規(guī)停爐冷卻方式及保養(yǎng)方案的分析研究,總結(jié)其在大容量高參數(shù)鍋爐上應(yīng)用的不足,采用滑參數(shù)停爐冷卻及真空干燥法完成1 000 MW超超臨界鍋爐的大小停爐檢修保養(yǎng)工作.該方法操作簡單,從多次的停爐割管檢查情況來看效果很好,具有較強的推廣性.

超超臨界機組; 停爐保養(yǎng); 真空法干燥

大型鍋爐正常大小修、停運及事故狀態(tài)下停爐檢修,都面臨鍋爐受熱面冷卻及保養(yǎng)問題,如果保養(yǎng)不當將會造成鍋爐受熱面腐蝕,給鍋爐的安全運行帶來諸多不利影響.鍋爐管屏腐蝕易造成機組啟動過程中汽水品質(zhì)變差,汽水系統(tǒng)沖洗時間延長,嚴重時會引起受熱面爆管事故,從而影響電廠的安全生產(chǎn).在保證鍋爐管材安全的前提下,釆用有效的停爐保養(yǎng)方法是勢在必行的舉措[1-3].在壓降、溫降允許范圍內(nèi),各電廠均采取加快鍋爐各受熱面的冷卻速度、在達到一定壓力時進行熱爐帶壓放水的方法,以減緩鍋爐各受熱面的氧化銹蝕速度.

1 常用停爐保養(yǎng)方式及存在的問題

某廠兩臺1 000 MW超超臨界壓力鍋爐由上海鍋爐廠生產(chǎn)制造,型號為SG-3093/27.46-M533,型式為∏型布置、單爐膛、一次中間再熱、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風、機械干式排渣,采用帶BCP泵的內(nèi)置式啟動分離系統(tǒng)、三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器;正壓冷一次風直吹式制粉系統(tǒng),并帶高、低壓兩級串聯(lián)旁路的超超臨界參數(shù)直流鍋爐.

在停爐時間少于1個月的情況下,大型鍋爐常用的停爐保養(yǎng)方法為熱爐放水余熱烘干法,即在鍋爐停運后,分離器出口壓力降至0.8 MPa,且汽水分離器出口溫度小于180 ℃,迅速放盡管內(nèi)存水,利用爐膛余熱烘干受熱面管屏.

某電廠1#和2#機組停爐保養(yǎng)方式均采用熱爐放水余熱烘干法保養(yǎng),在熱爐放水過程中,出現(xiàn)鍋爐管屏強烈振動的現(xiàn)象,經(jīng)分析研究可知,造成管屏振動的原因為:鍋爐停運以后,隨著鍋爐壓力的下降,垂直水冷壁和螺旋水冷壁存在溫差,且溫差高達135 ℃.由于存在溫差,導(dǎo)致熱爐放水過程中鍋爐管屏出現(xiàn)強烈振動.在遇到熱爐放水振動問題時,電廠嘗試熱爐放水時降低鍋爐壓力和溫差,但同樣出現(xiàn)新的問題:鍋爐停運后管屏內(nèi)部存水無法完全排凈,致使再次啟動過程中管屏內(nèi)積水,形成蒸汽阻塞,導(dǎo)致鍋爐點火后部分管屏之間溫差達到150 ℃.隨著主汽參數(shù)的升高,機組高低壓旁路開啟時,鍋爐管屏內(nèi)積水瞬間移動,導(dǎo)致過熱器壁溫瞬間溫降達到70～80 ℃/min,給機組運行帶來極大的安全隱患.

2 真空法保養(yǎng)及其優(yōu)點

2.1 真空法

真空法是指在鍋爐停運以后,不進行鍋爐汽水系統(tǒng)的熱爐帶壓放水,而是利用機組真空,通過高、低壓旁路,主、再蒸汽管道疏水閥,高、低壓加熱器危急疏水閥等,對機組整個汽水系統(tǒng)進行真空干燥處理.

真空法實施過程中,利用高低旁路控制主汽壓力下降速度為0.01 MPa/min,溫降速度<1 ℃/min.隨著鍋爐汽水系統(tǒng)壓力的降低,對應(yīng)壓力下水的飽和溫度也隨之下降,鍋爐各受熱面內(nèi)的積水不斷汽化,被凝汽器真空抽走,使鍋爐汽水系統(tǒng)獲得充分干燥和均勻冷卻.

某電廠在停爐后采用真空法保養(yǎng),鍋爐各個管屏壁溫平緩下降,且管屏溫差較小,如圖1所示.同時并無出現(xiàn)采用熱爐放水余熱烘干法時所產(chǎn)生的垂直水冷壁和螺旋水冷壁存在較大溫差現(xiàn)象,進而從根本上解決了熱爐放水鍋爐管屏的振動問題.

圖1 真空法停爐后水冷壁溫度變化

2.2 真空法優(yōu)點

真空法是一種能使鍋爐汽水系統(tǒng)充分干燥的方法,容易操作,適用廣泛;利用停爐檢修的機會對鍋爐各受熱面進行割管檢查、比對,采用此種方法保養(yǎng)效果最好,具有一定的實用性和推廣性,其優(yōu)點如下:

(1) 鍋爐各個管屏壁溫溫降平緩,無反復(fù);

(2) 鍋爐水冷壁管屏受熱面無振動,避免帶壓放水時管屏間放水速度不同造成的管壁振動、拉裂;

(3) 可在爐側(cè)溫度350 ℃時滅火,直接用真空法保養(yǎng),減少燃料浪費,減少污染排放;

(4) 停爐后不需再次啟動機組對鍋爐管屏進行冷卻,節(jié)省廠用電;

(5) 為提前進爐膛檢修創(chuàng)造條件,平均可以節(jié)省機組停機冷卻、檢修2～3天時間;

(6) 為汽輪機本體的均勻、快速冷卻創(chuàng)造條件.

3 真空法具體操作

3.1 汽水冷卻流程

汽水冷卻流程如圖2所示.

圖2 汽水冷卻流程示意

3.2 操作注意事項

(1) 在鍋爐停運前通過提高工質(zhì)的pH值來加強對汽水系統(tǒng)內(nèi)表面金屬的鈍化,從而提高保養(yǎng)效果.在鍋爐停運前4 h,通過凝結(jié)水精處理出口加藥管道對系統(tǒng)進行加氨,同時監(jiān)視省煤器入口給水、過熱器出口主蒸汽、凝結(jié)水pH值均≥9.8,且循環(huán)時間超過2 h后方可停爐.

(2) 通過控制高、低壓旁路開度,控制鍋爐各受熱面的管壁溫降速率≤1.0 ℃/min.隨著系統(tǒng)真空度的逐漸升高,高、低壓旁路也隨之逐漸開大,使各汽水系統(tǒng)內(nèi)真空達到-70 kPa,有利于各受熱面的積水蒸發(fā)和干燥處理.

(3) 全開高旁閥且鍋爐汽水分離器真空不低于-60 kPa,維持4 h以上,監(jiān)視高旁后溫度、各疏水管溫度下降速率恢復(fù)至抽真空前的水平,逐漸關(guān)小高、低壓旁路控制閥,觀察各疏水集管溫度變化率≤1.0 ℃/min,即可判斷汽水系統(tǒng)內(nèi)水汽已抽干.

(4) 鍋爐壓力降至零后,關(guān)閉汽水系統(tǒng)所有排空閥、疏放水閥、取樣閥,將鍋爐汽水系統(tǒng)與外界隔絕,打開主蒸汽管道、高排逆止閥、再熱蒸汽管道所有疏水閥,利用真空將剩余水汽排至凝汽器.

(5) 機組停運抽真空干燥后,應(yīng)關(guān)閉汽輪機本體及各抽汽管道所有疏水氣動閥,汽輪機進行悶缸,防止因抽真空干燥時汽輪機汽缸冷卻不均而變形.

3.3 真空法停爐保養(yǎng)效果

利用機組停運檢修機會,對低溫過熱器及水冷壁管屏進行割管檢查,各管位置取自下彎頭等低點位置,發(fā)現(xiàn)各管屏內(nèi)均無積水,且表面干燥無銹蝕,外觀呈鋼灰色.由此證明,采用真空干燥法停爐保養(yǎng)可以收到良好效果.

從電力科學研究院提供的大修鍋爐管屏割管檢驗分析結(jié)論及效果評價結(jié)果為:對過熱器和再熱器管段(包括向火側(cè)及背火側(cè))檢查結(jié)果,內(nèi)表面光滑,無明顯積鹽痕跡,無腐蝕坑,顏色呈均勻深灰黑色,表面在高溫情況下形成的氧化鐵鈍化膜保存完整,過熱器、再熱器管段內(nèi)基本沒有腐蝕,評價為一類.

3.4 真空法前后對比

未采用真空法和采用真空法時鍋爐各個壁溫在鍋爐滅火后24 h內(nèi)的變化曲線如圖3和圖4所示.

注:時間段為2014-02-22 13∶00～2014-02-23 13∶00.

注:時間段為2014-04-24 00∶05～2014-04-25 00∶05.

由圖3和圖4可知,在鍋爐停運后,未采用真空法保養(yǎng)時,鍋爐各管屏冷卻緩慢,各管屏溫降不一致,6 h后溫度不再下降,并且穩(wěn)定在250 ℃左右,而且鍋爐水冷壁溫度出現(xiàn)反復(fù).最為嚴重的是,前墻水冷壁與其他水冷壁管屏溫差越來越大.

而采用真空法保養(yǎng),各管屏冷卻均勻,管屏溫降基本一致,不存在某一管屏與其他管屏溫差較大的情況,最為重要的是,真空法保養(yǎng)在鍋爐滅火后24 h管屏溫度持續(xù)下降,并穩(wěn)定在120 ℃左右.同樣的時間較未采用真空法,管壁溫度多下降100 ℃.這為檢修人員提前進入爐膛檢修及進行機組搶修和提前并網(wǎng)贏得了寶貴的時間.

4 經(jīng)濟性分析

采用真空法進行停爐冷卻,平均可以節(jié)省2～3天的冷卻時間,這對于機組搶修來說至關(guān)重要.針對1 000 MW機組,按平均負荷率75%計算,可以多發(fā)電1.8×107kWh,按凈利潤0.1元/kWh計算,公司可增加收入約1.8×106元,每年按機組兩次停機檢修計算,可以減少利潤損失約3.6×106元,經(jīng)濟效益顯著.

5 結(jié) 論

(1) 通過實際應(yīng)用證明,真空法保養(yǎng)具有適用性強、操作簡便等特點,對1 000 MW超超臨界機組鍋爐的停爐保養(yǎng)能起到很好的效果.

(2) 使機組得到均勻、快速冷卻,同時也避免了帶壓放水法帶來的管屏振動等問題,有效地防止了熱力設(shè)備銹蝕損壞,具有較好的安全性.

(3) 冷卻時間可節(jié)省2～3天,明顯縮短了機組的檢修時間,經(jīng)濟性好,可供國內(nèi)大容量鍋爐停運參考.

[1] 張少青.淺析鍋爐氧腐蝕及停爐保養(yǎng)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2004(14):106.

[2] 湖南省電機工程學會.火力發(fā)電廠鍋爐受熱面失效分析與防護[M].北京:中國電力出版社,2004:18-34.

[3] 李辛庚,何家文.噴丸處理提高TP304H耐熱鋼鍋爐管抗水蒸氣氧化性能應(yīng)用效果的觀察[J].中國腐蝕與防護學報,2003,23(3):171-174.

(編輯 胡小萍)

Analysis of Vacuum Method in 1 000 MW Ultra Super-criticalUnit Boiler after Outage

QI Jiman

(OperationDept.,GuangdongHuizhouPinghaiPowerPlantCo.,Ltd.,Huizhou516363,China)

Through the analysis and research of maintenance during outage,its application in large capacity and high parameter boiler’s shortcomings are summarized.It is showed that the application of vacuum drying method to complete the maintenance of 1 000 MW USC boiler is simple and effective.

ultra super-critical unit; maintenance during outage; vacuum drying method

10.3969/j.issn.1006-4729.2016.06.002

2016-03-24

簡介：祁積滿(1976-),男,本科,工程師,甘肅通渭人.主要研究方向為火電廠的運行管理.E-mail:qijiman@163.com.

TK229.2

A

1006-4729(2016)06-0515-04