1000MW超超臨界直流鍋爐穩(wěn)壓和降壓結合吹管方式

張 磊

（山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250003）

1000MW超超臨界直流鍋爐穩(wěn)壓和降壓結合吹管方式

張 磊

（山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250003）

針對超超臨界機組鍋爐吹管，分析比較兩種吹管方式的優(yōu)缺點，提出穩(wěn)壓吹管與降壓吹管打靶相結合的方式，并介紹了吹管參數(shù)的選擇、吹管臨時系統(tǒng)的要求以及吹管過程中的運行操作過程等方面內(nèi)容。

超超臨界鍋爐；穩(wěn)壓吹管；降壓吹管

1 機組概況

某電廠一期2×1000MW機組鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG3002/29.3-Ⅱ1型超超臨界直流爐，一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構架，鍋爐采用Π型布置方式。制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風機正壓直吹式系統(tǒng)，每臺爐配6臺中速磨煤機，設計為5臺運行1臺備用。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用低NOx燃燒器，分三層前后墻對沖布置，配有機械霧化方式大油槍40支，并在后墻最下層燃燒器配置8支氣化小油槍。鍋爐主要設計參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設計參數(shù)

煙風系統(tǒng)設計采用2臺動葉可調軸流式一次風機，2臺動葉可調軸流式送風機和2臺動葉可調軸流式引風機平衡通風，空預器為四分倉容克式。

給水系統(tǒng)配置1臺100%容量的汽動給水泵及同軸布置的前置泵。在1號高加出口到省煤器進口的給水管路上設有電動閘閥，并設有50%BMCR容量的啟動旁路。

2 蒸汽吹管準備工作

2.1 吹管方式的選擇

目前主要有兩種鍋爐吹管方式，即穩(wěn)壓蒸汽吹管和降壓蒸汽吹管。

降壓吹管是通過鍋爐升壓并維持在一個較高的蒸汽壓力，然后快速全開吹管臨時控制門，利用鍋爐快速降壓過程中蓄熱閃蒸的大量蒸汽來進行短時間高速吹掃鍋爐受熱面。其優(yōu)點是投入系統(tǒng)少，操作簡單，燃料、除鹽水消耗量少；每次沖管壓力、溫度急劇改變引起的熱沖擊和動力沖擊有利于吹管效果。缺點是單次吹管時間短，動量下降較快，不利于輸送及去除，特別是受熱面蛇形管區(qū)域；吹管次數(shù)多，每次吹管，壓力溫度急劇變化對鍋爐承壓部件構成一次應力循環(huán)，造成壽命損耗。

穩(wěn)壓吹管是鍋爐蒸汽壓力、流量穩(wěn)定情況下進行吹管，吹管過程中臨時控制門全開。其優(yōu)點是每次吹管持續(xù)時間長，有利于雜物的輸送及去除，吹管次數(shù)少；鍋爐負荷較高，需要投入煤粉系統(tǒng)，有利于相關系統(tǒng)的調試；因為鍋爐負荷較高，故爐膛出口飛灰含碳量較降壓吹管低，能有效防止尾部煙道二次燃燒，安全性提高。其缺點是小汽機和鍋爐大量連續(xù)給水加熱需要大量輔汽，在無其他汽源的前提下需要配備大容量的啟動鍋爐；投入系統(tǒng)多，對基建安裝進度和生產(chǎn)準備要求較高；除鹽水消耗量大，需要增加凝汽器補水能力，更改減溫水管路，需要更多臨時系統(tǒng)。

根據(jù)兩種吹管方式優(yōu)缺點綜合考慮，本工程采用穩(wěn)壓吹管、降壓吹管打靶相結合的吹管方式，既能保證吹管效果，又能減少對鍋爐壽命造成的影響。

吹管具體流程為：分離器→過熱器→主蒸汽管→臨時電動控制門→集粒器→冷段再熱管道→再熱器→熱段再熱器管道→臨時管→靶板→消音器排汽口，吹管期間合理安排高壓、低壓旁路管道和鍋爐吹灰汽源等管道的吹掃，吹管系統(tǒng)如圖2。

圖1 吹管系統(tǒng)

2.2 吹管參數(shù)的選擇

根據(jù)DL/T 1269—2013《火力發(fā)電建設工程機組蒸汽吹管導則》，穩(wěn)壓吹管系數(shù)

式中：K 為吹管系數(shù)；Db為吹管工況蒸汽流量，t/h；vb為吹管工況蒸汽比體積，m3/kg；D0為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況蒸汽流量，t/h；v0為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況比體積，m3/kg。

根據(jù)計算，當分離器出口壓力大于6MPa時，鍋爐穩(wěn)壓吹管系數(shù)K＞1，穩(wěn)壓吹管時分離器出口壓力選擇在 6～6.5M P a。

降壓吹管按壓降比計算吹管系數(shù)

式中：βΔp為壓降比；ΔPb為吹管工況某區(qū)段流動壓降（阻力），MPa；ΔP0為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況該區(qū)段流動壓降（阻力），MPa。

根據(jù)計算，當分離器出口壓力大于7.5MPa時，降壓吹管系數(shù)K＞1.4，滿足導則中壓降比不小于1.4的要求，降壓吹管時分離器出口壓力選擇在7.5～8.0MPa，同時控制過熱器出口蒸汽溫度不超過450℃，再熱器出口蒸汽溫度不超過480℃。

2.3 吹管臨時系統(tǒng)的準備

吹管臨時系統(tǒng)按穩(wěn)壓吹管要求布置，同樣適用于降壓吹管。汽機高、中壓主汽門室人工清理。在高壓主汽門前接臨時管，接臨時電動門，接臨時管至再熱冷段匯通，在再熱器入口前加裝集粒器。從中壓主汽門前接臨時管，臨時管引出墻外至零米，選取合適位置接消音器，在臨時管至消音器之間選取合適位置裝設靶板器。

穩(wěn)壓吹管系數(shù)K＞1時鍋爐負荷在50%BMCR以上，此時至少需要1 500 t/h向凝汽器的補水能力，為滿足補水要求，需要在原有補水泵基礎上加裝兩臺500 t/h的臨時補水泵，用于從除鹽水箱向凝汽器補水。

穩(wěn)壓吹管時鍋爐熱負荷較高，需要投入過熱器、再熱器減溫水；原設計再熱器減溫水取自給水泵中間抽頭，穩(wěn)壓吹管時過熱器、再熱器直接串聯(lián)，再熱器蒸汽壓力高于給水泵抽頭壓力，為滿足再熱器減溫水壓力要求，需要將再熱器減溫水管道改接至給水管道上。

3 吹管過程

3.1 冷態(tài)沖洗

第一階段：凝結水及低壓給水系統(tǒng)水沖洗。啟動凝結水系統(tǒng)運行，按凝汽器→凝結水泵→凝結水精處理旁路→軸加→低加→除氧器流程進行沖洗，當沖洗至凝結水及除氧器出口水中鐵離子質量濃度小于1 000μg/L時，可采用循環(huán)沖洗方式，投入前置過濾器去除水中雜質，當除氧器出口取樣鐵離子質量濃度小于200μg/L時凝結水系統(tǒng)、低壓給水系統(tǒng)沖洗結束，可以進行鍋爐上水。

第二階段：鍋爐冷態(tài)沖洗。除氧器加熱水溫80℃以上，啟動汽動給水泵，向鍋爐上水，當啟動分離器出口水鐵離子質量濃度大于1 000μg/L時，爐水應自361閥經(jīng)疏水箱排至機組排水槽，小于1 000μg/L時應將爐水自疏水箱回收至凝汽器，投入凝結水處理裝置除去水中鐵離子。當啟動分離器出口水鐵離子質量濃度小于100μg/L時，冷態(tài)沖洗結束。

3.2 鍋爐點火及熱態(tài)沖洗

啟動風煙系統(tǒng)運行，投入大油槍進行暖爐，當空預器出口一、二次風溫大于150℃時，投入微油油槍，在暖磨結束后投入F制粉系統(tǒng)運行，燃燒穩(wěn)定后退出大油槍運行。

在熱態(tài)沖洗過程中，維持分離器水溫在190℃左右，當啟動分離器出口水質鐵離子質量濃度大于1 000μg/L時，爐水應由361閥經(jīng)疏水箱排至機組排水槽，當鐵離子質量濃度小于1 000μg/L時，爐水應自疏水箱回收至凝汽器，并投入凝結水處理裝置開始循環(huán)清洗，當啟動分離器出口水質鐵離子質量濃度小于100μg/L時，機組熱態(tài)沖洗結束，鍋爐可以開始升溫升壓。

3.3 系統(tǒng)暖管及試吹

升溫升壓過程中，當分離器出口壓力升至1MPa時關閉系統(tǒng)疏水及排汽，分離器壓力升至1.8MPa時控制升溫升壓速度，保持吹管臨時控制門旁路門開啟狀態(tài)，加強臨時管道的暖管，當實測消音器處排汽溫度大于140℃時，臨時系統(tǒng)暖管結束，關閉各臨時管道疏水閥。

鍋爐按圖2機組冷態(tài)啟動曲線升溫升壓，升壓至分離器出口壓力2MPa、4MPa、6MPa時，分別進行試吹，每次試吹后應對臨時管道及系統(tǒng)進行檢查并確認正常后再繼續(xù)升壓。吹管管道系統(tǒng)檢查完成后，鍋爐降低負荷，在分離器出口壓力2MPa時對過熱器、再熱器減溫水管路進行反吹掃，吹掃檢查合格后停爐，鍋爐帶壓放水，恢復減溫水管路。

圖2 機組冷態(tài)啟動曲線

3.4 穩(wěn)壓吹管

減溫水管路恢復完成后，鍋爐重新點火，沖洗，暖管及試吹。試吹結束后，鍋爐按機組冷態(tài)啟動曲線升溫升壓，逐漸增加燃料量和給水流量，升壓至分離器出口壓力3MPa時，開啟吹管臨時控制門2 s，此時應注意控制儲水罐水位，陸續(xù)啟動其他制粉系統(tǒng)增加燃料量，隨著蒸汽壓力升高，逐次開啟吹管臨時控制門，每次開門時間控制在2～5 s之間。

鍋爐升溫升壓過程中，及時投入過熱器減溫水將高溫過熱器出口蒸汽溫度控制在450℃以內(nèi)，投入再熱器減溫水將高溫再熱器出口溫度控制在480℃以內(nèi)，同時進行必要的燃燒調整，控制汽溫、汽壓穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。在鍋爐熱負荷達到30%BMCR時，鍋爐開始由濕態(tài)轉入干態(tài)運行，轉態(tài)結束后停運爐水循環(huán)泵并投入暖管暖閥管路，分離器出口過熱度宜控制在10～30℃。在吹管臨時控制門完全開啟后，逐漸增加燃料量至分離器出口壓力6MPa左右，當吹管系數(shù)K＞1時，穩(wěn)壓吹管正式計時開始。

穩(wěn)壓吹管過程中應注意凝汽器液位，當凝汽器正常補水無法滿足運行需要時開啟臨時補水泵進行補水，單次穩(wěn)壓吹管有效時長根據(jù)除鹽水儲量及吹掃效果宜控制在30～60min。吹管結束后逐漸減少燃料量，鍋爐轉入濕態(tài)運行，隨分離器壓力降低逐漸關閉吹管臨時控制門，當分離器壓力降至3MPa時打開高旁、低旁吹管臨時控制門對高旁、低旁管路等需要吹掃管路進行吹掃，吹掃完成后，鍋爐停爐，帶壓放水。

穩(wěn)壓吹管過程中應安排不少于2次、每次不少于12 h的停爐冷卻，停爐冷卻期間鍋爐應帶壓放水。

3.5 降壓吹管與打靶

在完成三次穩(wěn)壓吹管后進行降壓吹管與打靶。逐漸降低燃料量，并隨分離器壓力降低逐漸關閉吹管臨時控制門，保留一套制粉系統(tǒng)運行。當分離器壓力升至7.5MPa左右時全開吹管臨時控制門進行降壓打靶。

全開吹管臨時控制門會使鍋爐壓力快速降低，閃蒸的大量蒸汽使儲水罐水位迅速膨脹，應注意儲水罐會產(chǎn)生虛假水位，此時應反向操作，增大給水流量并關閉361閥，防止在關閉吹管臨時控制門后儲水罐水位迅速降低觸發(fā)鍋爐MFT保護動作，待儲水罐水位穩(wěn)定后再通過減少給水流量和調節(jié)361閥來控制水位。

全開吹管臨時控制門時爐水循環(huán)泵入口壓力迅速降低，需增加爐水泵過冷水流量并關小泵出口360閥，防止爐水循環(huán)泵入口汽化，影響泵的安全穩(wěn)定運行。

當吹管系數(shù)K＜1時關閉吹管臨時控制門并對其斷電，取靶板檢查，當靶板不合格時應根據(jù)靶板檢查情況間隔幾次降壓吹管后再放入靶板進行打靶，調整燃料量控制每小時降壓吹管次數(shù)不超過4次，直至連續(xù)兩次打靶均合格。

3.6 吹管質量標準

吹管過程中應及時調整蒸汽參數(shù)以控制吹管系數(shù)，打靶后應對靶板情況進行聯(lián)合檢查，根據(jù)DL/T 1269—2013《火力發(fā)電建設工程機組蒸汽吹管導則》，吹管質量要求如下：

1）過熱器、再熱器吹管系數(shù)＞1.0；

2）靶板寬度應為靶板安裝處管道內(nèi)徑的8%且不小于25mm，厚度不小于5mm，長度縱貫管道內(nèi)徑，靶板表面粗糙度應達到Ra100；

3）選擇鋁質材料靶板，應連續(xù)兩次更換靶板檢查，無0.8mm以上的斑痕，且0.2～0.8mm范圍的斑痕不多于8點，0.2mm以下斑痕忽略不計。

4 結語

穩(wěn)壓吹管時間長，輸送雜質能力強，熱負荷高，溫度、壓力擾動小，有利于鍋爐的保護，而降壓吹管則可加強鍋爐擾動，增強吹管效果，同時可減少鍋爐頻繁啟停，選擇較長時間的穩(wěn)壓吹管結合較少次數(shù)的降壓吹管打靶，充分利用了兩種方式的優(yōu)點，達到良好的吹管效果，該組合方式可以為超超臨界機組鍋爐吹管提供參考。

［1］楊圣春，朱友良.超超臨界1GW機組鍋爐吹管方式選擇與實踐［J］.南京工程學院學報（自然科學版），2015，13（3）：43-47.

［2］胡志宏，郭磊，郝衛(wèi)東，等.鄒縣電廠3 033 t/h超超臨界鍋爐吹管方案的探討［J］.山東電力技術，2006（6）：3-6.

［3］劉珊伯，金宏達，孟繁兵，等.1 000MW超超臨界鍋爐吹管方式及過程的研究［J］.黑龍江電力，2013，35（4）：349－351，354.

［4］高綏強，黃磊，萬小燕.國產(chǎn)600MW機組超臨界直流鍋爐吹管工藝的研究［J］.熱能動力工程，2006，21（2）：201-204.

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

［6］電力行業(yè)火電建設標準化技術委員會.火力發(fā)電建設工程機組蒸汽吹管導則：DL/T 1269—2013［S］.北京：中國電力出版社，2014.

The C ombine of S table P ressure and P ressure-reduction B lowpipe in 1 000MW U ltra-supercritical U nit

Z HANG Lei
（Shandong Zhongshi Yitong Group C o.，Ltd.，Jinan，250003，China）

Regarding the ultra-supercritical boiler blowpipe，comparative analysis for advantages and disadvantages of two types of blowpipe is carried out.A combination of regulated blowpipe and step-down blowpipe targeting is proposed.The aspects of the blowpipe parameters selection，the blowpipe temporary requirements of the system and the operation process in the star-up process are discussed.

ultra-supercriticalboiler；stable pressure blowpipe；pressure-reduction blowpipe

TM621

：B

：1007－9904（2017）08－0066－04

2017-03-13

張 磊（1989），男，工程師，從事火電機組鍋爐調試工作。