汪潮洋，杜建橋，周若明，楊守偉，樊 旭

(河北省電力研究院，石家莊 050021)

1 概述

河北國華定洲發(fā)電有限責任公司二期工程2臺SG-2150/25.4-M976型660 MW機組，四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構架的Ⅱ型超臨界變壓器直流鍋爐。啟動系統(tǒng)采用內(nèi)置式無循環(huán)泵的啟動分離系統(tǒng)，在設計初期去除了分離器至除氧器的疏水管路，并優(yōu)化了啟動系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)采用冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐設有6臺HP1003/Dyn型中速磨，每臺磨煤機分別對應鍋爐同層的4只燃燒器，共24只燃燒器分6層分別布置在鍋爐的四角上。將A磨對應的下層4個燃燒器改為等離子燃燒器，并設計了相關的輔助系統(tǒng)，可實現(xiàn)鍋爐冷態(tài)無油啟動。化學除鹽水系統(tǒng)最大制水能力280 t/h，由3個2 000 m3的除鹽水箱、2臺170 t/h的凝補泵，容積為300 m3的凝補水箱、3臺給水流量為35%BMCR的電動給水泵組成。

2 吹管參數(shù)的選擇及吹管范圍

根據(jù)大容量、高參數(shù)、直流鍋爐蓄熱能力較差的特點，從經(jīng)濟性及吹管效果考慮，采用串級穩(wěn)壓蒸汽吹管法，主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)串級一次沖洗。主要參數(shù)：分離器壓力5.0～6.0 MPa、主蒸汽溫度 420～450 ℃、再熱蒸汽溫度480～520 ℃、主蒸汽流量45%～50%BMCR。

采用鍋爐點火燃燒自生蒸汽對管道進行吹管，吹管期間，鍋爐主要投用等離子點火系統(tǒng)及制粉系統(tǒng)(A磨)進行點火、升溫、升壓，逐步投入B磨、C磨穩(wěn)定燃燒，必要時再投用油槍進一步增強燃燒。吹掃蒸汽流程為：鍋爐啟動分離器→各段過熱器→末級過熱器集汽集箱→主蒸汽管道→汽機高壓主汽門沖管套閥→臨時管→吹管臨時電動閥→臨時管→靶板→臨時管→集粒器→臨時管→再熱器冷段→鍋爐再熱器→再熱器熱段→汽機中壓缸主汽門沖管套閥→臨時管→靶板→臨時管→消音器。

在該階段吹管期間，臨時抽出高、中壓自動主蒸汽門門芯，并安裝廠家提供的假門芯及臨時堵板，使蒸汽從閥門的閥蓋經(jīng)汽輪機廠家提供的臨時管路引出，由于吹管期間汽輪機盤車裝置不能投入，吹管過程中不安裝高壓及中壓導汽管，所有與汽機本體及排汽裝置相關的疏水有效的進行隔絕，以防止任何蒸汽進入汽缸。

3 吹管前相關系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1 空氣預熱器吹灰汽源的優(yōu)化

空氣預熱器吹灰汽源正常設計為兩路汽源，一路為鍋爐本體汽源，即屏式過熱器減溫減壓后的主汽源；另一路接自輔助蒸汽?？紤]到吹管期間鍋爐本體汽源不具備投運條件，而輔助蒸汽引自一期輔助蒸汽聯(lián)箱，加熱給水需大量的蒸汽，吹灰器汽源參數(shù)很難達到設計要求，影響吹灰效果，為了提高吹灰效果，增設了臨時供汽系統(tǒng)，方案如下：

鍋爐空氣預熱器吹灰汽源從已投運鄰爐本體吹灰汽源引接，引接位置在鄰爐主、輔汽供汽匯合后，并加裝手動門。在最低處加裝疏水，并安裝就地壓力表，具體方案由設計院設計，施工單位安裝；正式投運前利用蒸汽對系統(tǒng)進行吹掃。

3.2 吹管臨時系統(tǒng)的優(yōu)化

根據(jù)穩(wěn)壓吹管的參數(shù)，臨時系統(tǒng)高壓缸主蒸汽門至冷段再熱器管臨時管選用與冷段再熱器管材相同材質(zhì)的臨時材料，且厚度滿足要求；中壓主蒸汽門至消音器前臨時管材選可以承受蒸汽參數(shù) (1.6 MPa、500 ℃)長時間沖擊的合金鋼；消音器選用合金鋼消音器，可以承受540 ℃。

吹管導則明確要求一次蒸汽出口需安裝靶板，但根據(jù)同類機組吹管情況看，存在以下問題：一方面一次蒸汽安裝靶板后增加了一次蒸汽的阻力；另一方面，一次蒸汽靶板處流速高、壓力大，靶板極易吹飛，可能造成靶板卡澀在主蒸汽門、臨時吹管門和集粒器處，增加了系統(tǒng)的不安全因素，因此在吹管前取消一次汽出口處的靶板。根據(jù)吹管導則要求，吹管臨時系統(tǒng)中吹管隔離閥后至再熱冷段進口選材應滿足壓力5.0 MPa、溫度500 ℃，而集粒器選材要求壓力3.0 MPa、溫度450 ℃，低于吹管隔離閥后的管材參數(shù)，因此，在布置臨時系統(tǒng)時，對集粒器按照壓力5.0 MPa、溫度500 ℃進行校核計算，校核結果滿足要求。根據(jù)穩(wěn)壓吹管的特點，吹管隔離閥前后不再要求旁路。

3.3 臨時補水能力的優(yōu)化

化學制水、補給水均不能滿足吹管的要求，因此，在吹管前設計了臨時系統(tǒng)以滿足吹管的要求，主要體現(xiàn)在兩方面：增設臨時補水系統(tǒng)、臨時管路和疏水泵，在化學除鹽水箱出口母管處接引管路，在除鹽水箱附近設置臨時泵，泵的流量為1 100 t/h，揚程大于等于1.7 m；排汽裝置改造，底部加支撐，內(nèi)部打堵板至排汽裝置喉部，并加裝水位計。經(jīng)過上述改造后，排汽裝置增加儲水量500 t。

4 吹管關鍵環(huán)節(jié)的優(yōu)化

4.1 鍋爐冷態(tài)沖洗環(huán)節(jié)的優(yōu)化

從鍋爐首次上水沖洗至鍋爐首次點火前冷態(tài)沖洗合格，歷時7 天耗水量約為20 000 t；在冷態(tài)沖洗過程中驗證了臨時補水能力和除氧器加熱能力，投入了分離器水位自動，在此過程中發(fā)現(xiàn)HWL閥門液壓油站油壓波動的情況，并及時處理。冷態(tài)沖洗的提前開始，為整個吹管過程縮短了時間。冷態(tài)沖洗的主要特點有:

a. 大流量沖洗，將電動給水泵出力調(diào)整至最大并保持20 min，此時HWL1、 HWL2調(diào)節(jié)門須同時開啟，保持全開，并觀察分離器水位情況，防止排水不及，在沖洗的過程中未發(fā)生溢水至過熱器的情況。

b. 變流量沖洗，將電動給水泵出力調(diào)整至最大并保持5 min，再將電動給水泵出力調(diào)整至300 t/h保持5 min，重復操作，鍋爐進入冷態(tài)沖洗程序。在沖洗的過程中采用變流量沖洗，通過改變流速增加擾動，提高沖洗效果。

c. 除氧器加熱的投入，使水溫保持在80 ℃以上，提高了水的攜帶能力及雜質(zhì)的溶解能力，使得沖洗效果較好。

d. 在沖洗過程中，采用間隔沖洗，為提高給水溫度，沖洗持續(xù)30 min左右，停止沖洗利用輔汽加熱給水溫度，提高給水至120 ℃，再繼續(xù)沖洗。

e. 為縮短工期，節(jié)省工質(zhì)，在冷態(tài)沖洗前啟動分離器排水，水質(zhì)從ρFe小于500 mg/L變成ρFe小于1 000 mg/L為冷態(tài)開式?jīng)_洗合格，即可通過精處理回收沖洗水進行循環(huán)沖洗，凝結水可達到給水要求。

4.2 鍋爐熱態(tài)沖洗環(huán)節(jié)的優(yōu)化

首次點火至熱態(tài)沖洗水質(zhì)合格，耗時8 h，其中分離器水溫穩(wěn)定在190 ℃左右，沖洗不到3 h，分離器回水水質(zhì)ρFe小于100 mg/L。熱態(tài)沖洗時的沖洗工藝與冷態(tài)沖洗時的工藝基本一樣，進行大流量和變流量沖洗，熱態(tài)沖洗的快速合格與冷態(tài)沖洗時的工藝有直接關系。

4.3 吹管時給水流量的優(yōu)化

為確保鍋爐啟動時水冷壁的安全，設計時設定了鍋爐的最小給水流量，同時設計了水冷壁螺旋管段出口及垂直管段出口壁溫測點。最小給水流量是從水動力理論計算方面提出的一個參數(shù)，具有一定的裕量，水冷壁螺旋管段出口及垂直管段出口壁溫是實際運行中考察水冷壁安全的參數(shù)。最小給水流量的減小幅度是否安全可通過水冷壁螺旋管段出口及垂直管段出口壁溫來佐證。

根據(jù)同類機組運行經(jīng)驗及吹管過程中遇到的問題，在保證機組安全的前提下，制定了以下啟動措施：

a. 在啟動初期把最小給水流量由30%BMCR降低至25%BMCR，在運行過程中確保升溫升壓速度不超限；

b. 升溫升壓過程中監(jiān)視水冷壁螺旋管和垂直管壁溫度是否超限以及相鄰測點偏差是否大于15 ℃；

c. 在啟動后隨著熱負荷的提高逐步提高給水流量，在轉入直流運行時，控制給水流量在30%BMCR。

在吹管的過程中各處壁溫顯示正常、相鄰測點無明顯偏差現(xiàn)象，同時給水流量的降低有利于啟動過程中過熱器和再熱器蒸汽溫度的控制。

4.4 吹管時過熱器及再熱器溫度的優(yōu)化

針對同類機組吹管過程中及啟動初期存在過熱器和再熱器溫度偏高、甚至減溫水不夠用的情況，在吹管的過程中采取如下措施：

a. 盡可能提高風粉混合物的溫度，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化，在啟動初期，制粉系統(tǒng)出力為30 t/h時，出口風粉混合物溫度仍能維持60 ℃，有效提高了煤粉的燃盡率；

b. 臨時鍋爐供輔汽有四段抽汽倒至再熱器冷段，有效的增加了輔汽聯(lián)箱壓力，提高給水溫度，在相同熱負荷下增加蒸汽產(chǎn)量；

c. 降低最小給水流量至25%BMCR，根據(jù)需要可降低至23%BMCR左右，給水流量降低的同時有效緩解了給水溫度低和蒸汽產(chǎn)量小的問題；

d. 考慮穩(wěn)壓吹管需要大量的減溫水，正常設計減溫水量不足，采取了靠關小主給水旁路門和主給水電動門改點動用來改變主給水流量和減溫水的分配關系，滿足過熱器、再熱器汽溫的需要。在穩(wěn)壓吹管的過程中，過熱器減溫水差壓控制在7～8 MPa，能有效的控制過熱器蒸汽溫度在400 ℃和再熱器蒸汽溫度在460 ℃左右。

e. 針對再熱器蒸汽溫度高，吹管臨時系統(tǒng)難以承受的特點，制定了1臺電泵單列運行，提高電泵轉速專門來滿足再熱器減溫水需要的備用方案。

4.5 啟動初期時給水溫度的優(yōu)化

根據(jù)水質(zhì)情況，及時回收疏水至排汽裝置提高凝結水溫度，在吹管過程中，凝結水溫升可達到50 ℃。在吹管過程中，輔助蒸汽至除氧器調(diào)門全開，最大程度提供輔助蒸汽加熱給水。

4.6 吹管工藝參數(shù)的優(yōu)化

擬采取在保證K大于1.0的基礎上增加Vb，降低Gb，以減少吹管時的耗水量，縮短吹管周期。把分離器處參數(shù)(6.0 MPa、280 ℃)優(yōu)化成(4.7 MPa、280 ℃)使得吹管系數(shù)從1.0提高至1.1，吹管流量從860 t/h降低770 t/h，吹管效率提高了11.2%。在實際控制過程中，給水流量約在750 t/h即能滿足吹管要求，因此降低吹管壓力，提高分離器處蒸汽過熱度，在制水和補水能力不變的情況下，能提高吹管效率。

5 吹管過程的實施

5.1 降壓試吹管

在熱態(tài)沖洗合格后，為考驗臨時系統(tǒng)的安全性，安排了4次降壓試吹管，在分離器壓力分別為2.05 MPa、3.24 MPa、4.07 MPa和5.0 MPa時降壓吹管。在每次試吹吹管門關閉后，進行全面檢查，尤其對汽水系統(tǒng)(包括吹管臨時系統(tǒng))的嚴密性及膨脹變形情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。在確認系統(tǒng)安全可靠、工作正常后，方可繼續(xù)升壓。

5.2 穩(wěn)壓吹管

a. 在鍋爐點火啟動的過程中啟動流量由30%BMCR調(diào)整至25%BMCR，減少了啟動過程單位時間的耗水量，同時啟動流量降低減少了熱量的損失，增加了產(chǎn)汽量，有利于過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的控制，提高了吹管時的經(jīng)濟性和安全性。

b. 吹管過程中監(jiān)視分離器處、過熱器出口、再熱器入口和再熱器出口的吹管系數(shù)，在系統(tǒng)系數(shù)最小的分離器處吹管系數(shù)大于1.0時，開始計時，每次穩(wěn)壓吹管30 min。穩(wěn)壓吹管進行了4口后，經(jīng)靶板檢驗后靶板合格，為比較及驗證穩(wěn)壓吹管效果，分別進行驗證性的降壓靶板和全程打靶板的穩(wěn)壓吹管試驗。穩(wěn)壓吹管時的主要參數(shù)：給煤量125 t/h，給水流量815 t/h，分離器壓力4.85 MPa，過熱度10 ℃，過熱器出口溫度420 ℃，再熱器出口溫度470 ℃。吹管系數(shù)分別如下：分離器處1.2、過熱器處1.32、再熱器入口1.45、再熱器出口2.01。

c． 在沖洗工藝優(yōu)化和啟動流量降低的前提下，減少了除鹽水的消耗，實現(xiàn)了第1口和第2口穩(wěn)壓吹管時進行不停爐連續(xù)吹，即在第1口30 min結束后，鍋爐進行降壓，減少燃料量，減少給水流量，使鍋爐維持單套制粉運行，壓力滑至3.0 MPa時，進行再次升壓，增加燃料和給水量進行第2口穩(wěn)壓吹管。第3口、第4口穩(wěn)壓吹管和上述過程相同，連續(xù)2次穩(wěn)壓吹管節(jié)省了大量的時間和水，提高了吹管的經(jīng)濟性。

d. 對穩(wěn)壓吹管和降壓吹管的效果進行對比。提高分離器壓力至5.3 MPa左右時，迅速開啟兩側臨時吹管門進行降壓吹管，分離器處吹管系數(shù)大于1.0的時間持續(xù)5 s左右，最大值為1.08，由此可見在此壓力下吹管，吹管有效時間較短，且低于降壓吹管系數(shù)大于1.4的要求，但很難保證吹管質(zhì)量。如需進一步增加吹管系數(shù)，提高吹管有效時間，需提高吹管壓力，這對臨時系統(tǒng)的選材和施工有了更高的要求，因此對于過熱系統(tǒng)阻力較大的超臨界機組應選擇穩(wěn)壓吹管。

e. 穩(wěn)壓吹管合格后，對目前國內(nèi)現(xiàn)行的打靶方法進行了檢驗，即再次進行穩(wěn)壓吹管，且全程打靶，打靶時間20 min，靶板檢驗質(zhì)量符合吹管導則要求。

6 效果分析

a. 吹管前采取的各項臨時措施，有效的保證了吹管的實現(xiàn)，并增加了吹管期間機組的安全性和經(jīng)濟性。

b. 機組的冷態(tài)、熱態(tài)沖洗工藝的優(yōu)化，提高了沖洗效果，節(jié)省大量除鹽水，為吹管的順利實施奠定了基礎。

c. 機組啟動參數(shù)的優(yōu)化，避免了無油吹管蒸汽溫度偏高難以控制的現(xiàn)象，使吹管過程更加容易控制、參數(shù)更合理，對同類機組穩(wěn)壓吹管具有指導意義。

d. 通過對吹管參數(shù)的優(yōu)化，在保證吹管效果的前提下，順利實現(xiàn)了不熄火連續(xù)吹管，節(jié)省了大量的除鹽水，縮短了吹管周期。

e. 以穩(wěn)壓吹管全程打靶的試驗來檢驗吹管效果，結果表明吹管效果良好，系統(tǒng)內(nèi)部干凈，工藝更加合理。

參考文獻：

[1] Q/GH 001-2008，超/超超臨界機組蒸汽吹管導則[S].