張 磊

（山東中實易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

1000MW超超臨界直流鍋爐穩(wěn)壓和降壓結(jié)合吹管方式

張 磊

（山東中實易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

針對超超臨界機(jī)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(jié)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(jī)組概況

某電廠一期2×1000MW機(jī)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(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)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(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)，每臺爐配6臺中速磨煤機(jī)，設(shè)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(jī)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(shè)計參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)

煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計采用2臺動葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，2臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)和2臺動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)平衡通風(fēng)，空預(yù)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(jìn)口的給水管路上設(shè)有電動閘閥，并設(shè)有50%BMCR容量的啟動旁路。

2 蒸汽吹管準(zhǔn)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(jìn)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(gòu)成一次應(yīng)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(jìn)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(fù)荷較高，需要投入煤粉系統(tǒng)，有利于相關(guān)系統(tǒng)的調(diào)試；因為鍋爐負(fù)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(jī)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(jìn)度和生產(chǎn)準(zhǔn)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(jié)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(shè)工程機(jī)組蒸汽吹管導(dǎo)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(dāng)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(dāng)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(dǎo)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(zhǔn)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(jī)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(shè)靶板器。

穩(wěn)壓吹管系數(shù)K＞1時鍋爐負(fù)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(chǔ)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(fù)荷較高，需要投入過熱器、再熱器減溫水；原設(shè)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(jié)水及低壓給水系統(tǒng)水沖洗。啟動凝結(jié)水系統(tǒng)運行，按凝汽器→凝結(jié)水泵→凝結(jié)水精處理旁路→軸加→低加→除氧器流程進(jìn)行沖洗，當(dāng)沖洗至凝結(jié)水及除氧器出口水中鐵離子質(zhì)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(zhì)，當(dāng)除氧器出口取樣鐵離子質(zhì)量濃度小于200μg/L時凝結(jié)水系統(tǒng)、低壓給水系統(tǒng)沖洗結(jié)束，可以進(jìn)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(dāng)啟動分離器出口水鐵離子質(zhì)量濃度大于1 000μg/L時，爐水應(yīng)自361閥經(jīng)疏水箱排至機(jī)組排水槽，小于1 000μg/L時應(yīng)將爐水自疏水箱回收至凝汽器，投入凝結(jié)水處理裝置除去水中鐵離子。當(dāng)啟動分離器出口水鐵離子質(zhì)量濃度小于100μg/L時，冷態(tài)沖洗結(jié)束。

3.2 鍋爐點火及熱態(tài)沖洗

啟動風(fēng)煙系統(tǒng)運行，投入大油槍進(jìn)行暖爐，當(dāng)空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫大于150℃時，投入微油油槍，在暖磨結(jié)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(dāng)啟動分離器出口水質(zhì)鐵離子質(zhì)量濃度大于1 000μg/L時，爐水應(yīng)由361閥經(jīng)疏水箱排至機(jī)組排水槽，當(dāng)鐵離子質(zhì)量濃度小于1 000μg/L時，爐水應(yīng)自疏水箱回收至凝汽器，并投入凝結(jié)水處理裝置開始循環(huán)清洗，當(dāng)啟動分離器出口水質(zhì)鐵離子質(zhì)量濃度小于100μg/L時，機(jī)組熱態(tài)沖洗結(jié)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(dāng)分離器出口壓力升至1MPa時關(guān)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(qiáng)臨時管道的暖管，當(dāng)實測消音器處排汽溫度大于140℃時，臨時系統(tǒng)暖管結(jié)束，關(guān)閉各臨時管道疏水閥。

鍋爐按圖2機(jī)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(jìn)行試吹，每次試吹后應(yīng)對臨時管道及系統(tǒng)進(jìn)行檢查并確認(rèn)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(fù)荷，在分離器出口壓力2MPa時對過熱器、再熱器減溫水管路進(jìn)行反吹掃，吹掃檢查合格后停爐，鍋爐帶壓放水，恢復(fù)減溫水管路。

圖2 機(jī)組冷態(tài)啟動曲線

3.4 穩(wěn)壓吹管

減溫水管路恢復(fù)完成后，鍋爐重新點火，沖洗，暖管及試吹。試吹結(jié)束后，鍋爐按機(jī)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(yīng)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(jìn)行必要的燃燒調(diào)整，控制汽溫、汽壓穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。在鍋爐熱負(fù)荷達(dá)到30%BMCR時，鍋爐開始由濕態(tài)轉(zhuǎn)入干態(tài)運行，轉(zhuǎn)態(tài)結(jié)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(dāng)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(yīng)注意凝汽器液位，當(dāng)凝汽器正常補水無法滿足運行需要時開啟臨時補水泵進(jìn)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(jié)束后逐漸減少燃料量，鍋爐轉(zhuǎn)入濕態(tài)運行，隨分離器壓力降低逐漸關(guān)閉吹管臨時控制門，當(dāng)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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(jìn)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(guān)閉吹管臨時控制門，保留一套制粉系統(tǒng)運行。當(dāng)分離器壓力升至7.5MPa左右時全開吹管臨時控制門進(jìn)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(yīng)注意儲水罐會產(chǎn)生虛假水位，此時應(yīng)反向操作，增大給水流量并關(guān)閉361閥，防止在關(guān)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(hù)動作，待儲水罐水位穩(wěn)定后再通過減少給水流量和調(diào)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(guān)小泵出口360閥，防止?fàn)t水循環(huán)泵入口汽化，影響泵的安全穩(wěn)定運行。

當(dāng)吹管系數(shù)K＜1時關(guān)閉吹管臨時控制門并對其斷電，取靶板檢查，當(dāng)靶板不合格時應(yīng)根據(jù)靶板檢查情況間隔幾次降壓吹管后再放入靶板進(jìn)行打靶，調(diào)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

吹管過程中應(yīng)及時調(diào)整蒸汽參數(shù)以控制吹管系數(shù)，打靶后應(yīng)對靶板情況進(jìn)行聯(lián)合檢查，根據(jù)DL/T 1269—2013《火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組蒸汽吹管導(dǎo)則》，吹管質(zhì)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(yīng)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(yīng)達(dá)到Ra100；

3）選擇鋁質(zhì)材料靶板，應(yīng)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(jié)語

穩(wěn)壓吹管時間長，輸送雜質(zhì)能力強(qiáng)，熱負(fù)荷高，溫度、壓力擾動小，有利于鍋爐的保護(hù)，而降壓吹管則可加強(qiáng)鍋爐擾動，增強(qiáng)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(jié)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(dá)到良好的吹管效果，該組合方式可以為超超臨界機(jī)組鍋爐吹管提供參考。

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

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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(jī)組鍋爐調(diào)試工作。