亞臨界熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組吹管關(guān)鍵技術(shù)分析

李春建，段小云

(廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司，廣東 廣州 511340)

0 引言

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組容量不斷增大，鍋爐壓力等級也不斷升高，大容量機(jī)組已逐步替代小容量機(jī)組，亞臨界、超臨界甚至超超臨界鍋爐已逐步替代高壓、超高壓鍋爐，設(shè)備更新越來越快。因此，火力發(fā)電機(jī)組基建調(diào)試行業(yè)面臨著很多新的研究課題，鍋爐吹管就是其中之一，它作為機(jī)組調(diào)試過程中一個重要的工程節(jié)點(diǎn)，受到業(yè)界人士的高度重視［1－2］。目前，我國各調(diào)試單位及火力發(fā)電廠正在共同研究與探討亞臨界、超臨界甚至超超臨界鍋爐吹管調(diào)試問題［3－7］。

1 設(shè)備概況

某新建2×330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電廠#1鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、單爐膛“∏”形露天布置、自然循環(huán)汽包鍋爐。采用四角切圓燃燒布置、低氮燃燒的百葉窗式水平濃淡燃燒器，可通過擺動燃燒器擺角來調(diào)節(jié)再熱蒸汽的溫度。鍋爐共有20臺5層(A，B，C，D，E)煤粉燃燒器(標(biāo)高從下往上數(shù))，布置在鍋爐水冷壁四角上，在最上層煤粉燃燒器上單獨(dú)布置有2層燃盡風(fēng)噴口OFA1，OFA2，等離子點(diǎn)火裝置布置在最下2層的8臺燃燒器中。煤粉燃燒用的空氣來自于攜帶煤粉的一次風(fēng)和大風(fēng)箱提供的二次風(fēng)。鍋爐點(diǎn)火系統(tǒng)有2套，一套為等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，另一套為燃油點(diǎn)火系統(tǒng)，正常情況下采用等離子點(diǎn)火，燃油點(diǎn)火作為備用。

2 吹管方式選擇

2.1 吹管目的

新安裝的機(jī)組因?yàn)橹圃臁惭b、儲存及運(yùn)輸?shù)确矫娴脑颍谶^熱器、再熱器系統(tǒng)及蒸汽管道內(nèi)不同程度地殘存著沙粒、氧化鐵皮、鐵屑、焊渣及未沖洗掉的化學(xué)清洗物。通過鍋爐吹管可清除上述雜物，避免機(jī)組投產(chǎn)后，這些物質(zhì)存在于受熱面內(nèi)，引起受熱面管子堵塞、爆管及高溫腐蝕，或被帶入汽輪機(jī)內(nèi)，危及汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2 降壓吹管和穩(wěn)壓吹管優(yōu)、缺點(diǎn)比較

目前已有的鍋爐吹管方式，按壓力變化選擇有降壓吹管和穩(wěn)壓吹管2種，按吹管過程選擇有一階段吹管和多階段吹管2種。降壓吹管是指鍋爐事先維持一個較高的吹管壓力，全開臨時(shí)吹管門使鍋爐吹管壓力迅速下降，在鍋爐吹管壓力下降的過程中，利用鍋爐容積蓄熱閃蒸產(chǎn)生的蒸汽，短時(shí)間高速沖洗蒸汽管路，達(dá)到清潔管路的目的。穩(wěn)壓吹管是指在吹管過程中鍋爐維持較為穩(wěn)定的吹管壓力和蒸汽流量，吹管時(shí)全開吹管控制門，在吹管期間，通過燃料量控制吹管壓力和蒸汽流量，使鍋爐連續(xù)不斷地產(chǎn)生相對穩(wěn)定的高速蒸汽流，較長時(shí)間地沖洗蒸汽管路，達(dá)到清潔管路的目的。降壓吹管與穩(wěn)壓吹管的優(yōu)、缺點(diǎn)對比見表1。

2.3 一階段吹管與多階段吹管優(yōu)、缺點(diǎn)比較

一階段吹管是指利用集粒器將過熱器與再熱器連接起來進(jìn)行沖洗;多階段吹管是指將過熱器、再熱器、高壓旁路及爐本體吹灰系統(tǒng)等管路分別進(jìn)行沖洗。一階段吹管與多階段吹管優(yōu)、缺點(diǎn)比較見表2。

2.4 吹管方式選擇

該電廠#1鍋爐為汽包鍋爐，相比于直流鍋爐，具有蓄熱量大和鍋爐降壓閃蒸產(chǎn)生的蒸汽量大2個方面的優(yōu)勢，因此，采用降壓吹管就可以達(dá)到要求，而且降壓吹管在一定程度上可減少燃料消耗量、節(jié)約成本。另外，為了避免再熱器干燒，采用一次汽、二次汽串聯(lián)吹管;為了使管路徹底清洗干凈，避免機(jī)組投產(chǎn)后少量雜質(zhì)聚集在受熱面管內(nèi)引起管子堵塞

表1 降壓吹管與穩(wěn)壓吹管的優(yōu)、缺點(diǎn)對比

吹管方式 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)降壓吹管投入系統(tǒng)少，操作簡單，吹管過程易于控制;燃燒率較小;每次沖管壓力、溫度急劇改變引起的動力沖擊和熱沖擊利于沖管效果每次吹管持續(xù)時(shí)間較短，吹管次數(shù)較多;沖管過程中鍋爐壓力、汽溫變化幅度較大，對鍋爐各承壓部件產(chǎn)生的熱沖擊較大，壽命損耗較大穩(wěn)壓吹管每次吹管持續(xù)時(shí)間較長，吹管次數(shù)較少;吹管過程中鍋爐壓力基本不變，汽溫變化幅度小，對鍋爐各承壓部件產(chǎn)生的熱沖擊小投入系統(tǒng)多，操作較為復(fù)雜，吹管過程較難控制;吹管過程中始終維持相對穩(wěn)定的吹管壓力，燃料消耗量較大或被帶入汽輪機(jī)內(nèi)危及汽輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行，此次吹管還采用多階段吹管，對過熱器、再熱器、高壓旁路及吹灰蒸汽管道等管路分別進(jìn)行沖洗。綜合以上分析可知，#1鍋爐應(yīng)采用降壓吹管，一次汽、二次汽串聯(lián)以及多階段吹管相結(jié)合的方式進(jìn)行吹管。

表2 一階段吹管與多階段吹管優(yōu)、缺點(diǎn)比較

3 吹管工藝流程

該電廠#1鍋爐吹管涉及鍋爐各受熱面管束及其聯(lián)絡(luò)管道、主蒸汽管道與再熱蒸汽管道、高壓旁路管道、小機(jī)高壓蒸汽管道、一次/二次汽減溫水管道及吹灰蒸汽管道區(qū)域，鍋爐蒸汽吹管系統(tǒng)如圖1所示，各區(qū)域的管道沖洗工藝流程如下:

(1)一次汽、二次汽串吹系統(tǒng):汽包→過熱器→主蒸汽管→臨沖門→再熱器冷段管→集粒器→再熱器→再熱器熱段管→靶板→排汽管→消音器。

(2)高壓旁路系統(tǒng):汽包→過熱器→主蒸汽管→高壓旁路管→再熱器冷段管→再熱器→再熱器熱段管→中聯(lián)門→靶板→排汽管→消音器。

(3)小機(jī)高壓蒸汽系統(tǒng):汽包→過熱器→主蒸汽管→臨沖門→再熱器冷段管→小機(jī)高壓蒸汽管→小機(jī)進(jìn)汽電動門→排汽管→消音器。

(4)一次汽、二次汽減溫水系統(tǒng)水側(cè)沖洗:給水泵出口給水管道(給水泵中間抽頭管)→減溫水管道→減溫水一次隔絕門→臨時(shí)排水管(水側(cè))。

圖1 鍋爐蒸汽吹管系統(tǒng)圖

(5)減溫水系統(tǒng)汽側(cè)沖洗:過熱器(再熱器)→減溫水管道→減溫水截止門→臨時(shí)排放管。

(6)吹灰系統(tǒng)的管道沖洗:爐本體吹灰系統(tǒng)吹管時(shí)孔板流量計(jì)、調(diào)門不裝，用短管短接，排放口在各吹灰器的蒸汽進(jìn)口法蘭處斷開。每次沖洗1層或2層吹灰器，如果蒸汽流量足夠，可以同時(shí)沖洗2層或3層吹灰器進(jìn)口管路。

4 吹管過程參數(shù)控制

此次鍋爐吹管過程大致分為鍋爐冷態(tài)與熱態(tài)沖洗、鍋爐點(diǎn)火升壓、鍋爐第1階段串聯(lián)吹管、鍋爐第2階段串聯(lián)吹管、一次汽/二次汽減溫水管道沖洗、高壓旁路與小機(jī)高壓蒸汽管道及爐本體吹灰管道吹掃，具體吹管過程如下。

4.1 鍋爐冷態(tài)沖洗(包含一次汽、二次汽減溫水管道水側(cè)沖洗)

鍋爐進(jìn)水前，上水應(yīng)經(jīng)化驗(yàn)合格且需加熱至40～60℃。向鍋爐進(jìn)水時(shí)，需嚴(yán)格控制上水速度，上水流量約50 t/h。當(dāng)鍋爐進(jìn)水至汽包水位計(jì)－50 mm時(shí)，準(zhǔn)備冷態(tài)沖洗。鍋爐冷態(tài)沖洗按DL/T 889—2004《電力基本建設(shè)熱力設(shè)備化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》執(zhí)行。在沖洗過程中，應(yīng)加氨和聯(lián)氨處理，調(diào)節(jié)沖洗水的pH值為9.0～9.5，聯(lián)氨過剩量為50～100 mg/L。此次鍋爐吹管過程冷態(tài)沖洗階段主要以化學(xué)運(yùn)行人員化驗(yàn)爐水中鐵的質(zhì)量濃度是否超過1 mg/L來判斷鍋爐冷態(tài)沖洗是否合格。當(dāng)爐水中鐵的質(zhì)量濃度超過1 mg/L或爐水發(fā)渾、發(fā)紅時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)排污或采取整爐換水方式以降低含鐵量直至爐水澄清、品質(zhì)合格。

由于鍋爐一次汽與二次汽減溫水分別取自給水泵出口和給水泵中間抽頭，鍋爐連續(xù)進(jìn)水過程中，在保持給水壓力大于3.0 MPa的前提下，同時(shí)可進(jìn)行鍋爐一次汽、二次汽減溫水管道水側(cè)沖洗，沖洗水壓力為1.5 ～2.0 MPa。

4.2 鍋爐點(diǎn)火升壓(包含熱態(tài)沖洗)

在點(diǎn)火前需全開臨沖門旁路門、鍋爐各級空氣門及鍋爐各管道疏水門。在鍋爐點(diǎn)火升壓過程中，控制升壓速率不大于0.1 MPa/min，汽包壓力每升高1.0 MPa應(yīng)就地檢查鍋爐膨脹指示情況并進(jìn)行抄錄。汽包壓力升至0.1 MPa時(shí)，沖洗汽包就地水位計(jì);升至0.2MPa時(shí)，關(guān)閉鍋爐各級空氣門;升至0.5 MPa時(shí)，熱緊汽包螺栓，關(guān)閉頂棚進(jìn)口集箱疏水，沖洗儀表管道，投用鍋爐汽水系統(tǒng)相關(guān)表計(jì);待汽包壓力達(dá)到0.8～1.0 MPa、汽包壁溫達(dá)到180～200℃時(shí)，鍋爐基本完成熱態(tài)沖洗，水質(zhì)合格。

鍋爐熱態(tài)沖洗合格后，待汽包壓力升至2.0～2.5 MPa時(shí)，緩慢地全開臨沖門，進(jìn)行第1次試吹，就地檢查吹管系統(tǒng)的膨脹、支撐及排汽口安全情況。汽包壓力升至3.0～3.5 MPa時(shí)，進(jìn)行第2次試吹，還是就地檢查吹管系統(tǒng)的膨脹、支撐及排汽口安全情況。升至4.0～4.5 MPa時(shí)，進(jìn)行最后一次試吹管，直至排汽比較干凈，同時(shí)檢查吹管系統(tǒng)的膨脹、支撐及排汽口的安全情況。

4.3 鍋爐第1階段串聯(lián)吹管

在吹管過程中，鍋爐點(diǎn)火方式為等離子點(diǎn)火，通過投入A層等離子點(diǎn)火燃燒器、A制粉系統(tǒng)及燃燒控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鍋爐緩慢升壓。當(dāng)汽包壓力升至4.5～5.0MPa、主蒸汽溫度升至350～400℃、汽包水位達(dá)到80～100mm時(shí)，管道得到充分暖管后，打開臨沖門，正式降壓吹管。在吹管過程中，維持鍋爐燃燒穩(wěn)定，增大給水流量，注意虛假水位，防止汽包干燒，注意檢查各項(xiàng)參數(shù)并記錄。第1階段吹管吹掃40次。

第1階段吹管完成后，鍋爐停爐冷卻12 h。鍋爐冷卻后，通知化學(xué)專業(yè)人員化驗(yàn)爐水品質(zhì)，若爐水品質(zhì)不合格，還需進(jìn)行熱爐放水或者換水。在停爐期間，待集粒器冷卻后，應(yīng)及時(shí)清理集粒器，保證在鍋爐第2階段串聯(lián)吹管前集粒器的清潔度符合要求。

4.4 鍋爐第2階段串聯(lián)吹管

重復(fù)第1階段吹管的程序進(jìn)行鍋爐第2階段串聯(lián)吹管。在吹管過程中，同樣需維持鍋爐燃燒穩(wěn)定，及時(shí)、合理地調(diào)整給水流量，防止汽包干燒。第2階段吹管吹掃50次后，檢查靶板痕跡合格后結(jié)束吹掃。

4.5 高壓旁路與小機(jī)高壓蒸汽管道吹掃

由于高壓旁路在鍋爐一次汽、二次汽系統(tǒng)吹管的過程中是用廠家提供的臨時(shí)堵閥截止的，因此，在鍋爐一次汽、二次汽系統(tǒng)吹管合格后，可進(jìn)行高壓旁路的吹掃。待鍋爐第1階段、第2階段串聯(lián)吹管合格且汽包壓力降至4.0 MPa時(shí)全開高壓旁路臨沖門，穩(wěn)壓吹掃高壓旁路，吹掃約30 min后，檢查合格后完成高壓旁路吹掃。接著同樣保持4.0 MPa的汽包壓力穩(wěn)壓吹掃小機(jī)高壓蒸汽管道直至合格。最后，鍋爐準(zhǔn)備停爐保養(yǎng)，利用鍋爐余壓吹掃爐本體吹灰管道與減溫水汽側(cè)管道。

5 吹管操作注意事項(xiàng)

此次吹管過程中始終貫徹“本質(zhì)安全”思想，避免設(shè)備事故和人身傷害事故的發(fā)生，其吹管操作注意事項(xiàng)如下:

(1)吹管階段解除水位保護(hù)，設(shè)專人監(jiān)視汽包水位，防止汽包干燒。

(2)當(dāng)摸索到一定的汽包水位變化規(guī)律后，才能正式進(jìn)行吹管。操作人員必須注意:打開臨沖門之后，汽包水位會驟然上升，這是虛假水位，這時(shí)不必將給水調(diào)門關(guān)小，相反應(yīng)增大給水流量，以保證汽包水位正常，防止汽包干燒。

(3)點(diǎn)火期間通過控制給煤量來控制溫升率，點(diǎn)火初期控制汽包溫升率不大于1℃/min，后期階段允許汽包溫升率不大于3℃/min。

(4)在進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火及熄火操作時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)空氣預(yù)熱器的吹灰，吹管期間應(yīng)連續(xù)對空氣預(yù)熱器進(jìn)行吹灰，防止尾部受熱面發(fā)生二次燃燒。

(5)吹管期間應(yīng)做好嚴(yán)防蒸汽漏入汽缸的安全措施:投入汽輪機(jī)真空、汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)及盤車系統(tǒng);所有疏水管道不進(jìn)凝汽器，設(shè)臨時(shí)疏水管排至廠房外;主汽門、中聯(lián)門上各門桿漏汽閥、各抽汽電動門關(guān)閉嚴(yán)密，防止吹管過程熱水熱汽進(jìn)入汽輪機(jī)而使汽缸及汽輪機(jī)大軸發(fā)生彎曲變形。

6 吹管效果

2012－03－02 T 23:08，該廠#1機(jī)組鍋爐采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)首次點(diǎn)火成功，共吹管85次，最后連續(xù)2次打靶合格，2012－03－05 T 13:18，鍋爐吹管完成。此次吹管質(zhì)量符合建質(zhì)〔1996〕111號文《火電工程調(diào)整試運(yùn)質(zhì)量檢驗(yàn)及評定標(biāo)準(zhǔn)》，連續(xù)2次粒度為0.2～0.8 mm的靶板斑痕數(shù)量≤8個(0.2 mm以下不計(jì));沖動系數(shù)＞1;符合電綜〔1998〕179號文《火電機(jī)組啟動蒸汽吹管導(dǎo)則》驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)束語

選擇合適的吹管方式和吹管工藝流程，可保證吹管順利進(jìn)行并能取得良好的吹管效果，達(dá)到預(yù)期的目的。此次吹管采用了降壓、多階段的吹管方式，一次汽與二次汽系統(tǒng)串聯(lián)吹管，在吹管過程中，由于熟練地掌握了吹管過程的關(guān)鍵技術(shù)并準(zhǔn)確地把握了吹管過程參數(shù)的控制，有效地避免了吹管過程中受熱面超溫、再熱器干燒等常見問題的發(fā)生，此次吹管的成功經(jīng)驗(yàn)可為同類型新建熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組吹管提供參考。

［1］DL/T 852—2004，鍋爐啟動調(diào)試導(dǎo)則［S］.

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