1000MW直流鍋爐停運后冷卻的探究

牛 星

（廣東惠州平海發電廠有限公司，廣東 惠州516000）

鍋爐在機組正常運行中，其內部設備缺乏有效手段檢查和保養，所以機組停運后往往都要進入爐膛進行檢查和維護，如防磨防爆檢查等；加之有些停運原因本身就是鍋爐內部故障（如內部承壓部件泄漏），造成的現狀導致鍋爐內部工作量大，但可以進入鍋爐的時間不足。這就要求有停爐機會時，盡快使鍋爐部件冷卻，盡早創造進入鍋爐內部的條件。

1 目前常規冷爐操作

目前多數鍋爐的冷卻操作為：機組的停運采用滑參數停運，停運汽機后鍋爐繼續運行并且進一步降低熱負荷，降低部件溫度，達到某個規定的最低參數時停爐，經過一定風量的吹掃后關閉進出爐膛的風路進行悶爐。鍋爐壓力緩慢下降，降至某個值時，對鍋爐各受熱面放水。放水后以鍋爐某個部位的溫度作參考，此溫度下降至一定值后，啟動引、送風機對鍋爐進行強制冷卻，直至可以進入鍋爐內部工作。

某電廠鍋爐型號為SG-3093/27.46-M533，π型單爐膛八角雙切圓燃燒、一次中間再熱、尾部雙煙道、平衡通風、全鋼全懸吊結構露天布置、帶BCP泵的內置式啟動分離系統、超超臨界參數變壓直流鍋爐。以此廠為例，由于環保方面限制，主再熱汽溫滑參數不能低于480℃，不能采取停機不停爐方式滑參數，大大限制了鍋爐停爐前的金屬溫度。按傳統停爐冷卻方式，停爐后20-24小時主汽壓力達到0.8MPa，具備帶壓放水條件，放水過程時間約8小時，之后進行自然通風冷卻，約43小時水冷壁出口汽水分離器溫度達到180℃，具備啟動風組強制通風條件，通風時間約50-70小時具備檢修條件。冷卻總時間約90-120小時。該方式只適用于停爐時間較長，檢修工期充裕，鍋爐需要帶壓放水、余熱烘干保養的情況。為應對較短時間的停爐，減少鍋爐冷卻時間，此電廠進行了新的探索。

2 鍋爐冷卻操作新的嘗試

此次操作大致思路是根據鍋爐受熱面的位置、流經工質狀態、溫度范圍，將全部受熱面分為三大部分，采用針對性的冷卻方式：省煤器、水冷壁采取前期主要上水冷卻加后期輔助強制風冷；前屏、后屏、高過、高再、低過、低再、頂棚及包墻采取強制風冷（交叉風組）；大罩箱內集箱采取抽負壓風冷（開啟大罩箱人孔及連接負壓連通管）。在符合規定的前提下做到各受熱面較快降溫，且溫降均勻，減少各受熱面管屏之間及管座銜接部分產生過大熱應力。實際操作過程如下：（1）此廠在某次停機，需進入鍋爐后煙井部位工作，進行了如下的冷爐操作：本次停機采用滑參數停機方式，鍋爐轉入濕態運行，啟動BCP泵，根據溫降速率（≯0.5℃/min）逐漸調整燃料量。（2）鍋爐側主、再熱汽溫降至480℃，汽機打閘，發電機解列，并入電動給水泵運行，退出汽泵，鍋爐繼續維持A磨燃燒運行，粉塵超標后控制無效，鍋爐手動MFT，吹掃完成后悶爐，通過BCP泵維持鍋爐循環流量850t/h，保持除氧器溫度120℃以上，控制汽水分離器金屬降溫速度≯0.5℃/min，金屬溫度偏差≯50℃，電泵小流量維持儲水箱水位，HWL閥保持關閉狀態，悶爐8小時內爐水盡可能不進行外排。此階段水冷壁溫降速率為4℃-5℃/h，大罩箱內各金屬壁溫溫降速率為7℃-10℃/h。（3）悶爐8-10小時后，鍋爐自然通風，水冷壁溫度及分離器出口溫度可降至250℃以下，采取逐漸增加上水流量同時降低除氧器溫度的方式，控制省煤器入口給水溫降速度≯0.5℃/min，提高水冷壁溫降速率至7℃/h左右，至增壓風機具備啟動條件時間為11小時左右。本次上水流量最大增加至200t/h，退出除氧器加熱上水溫度降至43℃，其間水冷壁的最大溫降速率為11℃/h，平均溫降速率為8.6℃/h，分離器出口溫降平均4.6℃/h。（4）按以上兩步執行，本次停爐19小時后，分離器出口溫度達180℃后，啟動一臺引風機。此時，大罩箱內各金屬壁溫最高點已降至250℃左右，此時開啟大罩箱人孔門并加裝至爐膛的連通管，保持上下同步降溫。引風機強制通風冷卻期間，大罩箱內金屬溫降速率為6℃/h，其間安排人員進行就地點測爐膛內各受熱面金屬溫降速率為11℃/h左右，即引風機運行5小時，爐內受熱面溫度可降至200℃以下，達到冷卻安全溫度區域，根據檢修需求，可加快冷卻速率，交叉啟動送、引風機強制通風（判斷依據：在鍋爐啟動溫升曲線中，溫度在200℃以下，溫度變化率未作要求，所以冷爐過程中，金屬溫度在200℃以下可加速冷卻）。（5）交叉啟動送、引風機強制通風冷卻，直接送入大量環境溫度冷風進入爐膛冷卻。執行該操作步驟的判斷條件有：a.按照以上三步冷卻操作時間約25-30小時；b.大罩箱內最高金屬壁溫不大于230℃；c.人工溫槍測量爐膛內最高金屬壁溫不大于200℃。注：按照此方式冷爐，根據多次跟蹤測量經驗：強制通風后大罩箱內最高金屬壁溫高于爐膛內最高金屬壁溫30℃-50℃，因為大罩箱內多為厚壁管件和運行溫度大于535℃的集箱，并包有保溫棉、加之通風量較爐膛少。整個鍋爐金屬冷卻至檢修時間平均溫降控制為7℃/h左右，且下降曲線均勻平滑。

3 此種操作下三大受熱面實際冷卻情況

3.1 省煤器、水冷壁冷卻方式

以BCP泵循環鍋爐內熱水為主，以電泵小流量注入冷水的方式維持儲水箱水位4-7m，上水流量基本維持在55t/h左右，HWL閥保持關閉狀態，悶爐8小時內爐水盡可能不進行外排。嚴格控制省煤器上水溫度下降速率≯0.5℃/min，監視螺旋水冷壁、垂直水冷壁出口集箱管壁溫度≯0.5℃/min，通過水循環的方式各管壁溫降均勻，溫降曲線平滑且溫降率可控，無溫度偏差。冷卻部位及冷卻效果分別見圖1和表1。

圖1 以BCP泵循環爐水，上水維持汽水分離器液位的方式為主冷卻的部位

表1 13：00為MFT后的首個整點，21點開始自然通風

3.2 過熱器、再熱器系統的冷卻方式

停爐后，鍋爐悶爐8小時，各受熱面自然降溫，然后開啟風煙通道自然通風冷卻，停爐19小時后啟動單臺引風機，停爐27小時后開始交叉啟動送風機、引風機進行強制通風冷卻。通風冷卻期間嚴密監視各管壁溫降速率≯0.5℃/min，通過調整送風機動葉開度，滿足溫降率的要求且吸收塔入口煙溫未超過70℃。冷卻部位及冷卻效果分別見圖2和表2（再熱器布置和溫降與過熱器系統較為相似，在此只列舉過熱器系統數據）。

圖2 以自然通風和強制通風的方式為主冷卻的部位

表2 13：00為MFT后的首個整點，21點開始自然通風，次日7點啟動引風機

4 該冷爐方式主要控制特色及優點

（1）BCP泵建立循環配合小流量上水維持儲水箱水位，減少鍋爐冷卻過程中水冷壁管屏之間的溫差，通過上水流量可調節水冷壁溫降，做到了控制靈活可控，達到了金屬高溫區段降速慢，中、低溫區段溫降逐漸加快的效果；也做到了等待其他受熱面溫度降到同一水平，使鍋爐整體溫度盡可能一直下降，減少鍋爐整體的熱偏差。（2）啟動引風機時即聯通鍋爐爐膛與大罩箱的聯通管道，使爐內各受熱管屏與其連接在大罩箱內集箱溫度同步下降。（3）交叉啟動風組時間掌握在金屬壁溫低溫區段（150℃-200℃），減少了對受熱面的冷卻沖擊，且效果良好，更節省風機運行的冷卻電耗。（4）增加爐內受熱面溫槍人工點測方式，改變了強制通風冷卻期間由于金屬壁溫測點布置在大罩箱內無法判斷爐內各管屏溫降的情況，掌握了鍋爐所有金屬溫降速率，且能夠控制同步降溫。（5）此鍋爐在之后幾年的運行中，未出現氧化皮脫落現象。

5 結束語

此冷卻方法適用于停機時間較短，鍋爐無需放水的情況。根據現有測點布置情況，省煤器、水冷壁、過熱器集箱、再熱器集箱處壁溫下降速率在0.1℃-0.28℃/min之間，且下降曲線均勻平滑。鍋爐小流量上水、強制通風條件未違反規程相關規定。在停爐30小時后，省煤器進口溫度50℃，啟動分離器疏水溫度41℃，停運BCP泵，鍋爐未放水操作，保持鍋爐強制通風，至具備進入鍋爐后煙井檢修條件約34小時。相比傳統冷卻手段，此方法大大縮短了停爐后冷卻時間，為爐內工作爭取了大量時間。