新型在役火電廠鍋爐吹管技術(shù)研究與應(yīng)用

張海偉，邵 茹，王鵬程

（1.山西河坡發(fā)電有限責(zé)任公司， 山西陽泉 045000； 2.山西大學(xué)， 山西太原 030006）

0 引言

火電廠對進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽質(zhì)量有要求， 如果進(jìn)入的蒸汽有污物會引發(fā)生產(chǎn)事故。 如四川某電廠超臨界機(jī)組在調(diào)試運(yùn)行期間就曾多次發(fā)生超溫爆管事故，事故原因均為管內(nèi)氧化皮脫落[1]；寧夏某發(fā)電公司2 號鍋爐的爆管事故產(chǎn)生的原因是鍋爐超溫運(yùn)行引起爐管內(nèi)壁氧化脫落，堵塞管內(nèi)蒸汽流通[2]；某電廠屏式過熱器爆管泄漏，泄漏原因?yàn)楣軆?nèi)某些位置被雜質(zhì)堵塞導(dǎo)致工質(zhì)流量不足[3-4]。為了保證蒸汽的清潔，就必須對蒸汽管道進(jìn)行壓力吹掃。 正常新建火電廠進(jìn)行蒸汽吹管， 都要對蒸汽管路進(jìn)行改裝：短路汽輪機(jī)本體，利用臨時(shí)管路連接其他蒸汽系統(tǒng)， 蒸汽管路的末端安裝一段對空排汽臨時(shí)管路，作為臟污蒸汽排入大氣之用[5]。 而對于現(xiàn)役機(jī)組， 若按照常規(guī)蒸汽吹管方案短路汽輪機(jī)本體，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且花費(fèi)巨大。基于此，本文提出了一種適用于在役火電廠鍋爐吹管的技術(shù)方法。

1 新型吹管系統(tǒng)的流程構(gòu)建

1.1 雜質(zhì)排出口的確定

蒸汽吹管的原理（如圖1 所示）是用鍋爐自身產(chǎn)生的蒸汽來進(jìn)行，即利用蒸汽壓力產(chǎn)生的高速汽流除去積留在管道系統(tǒng)內(nèi)的殘留雜物，但臟污蒸汽從汽水系統(tǒng)中的何處排出是技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。該排出口選擇要遵循以下3 個(gè)原則：一是不能讓雜質(zhì)進(jìn)入汽輪機(jī)本體內(nèi)部； 二是不能有設(shè)備及人身損傷的隱患；三是口徑尺寸滿足吹管要求。 通過現(xiàn)場和系統(tǒng)圖分析研究， 根據(jù)再熱器蒸汽管路堵閥的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，最終確定高溫再熱器出口蒸汽管路堵閥可以作為臟污蒸汽的排出口。

圖1 鍋爐吹管原理圖

1.2 新型吹管系統(tǒng)流程的確定

對于已投產(chǎn)鍋爐，其汽水系統(tǒng)已經(jīng)成型，因?yàn)檫M(jìn)行吹管而進(jìn)行大范圍的臨時(shí)管路改動(dòng)安裝不太現(xiàn)實(shí)[6]。另外，現(xiàn)役鍋爐的臟污程度一般比新建鍋爐要輕。所以，為了便于操作，決定將一次汽和二次汽系統(tǒng)通過汽輪機(jī)的高壓旁路管路進(jìn)行連接[7-8]。

在對鍋爐受熱面進(jìn)行吹管時(shí)， 將汽輪機(jī)高調(diào)門、主汽門、中主門、中調(diào)門等均關(guān)閉，通過高壓缸旁路將機(jī)組一次汽和二次汽系統(tǒng)連接，高溫再熱器出口蒸汽管路安裝堵閥（堵閥頂蓋不裝， 便于排汽），新型吹管系統(tǒng)構(gòu)建完成。

為了在吹管過程中降低噪聲，在堵閥開口處加裝臨時(shí)管路，臨時(shí)管路的另一端連接至旁邊再熱器蒸汽安全門出口，使用該安全門消音器對吹管過程進(jìn)行消音降噪。在臨時(shí)加裝的管路端部法蘭盤處加裝靶板，方便檢查吹管效果。 圖2 為臨時(shí)管路連接示意圖。

圖2 臨時(shí)管路連接示意圖

通過火電機(jī)組現(xiàn)有運(yùn)行管路將機(jī)組一、二次汽系統(tǒng)連接，利用高溫再熱器出口堵閥安裝處的現(xiàn)成開孔作為蒸汽吹管的排出口，利用一小段臨時(shí)管路將吹管廢汽連接至就近安全門消音器消音降噪，利用汽輪機(jī)高壓缸旁路調(diào)整閥作為整個(gè)系統(tǒng)吹管的控制啟閉裝置，完成整個(gè)吹管過程。 相比傳統(tǒng)吹管技術(shù)，該方案簡便易行，省時(shí)省成本。

2 新型吹管技術(shù)方案

2.1 吹掃控制參數(shù)的確定

吹管時(shí)要求蒸汽動(dòng)量大于額定運(yùn)行時(shí)動(dòng)量，依靠蒸汽沖刷帶走管內(nèi)雜物，同時(shí)，吹掃時(shí)蒸汽溫度變化造成管壁溫度變化，使管內(nèi)氧化皮脫落。 要保證吹管動(dòng)量大于額定運(yùn)行動(dòng)量，則應(yīng)保證吹管系數(shù)K>1[9]。

同時(shí)吹管系數(shù)K 可用吹掃時(shí)壓降與額定時(shí)壓降之比求得，即

在最大連續(xù)蒸發(fā)量BMCR（boiler maximum continuous rating）工況下，鍋爐過熱器設(shè)計(jì)壓降為1.5 MPa，再根據(jù)《火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組蒸汽吹管導(dǎo)則》要求，降壓吹管時(shí)，吹管工況與鍋爐BMCR工況過熱器壓降比應(yīng)不小于1.4， 可以計(jì)算得出臨時(shí)吹管門全開后汽水分離器壓力應(yīng)達(dá)到8.35 MPa，這樣才能保證吹管系數(shù)＞1。因此，臨吹門開啟前，鍋爐的汽水分離器壓力應(yīng)達(dá)到8.5～9 MPa[10-12]。

鑒于現(xiàn)役鍋爐的臟污程度一般要比新建鍋爐輕，加上為了新型吹管系統(tǒng)的安全性，將吹管參數(shù)確定為汽水分離器壓力達(dá)到5 MPa 時(shí)開始開啟高壓缸旁路閥吹管，過熱蒸汽溫度控制在400 ℃。

2.2 吹管操作步驟

a） 冷態(tài)沖洗合格，鍋爐各方面具備啟動(dòng)條件。臨時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)按照圖2 所示連接完畢，高溫再熱器堵閥已經(jīng)安裝。一切條件滿足，進(jìn)行鍋爐啟動(dòng)操作。

b） 按照正常鍋爐啟動(dòng)進(jìn)行， 鍋爐汽水分離器壓力升至1.5 MPa 時(shí)， 開啟高旁門試吹洗一次，吹洗完后，派人檢查管道的支吊架及臨時(shí)管道的膨脹情況，壓力降至0.8 MPa 時(shí)，關(guān)閉高壓缸旁路門，試吹洗結(jié)束。

c） 若一切正常，則按要求鍋爐繼續(xù)升溫升壓。

d） 當(dāng)鍋爐汽水分離器壓力達(dá)到3.0 MPa 時(shí)，開啟高壓缸旁路閥試吹洗2 次，檢查臨時(shí)管道的嚴(yán)密性、膨脹及支架和消音器的牢固情況。

e） 鍋爐2 次吹管的間隔時(shí)間一般控制在30～40 min 之間。

f） 在試吹洗的基礎(chǔ)上，繼續(xù)升壓，當(dāng)汽水分離器壓力升至4 MPa 左右時(shí)進(jìn)行正式吹洗，汽水分離器壓力在2.5 MPa 左右關(guān)高壓缸旁路門（吹管系數(shù)小于1 時(shí)）。 每次吹洗關(guān)門后的壓力控制應(yīng)以汽水分離器飽和溫度變化不大于42 ℃為原則。

g） 吹管完畢鍋爐無壓后， 確認(rèn)主汽管道溫度降至常溫后，拆除臨時(shí)管道，恢復(fù)正式系統(tǒng)。

3 新型吹管技術(shù)的應(yīng)用

2016 年， 山西某電廠2 號爐高溫再熱器受熱面進(jìn)行大面積換管，換管完畢后，機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)操作。 啟動(dòng)過程中，發(fā)現(xiàn)2 號機(jī)凝結(jié)泵入口濾網(wǎng)差壓迅速上漲，切換凝結(jié)泵，清理入口濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)上有大量再熱器換管時(shí)管口密封用的可溶紙和焊渣，進(jìn)入凝汽器檢查，在其內(nèi)部同樣發(fā)現(xiàn)大量的可溶紙和焊渣。 針對此問題，在經(jīng)過技術(shù)考慮與現(xiàn)場考察之后， 實(shí)施了上述的吹管技術(shù)方案。 鍋爐吹管18次，當(dāng)靶板檢查合格之后，撤除臨時(shí)連接的排汽管，恢復(fù)正式系統(tǒng)，機(jī)組啟動(dòng)正常，順利并網(wǎng)。

此次吹管，系統(tǒng)改造用時(shí)20 h，鍋爐啟動(dòng)耗時(shí)6 h，達(dá)到吹管條件后，吹管用時(shí)約4 h。 從系統(tǒng)改造至吹管再到恢復(fù)系統(tǒng)共用約2 d 的時(shí)間就解決了將大量可溶紙、焊渣、氧化皮等雜質(zhì)排出鍋爐外的難題，使得機(jī)組快速達(dá)到了啟動(dòng)條件，節(jié)約了機(jī)組檢修時(shí)間，減少了因雜物堵塞造成爆管的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本文所述的在役火電廠鍋爐受熱面吹管技術(shù)相較于傳統(tǒng)吹管技術(shù)，創(chuàng)新地采用了一次、二次汽系統(tǒng)串聯(lián)吹管方式，解決了在役鍋爐清理受熱面大量雜物的難題，在系統(tǒng)改造上更為簡單，易于實(shí)施。在吹管過程中，利用汽輪機(jī)側(cè)高壓缸旁路調(diào)整門前電動(dòng)門進(jìn)行吹管的開啟關(guān)閉控制，在保證吹管效果的同時(shí)，又節(jié)省了臨吹門的購置和安裝，有著較好的推廣價(jià)值。