SG－3103／27.46－M536型超超臨界壓力直流鍋爐水壓試驗探析

郝云馮

（湖北省電力建設第二工程公司，湖北 武漢430074）

0 引言

隨著科技的進步，能源的利用效率不斷提高，火力發電廠的單機容量越來越大。目前，中國已投運的火電機組最大等級已達到1000MW級，1000MW機組已經逐步成為中國火力發電廠的主流機組。為了減少鍋爐受熱面的泄漏，提高機組運行的可靠性，在鍋爐安裝完畢后必須對其進行一次水壓試驗。鍋爐水壓試驗的主要目的是通過超壓試驗檢驗鍋爐受壓元件焊縫的可靠性，其次是檢查安裝過程中由于施工不當可能對受壓元件造成的損傷，最后是檢驗鍋爐受壓元件原材料在制造過程中可能產生的缺陷。

1 系統簡介

華潤電力蒲圻電廠二期工程擴建2×1000MW超超臨界、凝汽式燃煤機組，配備上海鍋爐廠有限責任公司設計、制造的雙切圓燃燒方式、固態排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架、全懸吊結構、Π型超超臨界壓力直流鍋爐，鍋爐型號：SG－3103／27.46－M536。該鍋爐的設計特點為：采用螺旋管圈水冷壁設計；采用較大的爐膛斷面和容積，較低的爐膛斷面熱負荷和爐膛出口煙氣溫度；采用單爐膛雙切圓的燃燒方式；采用低NOx同軸燃燒系統；采用帶有再循環泵的啟動系統，能有效回收啟動階段的工質和熱量，并增加了運行的靈活性；過熱器蒸汽溫度采用煤水比加3級噴水調節，再熱器蒸汽溫度采用以煙氣擋板為主，輔助燃燒器擺動和過量空氣系數為輔的調節方式，低溫再熱器出口連接管道上設置微量噴水；過熱器、再熱器受熱面材料選取留有很大的裕度。其中，4號鍋爐本體共完成安裝焊口88260個，加上數量龐大的廠家焊口和密封焊，以及施工過程中對鍋爐受壓元件可能造成的損傷，因此，對其進行水壓試驗就顯得尤為重要。

2 常規水壓試驗方案

常規水壓試驗方案一般在鍋爐0m布置一臺上水泵、一臺升壓泵以及一個儲水箱，從化學車間接一根臨時管道，把合格的除鹽水輸送到儲水箱；從輔助蒸汽母管接一路臨時蒸汽管道，把蒸汽輸送到儲水箱，將除鹽水提升到廠家要求的溫度后，把水壓試驗后用來保護受熱面的聯胺和氨水加入到儲水箱中，取樣檢測合格后，用上水泵將合格的除鹽水打到鍋爐受熱面內。待鍋爐內充滿除鹽水后，再啟動升壓泵，給鍋爐升壓。

華潤電力蒲圻電廠二期工程擴建2×1000MW超超臨界、凝汽式燃煤機組由于鍋爐容量大，距離化學車間比較遠，采用傳統的水壓試驗方案雖然技術比較成熟，但卻存在如下一系列的難點：

2.1 水壓試驗周期較長

鍋爐水壓試驗用水為合格的一級除鹽水，CL－的含量＜0.2mg／L。由于水壓試驗后不能及時進行酸洗，為了減緩鍋爐受壓元件在水壓試驗后遭到的腐蝕，試驗時應在水中添加250～300ppm的聯胺、500ppm左右的氨水以調節水的pH值為10～10.5。同時，為了避免鍋爐受壓元件管材產生低溫腐蝕，水壓試驗用水溫度應控制在21～70℃之間（廠家要求不低于21℃）。

水壓試驗前先在儲水箱加滿除鹽水，然后添加蒸汽和聯胺，取樣化驗合格后，用上水泵將合格的除鹽水打到鍋爐受熱面內。由于儲水箱的容積是有限的，不可能一次配藥就能滿足整個鍋爐水壓試驗的用水需求，為了保證試驗用水符合要求，就必須先將儲水箱內的除鹽水配制合格后，啟動一次上水泵，待儲水箱內的除鹽水打空后，再配制下一儲水箱除鹽水。

該鍋爐一次汽系統（省煤器系統、爐膛水冷壁系統、分離器系統、啟動系統、過熱器系統）總水容積為636m3，二次汽系統（再熱器系統）總水容積為552m3。臨時儲水箱的容積是有限的，給儲水箱上除鹽水、加蒸汽、加藥、啟動上水泵的次數就必然會很多，假設儲水箱的容積為100m3，給儲水箱上除鹽水、加蒸汽、加藥、啟動上水泵的次數也至少達到13次之多（一次汽系統7次，二次汽系統6次），考慮到沖洗、臨時管路的耗損，實際次數會更多，整個鍋爐水壓試驗的實施過程既繁瑣又漫長。

2.2 需要一個大容積的儲水箱

水壓試驗過程中需要準備一個大容積的儲水箱，該水箱為臨時使用，造價昂貴，且轉運不便，因而在經濟上很不合算。很多施工企業為了節約費用，多采用將系統上的煙風道臨時焊接起來作為臨時儲水箱的方法。但是，煙風道作為臨時儲水箱強度不夠，需要重新加固，而且水壓試驗完畢后，需要將臨時儲水箱割除，然后再安裝到煙風道上，工作量比較大，會對試驗后的工期帶來一定的負面影響。

2.3 需要布置漫長的臨時上水管路

華潤電力蒲圻電廠4號鍋爐為二期機組，距離化學車間比較遠，為了不影響其他幾臺機組的安全穩定運行，從化學車間接一路上水管路，預計需要布置500m左右的273×12臨時管道，在耗費大量臨時措施費用的同時，安裝工期也比較長。

2.4 需要布置漫長的臨時蒸汽加熱管路

輔助蒸汽母管布置在汽機房25m層，從汽機房的輔助蒸汽母管接臨時蒸汽管道至布置在鍋爐0m的臨時儲水箱，預計至少需要150m左右的159×7管道以及相應的保溫措施，在耗費大量臨時措施費用的同時，安裝工期也比較長，蒸汽的熱損失也比較大。

3 現場采用的水壓試驗方案

根據現場的實際情況，為了節約費用、縮短工期，同時順利完成本次4號鍋爐水壓試驗，實際采用了借用正式凝結水系統作為臨時上水系統，借用正式輔助蒸汽系統作為臨時加熱系統，借用除氧器作為儲水箱的試驗方案。

3.1 借用正式凝結水系統作為臨時上水系統

利用凝結水補充水管道將化學除鹽水系統來一級除鹽水補到凝結水泵出口凝結水管道中，然后依次經過凝結水精處理裝置旁路，軸封冷卻器旁路，疏水冷卻器、8號低壓加熱器、7號低壓加熱器的大旁路，6號低壓加熱器、5號低壓加熱器的大旁路，最后補到除氧器；除氧器中除鹽水通過除氧器水箱溢放水管道放到鍋爐爐右的鍋爐啟動疏水擴容器（87m3）中；鍋爐啟動疏水擴容器中的除鹽水通過其底部的放水管道自流到集水箱（82m3）中；集水箱中的除鹽水通過其底部的管道經變徑后改接到鍋爐水壓試驗臨時上水泵入口法蘭。鍋爐啟動疏水泵出口再循環管道改接到鍋爐水壓試驗臨時上水泵出口母管。

臨時上水泵流量280m3／h，揚程172m，布置在鍋爐0m爐右集水箱附近，一路通過臨時上水管道從給水管道流量計處水壓臨時閥門給一次汽系統上水，一路通過臨時上水管道從低溫再熱器進口管道上的蒸汽吹灰汽源管接口給二次汽系統上水。水壓試驗過程中，如需臨時放水，可通過臨時管道將除鹽水放回集水箱，以備重新試壓時使用。整個正式系統流程可行可靠，且除臨時上水泵系統需要安裝部分臨時管路外，從化學車間過來的除鹽水系統管路一直到集水箱管路全部借用正式系統管路，不需要任何臨時措施。

3.2 借用正式輔助蒸汽系統作為臨時加熱系統

輔助蒸汽系統如圖1所示，可利用輔汽聯箱至除氧器正式管道對除氧器進行加熱，確保上水溫度，加熱汽源來自廠區輔助蒸汽母管。不需要任何臨時措施，只需要接通輔助蒸汽系統的正式管道。水壓試驗時，關閉輔汽聯箱其他手動門、電動門；開啟輔助蒸汽母管至輔汽聯箱電動門，開啟輔汽聯箱至除氧器手動門、電動門，即可將輔助蒸汽母管來的蒸汽順利送入除氧器。

圖1 輔助蒸汽系統圖

3.3 借用除氧器作為儲水箱

除氧器有效容積350m3，該鍋爐一次汽系統總水容積為636m3，二次汽系統總水容積為552m3。給儲水箱上除鹽水、加蒸汽、加藥、啟動上水泵的次數可以從13次減少到4次（一次汽系統2次，二次汽系統2次），從而大大縮短水壓試驗過程中給鍋爐上水的等待時間。

化學車間的鍋爐上水泵為上海東方泵業集團有限公司生產的400t／h離心泵，揚程72m，除氧器中心標高36.15m，凝結水進除氧器管道中心標高39.284m＜72m，所以上水泵的揚程滿足將凝結水輸送到布置在36.15m標高除氧器的工況要求。鍋爐上水泵流量400t／h，而除氧器有效容積350m3，即將除氧器上滿約需要1h，滿足鍋爐水壓試驗的上水時間要求。

用除氧器作為加藥容器，通過除氧器頂部放氣口用電動加藥泵加入純氨水和聯胺，然后開啟輔汽聯箱至除氧器手動門、電動門，通入輔助蒸汽充分攪拌均勻，取樣化驗除鹽水的pH值為10～10.5后，開啟除氧器水箱溢放水管道，向鍋爐啟動疏水擴容器及集水箱系統充水。

3.4 升壓方案

升壓泵采用3D2－S型高壓柱塞泵，額定排出壓力70MPa，額定流量70L／min，和臨時水箱（1m3）一起布置在鍋爐0m。一次汽系統升壓管路在暖管管路疏水管道二次門后接入，二次汽系統升壓管路在爐右低溫再熱器進口管路疏水管道二次門后接入。

3.5 風壓試驗

為了確保鍋爐整體水壓試驗的一次成功率，減少不必要的浪費，在水壓試驗前進行一次0.2～0.3MPa的風壓試驗，以初步檢查部件和管道的嚴密性。

4 優化建議

經過緊張的施工，蒲圻電廠4號鍋爐水壓試驗取得圓滿成功，一方面節約了臨時儲水箱、臨時上水系統、臨時蒸汽加熱系統等近百萬臨時措施費用，另一方面還節約了臨時系統的安裝時間及試壓過程中給儲水箱加水、加藥、加蒸汽、取樣、放水的時間，保證了蒲圻電廠4號機組的按期移交。根據本次水壓試驗的經驗，在日后的工作中建議對鍋爐水壓試驗作以下優化和改進：

（1）本次水壓試驗借用了汽機側的凝結水、凝結水補給水和輔助蒸汽系統，所以這3個系統的管道要提前開工，以防不能按期完工，影響鍋爐水壓試驗工期。

（2）由于7、8號低加旁路管道的安裝必須在凝汽器穿管結束、端蓋回裝完畢后才能進行，所以凝汽器的安裝工作應優先安排。如果凝汽器穿管、端蓋回裝的工作比較滯后，也可考慮備用手段，即將除鹽水管道直接與6號低加進口管道相連接，臨時管道的布置工作量也比較小，而且不影響水壓試驗。