1000 MW超超臨界鍋爐不帶爐水循環泵的沖管方式

崔國華，厲富超

(江蘇新海發電有限公司，江蘇 連云港 222023)

某公司1000 MW機組鍋爐系德國ALSTOM技術制造的超超臨界變壓運行螺旋管圈直流爐，型號為SG-3049/28.25-M548；鍋爐采用單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動噴嘴調溫、平衡通風、全鋼架懸吊結構、露天布置、固態排渣；鍋爐尾部布置2臺轉子直徑為D16 379 mm的三分倉容克式空氣預熱器。鍋爐制粉系統采用中速磨冷一次風機直吹式制粉系統，每臺鍋爐配置6臺中速磨煤機，BMCR工況時，5臺投運，1臺備用，B層燃燒器帶有微油點火裝置；設計煤種為彬長大佛寺礦煤；該工程同步建設脫硫、脫硝裝置。該公司首臺1000 MW機組工程于2010年9月正式動工，2012年8月進行化學清洗，2012年9月2日進入沖管階段。按照沖管技術措施要求，先是帶爐水循環泵啟動方式進行，后在沖管階段爐水循環泵出現故障。為加快工程進度、節省時間，經研究決定充分利用現有系統和設備，嘗試采用不帶爐水循環泵沖管方式，取得一點經驗，供參考。

1 鍋爐2種沖管方式簡介

某公司1000 MW機組沖管范圍：鍋爐受熱面管束（蒸汽部分）及其聯絡管；主蒸汽管道；冷段再熱蒸汽管道；熱段再熱蒸汽管道；爐本體吹灰系統管路；取樣及儀表管路。按照調試方案，沖管采用串沖形式進行，即過熱器和再熱器成為一個回路，再熱器進口加裝集粒器，直至靶板合格[1]。沖管以降壓、穩壓沖管相結合的的方式進行。降壓沖管通過工況變化對受熱面內的氧化皮等雜物產生擾動，使之從受熱面內壁上剝落，并隨著沖管汽流排出；穩壓沖管可以通過長時間的大動量比系數對受熱面的顆粒進行攜帶[2]。

1.1 帶爐水循環泵啟動方式

其汽水流程如圖1所示。鍋爐啟動初期，大部分給水通過爐水循環泵在水冷壁內實現再循環，水質不合格時，給水經大氣擴容器由啟動疏水泵直接排放至冷卻塔。

圖1 帶爐水循環泵汽水流程

1.2 不帶爐水循環泵沖管方式

該方式在爐水循環泵故障情況下采用，其系統如圖2所示。鍋爐給水除產生蒸汽外，其余全部進入大氣式擴容器，由鍋爐啟動疏水泵回收至凝汽器，水質不合格時直接排放至冷卻塔[2]。

2 帶爐水循環泵吹管方式優缺點分析

2.1 優點

熱量直接回收，暖爐效果好，啟動時間短，節省大量燃料，水冷壁流量大，相同燃料情況下產汽量大，有效防止水冷壁、過熱器、再熱器超溫現象。

2.2 缺點

圖2 不帶爐水循環泵沖管系統

（1）貯水罐水位調節難度大，威脅機組安全。鍋爐啟動階段，貯水罐水位控制十分關鍵：貯水罐水位低會導致爐水循環泵跳閘；貯水罐水位高觸發鍋爐MFT，嚴重時造成過熱器進水事故。此外，啟動過程中要考慮到省煤器出口流量保持800 t/h以上，防止給水流量低主燃料跳閘（MFT）動作。在頻繁的降壓吹管過程中，貯水罐壓力波動大且快速，貯水箱水位難以調整。貯水箱及其連接管道容積僅16 m3，降壓吹管過程中汽壓快速下降造成嚴重的虛假水位，關閉臨沖門后貯水箱壓力又快速回升，導致貯水罐水位大幅波動。此時必須統籌調節主給水旁路調節門、循環泵出口調節門、循環泵再循環門、鍋爐貯水罐疏水調節閥等，運行調節難度大，極易發生事故。

（2）對爐水循環泵不利，頻繁地快速調節爐水循環泵出口調節門和再循環門，引起爐水循環泵電流短時間內大幅波動。當臨沖門關閉，貯水罐壓力回升過程中，貯水罐水位由于壓力回升和過熱器系統充壓的雙重作用，快速波動，為維持水位穩定，運行人員快速調整爐水循環泵出口流量，導致爐水循環泵電流在20 s內快速從60 A下降至20 A，后又經歷幾個快速升降過程。這對運行中的6 kV電機和泵都是嚴峻的考驗，應該避免這樣的情況發生。

（3）鍋爐沖管前水冷壁雖經化學清洗，沖管過程的給水中仍有可能帶有大量鐵離子和剝落的氧化皮等物質，采用此方式給水量、排放量均較小，雜質容易在水冷壁內富集，不易及時排放。

3 不帶爐水循環泵沖管方式優缺點分析

3.1 優點

（1）持續大流量沖洗汽機側高壓和低壓管道、凝汽器、除氧器、鍋爐側水冷壁等設備，能按照化學檢驗的要求及時排放、補水，有效提高整個熱力系統的清潔程度。排放方式靈活，可以根據化學檢測結果靈活排放：如凝汽器內雜質多，可從5號低加出口直接排放，快速提高鍋爐水冷壁潔凈程度；如集水箱內雜質多，可從鍋爐疏水泵直接排放至冷卻塔。

（2）凝泵進口濾網、前置過濾器、前置泵進、出口濾網等都能過濾雜質，提高熱力系統清潔程度。

（3）該方式下，貯水罐水位容易控制，相對帶爐水循環泵方式而言，吹管過程中僅需調節鍋爐貯水罐疏水調節閥和進水旁路開度，避免爐水循環泵電流大幅波動。沖管過程中，貯水罐水位快速下降，但省煤器出口流量波動僅有50 t/h左右，水位波動較小且緩慢，運行人員控制較容易。

3.2 缺點

（1）鍋爐啟動時間長，大量熱量損失，沖管燃料耗用大。

（2）為防止蒸汽量過少，導致過熱器、再熱器超溫，必須嚴格控制燃料量的投入，控制爐膛出口煙溫在470℃左右。其出口流量為850 t/h，省煤器進口水溫基本維持85℃，此時燃料量為35 t/h煤加7～9 t/h燃油。此過程中，后墻水冷壁65～75管多次出現管壁溫度高報警，二級再熱器管壁溫度接近保護值。

（3）長時間油、煤混燒，不能投用電除塵裝置，對環境有較大污染，同時可能引起SCR脫硝裝置催化劑中毒、空預器低溫結露、堵灰、未燃燼煙灰粘附甚至二次燃燒。

（4）在啟動初期和運行一段時間后，容易出現汽機側熱力系統各泵濾網堵塞情況。

4 不帶爐水循環泵沖管方式應采取的措施及注意事項

（1）該方式下鍋爐疏水量大，必須事先對鍋爐2臺啟動疏水泵的出力進行試驗，確保泵的出力能夠滿足鍋爐最小啟動流量的要求，防止啟動過程中集水箱滿水。同時，運行中加強疏水泵運行監視和調整，若發生兩臺泵均跳閘情況，必須手動MFT停爐。

（2）沖管階段汽輪機還不具備進汽條件，鍋爐疏水直接回收至凝汽器，大量熱量同時也被帶入凝汽器，須防止過熱蒸汽及鍋爐疏水經汽輪機疏水或抽汽管路倒至汽輪機內。在啟動前，檢查關閉汽輪機及各抽汽管路疏水手動門，嚴密監視汽輪機汽缸、轉子溫度，同時確保汽輪機油系統、軸封系統及盤車正常運行，嚴防沖管期間汽輪機停轉。

（3）鍋爐疏水直接回收至凝汽器，雖經大氣擴容器減壓，但大量疏水溫度基本達到100℃，導致凝汽器水溫異常上升，嚴重時可能引起凝結水泵進口汽蝕，應密切監視并嚴格控制凝結水溫上升速度，及時從凝補水箱補充冷水。大量熱水進入凝汽器，還會在一定程度上影響真空。

（4）延長暖爐時間，嚴格控制鍋爐啟動期間燃料量，嚴密監視水冷壁、過熱器、再熱器壁溫，防止出現超溫情況。盡量提高鍋爐給水溫度，開大輔汽至除氧器加熱門，保持給水在100℃以上；控制鍋爐上水速度，用熱水對鍋爐進行持續暖爐；延長大油槍暖爐時間，推遲投粉，適當降低鍋爐風量，提高空預器出口一、二次風溫。待空預器出口二次風溫度達120℃左右投入B磨微油模式。

（5）啟動前必須重視過熱器、再熱器減溫水的檢查和調試，防止在穩壓沖管過程中，某側減溫水出現嚴重漏流或管道堵塞。某公司在穩壓吹管過程中，第一次投用減溫水系統時出現二級過熱器A側減溫嚴重漏流 （電動隔離門關閉的情況下，減溫水流量顯示40 t/h），同時二級減溫器C側管道堵塞，調節門開度達100%時減溫器前后蒸汽溫度一致。此時三級過熱器管壁短時間溫差最多達100℃，嚴重威脅鍋爐安全。

（6）B磨采用蒸汽加熱暖風器和微油點火技術，提高一次風溫，實現沖轉前投粉，改善啟動初期煤粉燃燒情況，節省燃油。某公司在吹管過程中出現以下情況：出于控制爐膛出口煙氣溫度和B磨穩燃的需要，吹管過程中B磨煤量保持30 t/h穩定，由于此時煤量遠低于設計出力，燃燒器內煤粉化學濃度低，加上爐膛內溫度較低，鍋爐整體風量過大等不良因素疊加，導致B磨在啟動和吹管過程中燃燒情況一直不好，1號、3號角火檢強度在11%～20%間波動，與現場看火情況相符。因此，吹管過程中B磨在微油模式下，仍要保持2～4支大油槍助燃，根據爐膛出口煙溫和實際著火情況投退。

（7）及時投入爐膛出口煙溫探針，嚴密監視爐膛出口煙溫，防止過熱器、再熱器干燒嚴重，鍋爐說明書要求控制爐膛出口煙溫在540℃以下，實際運行中，爐膛出口煙氣溫度控制在450℃左右。穩壓吹管過程中，燃料量大，此時采用下3臺磨運行方式，正三角配煤，全開頂部強耦合燃盡風 （CCOFA）、分離式燃盡風（SOFA）風門，控制爐膛出口煙溫，同時減少爐膛出口煙氣溫度偏差。

（8）在確保安全的前提下，適當降低省煤器出口流量，也就是鍋爐實際給水流量，MFT保護要求鍋爐流量不低于800 t/h，實際運行中精確控制給水流量在850 t/h，減少對燃料量的需求。

（9）在啟動過程中保持過熱器、再熱器、臨沖管道上疏水打開，防止管壁干燒損壞。

（10）加強吹管期間化學檢驗，特別是凝汽器、省煤器進口水質檢驗，在長時間大流量沖刷的情況下，給水中仍有可能存在大量鐵離子和水冷壁內剝落的氧化皮等物質。這些物質富集在凝汽器中，若凝汽器水質不合格，應及時加大補充水，同時從5號低加出口排放、甚至停爐放水、換水。

（11）采用該方式進行沖管，鍋爐內雜質被帶入凝汽器、除氧器及高、低加管道等，在吹管過程中應嚴密監視凝結水泵進口濾網和前置泵進、出口濾網的壓差，出現濾網差壓大的情況后應提前啟用備用泵，停下堵塞泵進行濾網清洗（吹管一般使用1臺凝泵+1臺汽泵運行方式，有備用余地）。

5 結束語

某公司自2012年9月2日20時第一次試吹開始，到9月10日20時打靶合格，該次沖管供進行140次降壓沖管和8小時連續穩壓沖管。在爐水循環泵故障的情況下，工程技術人員通過嚴謹分析、大膽嘗試，在現有設備和系統的基礎上在規定時間內完成了沖管工作。

[1]徐齊勝，劉慶鑫，徐程宏，等.鍋爐設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2011：74-78.

[2]樊泉桂.超超臨界鍋爐設計及運行[M].北京：中國電力出版社，2010：33-35.