直流鍋爐蒸汽吹管工藝的改進

1.神華國華孟津發電有限責任公司；2.河南電力建設調試院

摘要：根據超臨界直流鍋爐的運行特點，通過對常用的兩類啟動系統的鍋爐吹管工藝優缺點的分析和比較，提出了超臨界直流鍋爐優化吹管策略。改進后的直流鍋爐吹管方法不但增強了吹洗效果，而且縮短了鍋爐吹管試運時間，降低了穩壓吹管試運燃油消耗，保證直流鍋爐穩壓吹管安全運行，具有一定的經濟性。

關鍵詞：超臨界；直流鍋爐；蒸汽吹管；技術改進

1前言

鍋爐吹管是在新建火電機組投運前必須進行的一項重要工作，對提高機組運行的安全性有重要意義。鍋爐蒸汽系統吹掃可以清除在制造、運輸、保管、安裝過程中殘留在過熱器、再熱器系統及蒸汽管道中的各種雜物，如砂粒、石塊、旋屑、氧化鐵皮等，防止機組運行過程中過熱器、再熱器爆管和汽機通流部分損傷，有效改善機組運行期間的蒸汽品質。

直流鍋爐吹管主要有降壓吹管和穩壓吹管兩種方法。降壓吹管是指鍋爐事先維持一個較高的吹管壓力，然后迅速全開臨時吹管門，利用降壓過程中鍋爐蓄熱閃蒸產生的大量蒸汽，短時間高速沖洗蒸汽管路。這種方法僅需要開閉臨時吹管門和保持鍋爐水位等操作，操作簡單，對控制系統要求不高，但每次沖管的有效時間很短，吹管次數多，操作頻繁，對臨控門的要求高，燃油用量大，多次吹管易造成管道熱應力疲勞，影響管道壽命。穩壓吹管是在鍋爐的蒸汽參數比較穩定的情況下進行的，吹管時吹管臨控門全開，給水在鍋爐水冷壁中連續蒸發，連續不斷地沖洗蒸汽管道。這種吹管方法吹掃能力增強，吹管次數少，機組試運范圍大，節約燃油，但對控制系統要求較高，若操作不當，易造成鍋爐滅火和受熱面管壁超溫等事故。通過諸多方面比較，可以看出，直流爐吹管以穩壓吹管為宜。但如何提高吹管系統的可靠性，預防鍋爐滅火和受熱面超溫事故，仍需要做進一步研究。

本文根據多年的調試經驗，結合孟津2×600MW超臨界機組實際情況，對鍋爐穩壓吹管方法進行了改進和優化，克服了上述缺點，使穩壓吹管順利進行。

2直流鍋爐吹管系統簡介

到目前為止，河南省已經投產的20余臺600MW級直流鍋爐基本上有兩種爐型：一種是DG-1900/25.4-Ⅱ型，一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行的本生直流鍋爐，單爐膛、平衡通風、固態排渣、全鋼架、全懸吊結構、Π型露天布置。另一種是HG-1950/25.4-YM型超臨界燃煤變壓運行直流爐、單爐膛、光管螺旋管圈水冷壁、一次再熱、平衡通風、前后墻對沖燃燒、半露天島式布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。這兩種鍋爐的啟動系統都設計了內置式啟動分離器，分離器布置在鍋爐的前部上方，其進口為水冷壁出口匯集箱，下部與儲水罐相連。鍋爐的汽水流程以內置式汽水分離器為界設計成雙流程的鍋爐啟動系統。根據是否設計有爐水循環泵，在吹管過程中水循環有所不同。

3吹管工藝的改進

針對目前穩壓吹管方法的存在一些問題，提出了改進的穩壓吹管方法，即用分離器在微濕態狀態下的蒸汽穩壓吹管方法，并設計出了適用于微濕態吹管的控制回路。主要考慮了以下幾點。

3.1微濕態吹管原理

根據儲水箱水位與361閥開度對應關系，適當控制給水流量，保持儲水箱水位在合適的高度，恰當控制361閥的開度，使鍋爐汽水分離器微濕態運行，保證了鍋爐整個水冷壁內工質處于欠飽和狀態，有效避免了水冷壁過熱超溫現象。

3.2控制系統設計思路

給水控制。根據實際應用情況，由于動力汽源問題，試運期間只能夠啟動一臺汽動給水泵。因此，電動給水泵可與汽動給水泵并列運行，用流量自動平衡方式匹配兩泵的出力。給水泵再循環自動控制系統可設為自動方式，或手動放在50%位置，大流量時關閉再循環閥。儲水箱水位控制系統（361閥控制）設為自動。主給水旁路投自動。

燃燒控制。燃料量控制在72 t/h ～150 t/h標準煤，對應于蒸汽流量400 t/h～900 t/h。燃燒控制的主要要點是把握水煤比合適。首先有一個大致的匹配比例，然后根據儲水箱水位適當調節給水量。

通過對自動控制系統改進，在鍋爐吹管期間，保證自動控制系統的投入，對穩定鍋爐運行，減少鍋爐滅火，特別是由于給水流量低鍋爐滅火，起到很大作用，為鍋爐穩壓吹管奠定基礎。

微濕態控制。按照直流鍋爐特點，穩壓吹管時由于蒸發量超過30%BMCR，鍋爐運行應該進入到直流狀態。根據儲水箱水位與361閥開度成比例關系，適當控制給水流量，保持儲水箱水位在合適的高度，使361閥有一個微小的開度，使鍋爐汽水分離器呈微濕態運行，保證了鍋爐整個水冷壁內工質處于欠飽和狀態，有效避免了水冷壁溫超溫現象。

3.3加強壁溫監視

吹管期間，除了必要地改進控制措施外，還需要加強受熱面壁溫監視，且設置專門監視員，一旦發現有超溫現象，馬上采取必要措施。

4應用舉例

圖1 吹管系統簡圖

以某發電公司2×600MW機組為例進行了驗證。吹管系統圖如圖1所示。在機組調試過程中采用微濕態穩壓吹管方法，分兩個階段。第一階段吹掃后，拆除集粒器進行第二階段吹管。主要考慮因素如下：

吹管流程。超臨界直流鍋爐吹管流程為：分離器 →各級過熱器 →過熱器出口集汽集箱 →主蒸汽管道 →主汽門臨時假閥 →臨時管 →臨時控制閥 →臨時管（集粒器）→冷段再熱管路 →各級再熱器 →熱段再熱管路 →中壓主汽門臨時假閥 →臨時管（靶板）→消音器 →排大氣。

吹管壓力計算。由于鍋爐BMCR工況與汽機VWO工況對應，吹管參數計算結合鍋爐BMCR工況與汽機VWO工況下的有關熱力計算數據。

過熱器壓降 1.79MPa（BMCR）

再熱器壓降 0.19MPa（BMCR）

主汽管道壓降1.20MPa（VWO、BMCR）

冷段壓降0.19MPa（VWO、BMCR）

熱段壓降 0.12MPa（VWO、BMCR）。

主汽門、臨控門、中聯門、臨時管道壓降 0.5MPa（估算）。

按《吹管導則》，整個吹管流程平均吹管系數選取1.4，中聯門排汽背壓假定為0.50MPa。

管道壓降為：

分離器壓力為：

第一階段吹管。鍋爐在完成必要吹管準備后，逐步增加燃料，并開大臨控門開度，直到分離器壓力升至6.1MPa，吹管系數滿足吹管要求，維持臨控門不變，吹管開始，吹洗40min～60min后（視凝汽器補水情況），鍋爐降壓，逐步關臨控門，分離器壓力降到2MPa時，全關臨控門，鍋爐熄火。鍋爐吹管時需4套制粉系統投入運行。吹管結束后，鍋爐停爐冷卻，在下次點火前要求過熱器、再熱器金屬溫度降低到200℃以下，停爐期間鍋爐全面放水。

第二階段吹管。拆除集粒器，并恢復系統準備第二階段吹管，開始第二階段吹管。第二階段吹管具體操作同第一階段相同。

在吹管過程中，控制系統投入可靠穩定，鍋爐燃燒穩定，蒸汽受熱面管道未出現超溫現象，鍋爐蒸汽吹管工作順利完成。

5結論

通過改進鍋爐吹管過程的控制方案，有效避免了吹管時鍋爐頻繁滅火現象的發生，保證直流鍋爐穩壓吹管安全運行；采用微濕態穩態鍋爐吹管方法，保證了吹管效果，縮短了鍋爐吹管時間，節降低了燃油消耗；通過加強監視手段，有效避免鍋爐燃燒受熱面超溫現象。本文敘述方法具有一定實用價值，可為同類型鍋爐吹管時提供參考。

參考文獻：

[1]崔明儒主編.火電機組啟動蒸汽吹管導則.北京：中華人民共和國電力工業部，1998

[2]樊泉桂主編.鍋爐原理.北京：中國電力出版社，2004

[3]孟津電廠鍋爐技術說明書