李貴鵬

（大唐東北電力試驗研究院有限公司，吉林 長春 130001）

0 引言

二次再熱代表了煤電發(fā)展的最高水平，相比于一次再熱，二次再熱技術可提高燃煤機組發(fā)電效率約2%。與常規(guī)超超臨界相比，二次再熱機組采用了更高的蒸汽參數(shù)，且鍋爐側增加一級再熱器，汽機側增加一個超高壓缸，啟動旁路升級為高中低三級旁路串聯(lián)，整個機組熱力系統(tǒng)的設備布置也變得更為復雜［1-2］。為保障機組的安全啟動，世界各國的工藝規(guī)范都規(guī)定新建機組必須在汽輪機的第一次沖轉前采取一系列工藝措施清除爐管和管道內(nèi)的異物，這其中最重要的一道程序就是蒸汽吹管［3］，即利用比鍋爐最高運行負荷動量更大的蒸汽，將滯留于鍋爐及系統(tǒng)管道內(nèi)的異物“吹”除。

近幾年，我國陸續(xù)投產(chǎn)十余臺二次再熱機組，但針對二次再熱機組鍋爐的吹管工藝尚未形成統(tǒng)一的標準。大唐東營2×1 000 MW 新建工程1 號機組于2020 年11 月完成168 h 滿負荷試運。以該機組為對象，闡述鍋爐蒸汽吹管的工藝措施，并針對實施過程中遇到的問題及采取的改進建議進行說明，為后續(xù)同類機組提供參考。

1 機組概況

機組鍋爐型號SG-2778/32.45 -M7053，為上海鍋爐廠制造的超超臨界壓力、二次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構架懸吊結構塔式爐，鍋爐的主要設計參數(shù)匯總見表1。鍋爐設計燃用煤種為神府東勝煙煤，采用中速磨冷一次風正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配6 臺MPS245HP-II 型磨煤機。鍋爐采用帶有爐水循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)，給水系統(tǒng)配置1 臺100%BMCR 容量的汽動給水泵，配單獨凝結器。

表1 鍋爐主要設計參數(shù)（BMCR工況）

2 吹管方案及流程

2.1 吹管方式

國內(nèi)目前的蒸汽吹管導則中只有面向一次再熱機組的穩(wěn)壓吹管和蓄熱降壓吹管兩種方式［4］。穩(wěn)壓吹管是維持鍋爐輸入和輸出的能量平衡以及給水量和蒸發(fā)量之間的質量平衡，鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)壓力相對穩(wěn)定的一種吹管方式；其優(yōu)點是主汽流量大，每次吹管能持續(xù)較長時間大動量比的吹掃，可大大減少吹管次數(shù)，缺點是對調(diào)試設備的投入要求高，吹管期間至少須投入3 套制粉系統(tǒng)，同時要求系統(tǒng)較強的補水能力［5］。蓄熱降壓吹管是利用鍋爐容積內(nèi)水的蓄熱快速降壓閃蒸產(chǎn)生大量蒸汽短時間高速沖洗受熱面的一種吹管方式，其優(yōu)點是瞬間蒸汽吹管動量大，受熱面溫度頻繁變化產(chǎn)生的擾動有利于氧化皮的剝離，沖擊效果好，缺點是每次吹管的有效時間短，需要較多的吹管次數(shù)［6］。借鑒安源、泰州、萊蕪等國內(nèi)投產(chǎn)二次再熱機組的吹管經(jīng)驗［7-11］，考慮本工程現(xiàn)場的安裝進度、系統(tǒng)除鹽水補水能力和調(diào)試工期，最終選用蓄熱降壓的吹管方式。

2.2 吹管工藝流程

本工程采用兩階段蓄熱降壓吹管方式，詳細吹掃流程見圖1。

圖1 兩階吹管蒸汽吹掃流程

第一階段單吹過熱器，直至靶板考核合格，詳細的吹管流程為：啟動分離器→各級過熱器→過熱器集汽集箱→主蒸汽管道→超高壓主汽門（安裝假門芯）→臨時管→臨吹門1→臨吹門2→臨時管→靶板器→臨時管→消音器→排大氣。一階段吹管后期進行高壓旁路管路的吹掃。

第二階段串聯(lián)吹掃過熱器、一次再熱器、二次再熱器，在二次再熱器進口加裝集粒器，直至靶板考核合格，詳細的吹管流程為：啟動分離器→各級過熱器→過熱器集汽集箱→主蒸汽管道→超高壓主汽門（安裝假門芯）→臨時管→臨吹門1→臨吹門3→臨時管→一次再熱進口管道→各級一次再熱器→一次再熱出口管道→高壓主汽門（旁路）→臨時管→靶板器→集粒器→二次再熱進口管道→各級二次再熱器→二次再熱出口管路→中壓主汽門（安裝假門芯）→臨時管→靶板器→臨時管→消音器→排大氣。二階段吹管過程中，同步進行中壓旁路管路的吹掃。

3 吹管過程控制

3.1 吹管參數(shù)選擇

吹管參數(shù)的選擇必須要保證在蒸汽吹管時所產(chǎn)生的動量大于額定負荷時的動量，即吹管系數(shù)大于1。DL/T 1269—2013《火力發(fā)電建設工程機組蒸汽吹管導則》中推薦一次再熱機組的吹管壓力≥6.5 MPa。相比一次再熱，二次再熱鍋爐水冷壁和過熱器的水容積減少了約50%，蓄熱能力減少較多，且還新增了一級蒸汽再熱系統(tǒng)，系統(tǒng)管道內(nèi)徑更小，阻力更大。為滿足吹管要求，必須要大幅提高吹管參數(shù)［12］。結合本工程的實踐，最終確定一階段吹管時分離器出口壓力為9.5 MPa，對應主蒸汽溫度不低于380 ℃；二階段吹管分離器出口壓力需提升至11.5 MPa，對應再熱蒸汽溫度不低于400 ℃。

為提升每一次降壓吹管的效果，本工程采取如下措施：1）鍋爐蓄熱期間，將鍋爐給煤量提升至60 t/h，將貯水箱水位提升至18 m（最高水位31.2 m），同時開大過熱器疏水，臨吹門開4～6 s 中停，以盡可能提高鍋爐的蓄熱量。2）增大蒸汽通流面積以降低管道阻力：一階段吹管后期（保證高壓旁路潔凈度），開臨吹門1 的同時打開高壓旁路臨吹門4；二階段吹管過程中，保持中壓旁路臨吹門5開啟。

3.2 吹管過程控制

鍋爐冷態(tài)沖洗合格，投入等離子點火裝置，啟動A或B層制粉系統(tǒng)，開始升溫升壓，采用開式清洗與閉式清洗相結合的方式進行熱態(tài)沖洗。在此過程中，保持省煤器入口流量約850 t/h，控制升溫速率≤2 ℃/min。待分離器溫度達到170～190 ℃，每隔2 h取水樣檢測，至爐水中鐵離子質量分數(shù)＜100 μg/L，熱態(tài)沖洗完成。

正式吹管前，分別在啟動分離器出口壓力升至2.5 MPa、4.0 MPa、6.0 MPa、8.0 MPa 時進行試吹管，檢查蒸汽管道的膨脹和支吊架受力情況，確認臨時設施是否滿足進一步的吹管要求。

一階段正式吹管時，維持一臺磨煤機運行，保持臨吹門2 開啟。分離器出口壓力升至9.5 MPa 時，開啟臨吹門1，臨吹門開到位后，把給水旁路調(diào)閥開大進行補水，同時密切監(jiān)視貯水箱水位。分離器出口壓力降至7.5 MPa時，關閉臨吹門1，待貯水箱水位回升后逐步減小給水流量，維持貯水箱水位穩(wěn)定，待分離器壓力恢復到原來水平后，進行下一次的降壓吹管。直至連續(xù)兩次打靶合格，第一階段吹管結束。

二階段正式吹管時，保持臨吹門2 關閉、臨吹門3 和臨吹門5 開啟。分離器出口壓力升至11.5 MPa時，開啟臨吹門1 和4，臨吹門開到位后把給水旁路調(diào)閥開大進行補水，同時密切監(jiān)視貯水箱水位。分離器出口壓力降至9～9.5 MPa時，關閉臨吹門，待貯水箱水位回升后逐步減小給水流量，維持貯水箱水位穩(wěn)定，貯水箱壓力升至11.5 MPa時，進行下一次降壓吹管。直至連續(xù)兩次分別打靶一次再熱器、二次再熱器合格后，第二階段吹管結束。

按吹管導則要求，降壓吹管每小時吹管次數(shù)不宜超過4 次。為避免兩次吹管間隔時間過長或過短，臨吹門開啟前將貯水箱水位穩(wěn)定在18 m，一定時間后再把給水旁路調(diào)閥開大進行補水。臨吹門關到位后，給煤量短暫降至35～40 t/h，并開啟過熱器疏水調(diào)閥，避免貯水箱壓力上升過快。

3.3 吹管過程遇到問題和改進建議

1）1 號鍋爐吹管臨時系統(tǒng)在吹管前已經(jīng)驗收合格，各臨吹門已確認開關靈活，行程時間均低于60 s。正式吹管過程中，曾發(fā)生臨吹門1 卡澀、關不嚴、臨吹門1 旁路漏汽、過熱器靶板座脫落等問題，影響了吹管工期。

2）降壓吹管初期，曾發(fā)生兩次因貯水箱水位低而導致的爐水循環(huán)泵跳閘事故，主要原因在于吹管初期運行人員對貯水箱水位的變化規(guī)律掌握不足。臨吹門開啟后，因貯水箱內(nèi)壓力快速降低，大量工質汽化會產(chǎn)生虛假水位，此時應提前預判貯水箱內(nèi)水位的變化，準確把控補水時機。為避免爐水循環(huán)泵進口工質汽化，臨吹門開啟前應確保爐水循環(huán)泵入口過冷水的投入滿足要求。

3）為滿足吹管系數(shù)要求，本工程確定的吹管蒸汽參數(shù)值略高于其他同類工程［7-11］，且實際使用的吹管次數(shù)也較多。結合本工程的實際情況，有如下的改進建議：吹管前，臨時管道應進行噴砂處理并將內(nèi)部雜物清理干凈；盡可能降低臨時系統(tǒng)管道阻力，各汽門處應盡量使用旁路管道替代假門芯減少蒸汽阻力。

4）從實踐經(jīng)驗看，鍋爐二次再熱器的吹管系數(shù)最難達到要求，故而二階段在一階段基礎上進一步提高了吹管壓力。

5）每次停爐冷卻期間，應采取帶壓放水以改善水質。每次短暫停爐過程中，只要適當控制放水和上水流量，即可有效避免給水下降管振動問題。

4 吹管效果

采用不熄火不停泵的兩階段降壓吹管方式，吹管期間共中間停爐冷卻4 次。第一階段共有效吹管103 次，第102、103 次連續(xù)打靶合格，吹管過程中過熱器壓降保持在2.8～3.0 MPa，滿足壓降比大于1.4的要求。第二階段共有效吹管106次，第82、83次連續(xù)打靶一次再熱器合格，第105、106 次連續(xù)打靶二次再熱器合格，吹管過程中一次再熱器壓降保持在0.42～0.56 MPa，二次再熱器壓降保持在0.36～0.38 MPa，滿足壓降比大于1.4的要求。

在整個吹管過程中，鍋爐的水動力工況穩(wěn)定，各個受熱面未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。吹洗過程中鍋爐采用等離子點火模式啟動和運行，節(jié)約了大量的燃油。

5 結語

借鑒國內(nèi)已投產(chǎn)二次再熱機組的吹管經(jīng)驗，提出并檢驗了“兩階段蓄熱降壓”的吹管工藝，再結合提高壓力、增加通流面積等措施，最終較好地滿足了蒸汽吹管導則提出的質量要求，保證了機組啟動工作的順利進行。與其他同類方案相比，兩階段降壓法有效縮短了鍋爐中間停爐冷卻次數(shù)，節(jié)省了調(diào)試期間的燃料成本，為后續(xù)同類機組的調(diào)試提供借鑒。