1000 MW超超臨界鍋爐不帶爐水循環(huán)泵的沖管方式

崔國華，厲富超

(江蘇新海發(fā)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(shù)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(diào)溫、平衡通風、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、固態(tài)排渣；鍋爐尾部布置2臺轉(zhuǎn)子直徑為D16 379 mm的三分倉容克式空氣預(yù)熱器。鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風機直吹式制粉系統(tǒng)，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(shè)計煤種為彬長大佛寺礦煤；該工程同步建設(shè)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(shù)措施要求，先是帶爐水循環(huán)泵啟動方式進行，后在沖管階段爐水循環(huán)泵出現(xiàn)故障。為加快工程進度、節(jié)省時間，經(jīng)研究決定充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備，嘗試采用不帶爐水循環(huán)泵沖管方式，取得一點經(jīng)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(lián)絡(luò)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(tǒng)管路；取樣及儀表管路。按照調(diào)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(wěn)壓沖管相結(jié)合的的方式進行。降壓沖管通過工況變化對受熱面內(nèi)的氧化皮等雜物產(chǎn)生擾動，使之從受熱面內(nèi)壁上剝落，并隨著沖管汽流排出；穩(wěn)壓沖管可以通過長時間的大動量比系數(shù)對受熱面的顆粒進行攜帶[2]。

1.1 帶爐水循環(huán)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(huán)泵在水冷壁內(nèi)實現(xiàn)再循環(huán)，水質(zhì)不合格時，給水經(jīng)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(huán)泵汽水流程

1.2 不帶爐水循環(huán)泵沖管方式

該方式在爐水循環(huán)泵故障情況下采用，其系統(tǒng)如圖2所示。鍋爐給水除產(chǎn)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(zhì)不合格時直接排放至冷卻塔[2]。

2 帶爐水循環(huán)泵吹管方式優(yōu)缺點分析

2.1 優(yōu)點

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

2.2 缺點

圖2 不帶爐水循環(huán)泵沖管系統(tǒng)

（1）貯水罐水位調(diào)節(jié)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(guān)鍵：貯水罐水位低會導(dǎo)致爐水循環(huán)泵跳閘；貯水罐水位高觸發(fā)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(diào)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(guān)閉臨沖門后貯水箱壓力又快速回升，導(dǎo)致貯水罐水位大幅波動。此時必須統(tǒng)籌調(diào)節(jié)主給水旁路調(diào)節(jié)門、循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)門、循環(huán)泵再循環(huán)門、鍋爐貯水罐疏水調(diào)節(jié)閥等，運行調(diào)節(jié)難度大，極易發(fā)生事故。

（2）對爐水循環(huán)泵不利，頻繁地快速調(diào)節(jié)爐水循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)門和再循環(huán)門，引起爐水循環(huán)泵電流短時間內(nèi)大幅波動。當臨沖門關(guān)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(tǒng)充壓的雙重作用，快速波動，為維持水位穩(wěn)定，運行人員快速調(diào)整爐水循環(huán)泵出口流量，導(dǎo)致爐水循環(huán)泵電流在20 s內(nèi)快速從60 A下降至20 A，后又經(jīng)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(yīng)該避免這樣的情況發(fā)生。

（3）鍋爐沖管前水冷壁雖經(jīng)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(zhì)，采用此方式給水量、排放量均較小，雜質(zhì)容易在水冷壁內(nèi)富集，不易及時排放。

3 不帶爐水循環(huán)泵沖管方式優(yōu)缺點分析

3.1 優(yōu)點

（1）持續(xù)大流量沖洗汽機側(cè)高壓和低壓管道、凝汽器、除氧器、鍋爐側(cè)水冷壁等設(shè)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(tǒng)的清潔程度。排放方式靈活，可以根據(jù)化學檢測結(jié)果靈活排放：如凝汽器內(nèi)雜質(zhì)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(nèi)雜質(zhì)多，可從鍋爐疏水泵直接排放至冷卻塔。

（2）凝泵進口濾網(wǎng)、前置過濾器、前置泵進、出口濾網(wǎng)等都能過濾雜質(zhì)，提高熱力系統(tǒng)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(huán)泵方式而言，吹管過程中僅需調(diào)節(jié)鍋爐貯水罐疏水調(diào)節(jié)閥和進水旁路開度，避免爐水循環(huán)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(dǎo)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(xiàn)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(huán)境有較大污染，同時可能引起SCR脫硝裝置催化劑中毒、空預(yù)器低溫結(jié)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(xiàn)汽機側(cè)熱力系統(tǒng)各泵濾網(wǎng)堵塞情況。

4 不帶爐水循環(huán)泵沖管方式應(yīng)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(jiān)視和調(diào)整，若發(fā)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(jīng)汽輪機疏水或抽汽管路倒至汽輪機內(nèi)。在啟動前，檢查關(guān)閉汽輪機及各抽汽管路疏水手動門，嚴密監(jiān)視汽輪機汽缸、轉(zhuǎn)子溫度，同時確保汽輪機油系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)及盤車正常運行，嚴防沖管期間汽輪機停轉(zhuǎn)。

（3）鍋爐疏水直接回收至凝汽器，雖經(jīng)大氣擴容器減壓，但大量疏水溫度基本達到100℃，導(dǎo)致凝汽器水溫異常上升，嚴重時可能引起凝結(jié)水泵進口汽蝕，應(yīng)密切監(jiān)視并嚴格控制凝結(jié)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(jiān)視水冷壁、過熱器、再熱器壁溫，防止出現(xiàn)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(xù)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(yù)器出口一、二次風溫。待空預(yù)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(diào)試，防止在穩(wěn)壓沖管過程中，某側(cè)減溫水出現(xiàn)嚴重漏流或管道堵塞。某公司在穩(wěn)壓吹管過程中，第一次投用減溫水系統(tǒng)時出現(xiàn)二級過熱器A側(cè)減溫嚴重漏流 （電動隔離門關(guān)閉的情況下，減溫水流量顯示40 t/h），同時二級減溫器C側(cè)管道堵塞，調(diào)節(jié)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(shù)，提高一次風溫，實現(xiàn)沖轉(zhuǎn)前投粉，改善啟動初期煤粉燃燒情況，節(jié)省燃油。某公司在吹管過程中出現(xiàn)以下情況：出于控制爐膛出口煙氣溫度和B磨穩(wěn)燃的需要，吹管過程中B磨煤量保持30 t/h穩(wěn)定，由于此時煤量遠低于設(shè)計出力，燃燒器內(nèi)煤粉化學濃度低，加上爐膛內(nèi)溫度較低，鍋爐整體風量過大等不良因素疊加，導(dǎo)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(xiàn)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(jù)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(jiān)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(wěn)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(zhì)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(nèi)剝落的氧化皮等物質(zhì)。這些物質(zhì)富集在凝汽器中，若凝汽器水質(zhì)不合格，應(yīng)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(nèi)雜質(zhì)被帶入凝汽器、除氧器及高、低加管道等，在吹管過程中應(yīng)嚴密監(jiān)視凝結(jié)水泵進口濾網(wǎng)和前置泵進、出口濾網(wǎng)的壓差，出現(xiàn)濾網(wǎng)差壓大的情況后應(yīng)提前啟用備用泵，停下堵塞泵進行濾網(wǎng)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(jié)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(xù)穩(wěn)壓沖管。在爐水循環(huán)泵故障的情況下，工程技術(shù)人員通過嚴謹分析、大膽嘗試，在現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)的基礎(chǔ)上在規(guī)定時間內(nèi)完成了沖管工作。

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

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