二次再热机组降压吹管优化方案朱双峰

二次再热机组降压吹管优化方案朱双峰摘要：近年来，随着社会的发展科学技术的发展也有了很大的创新。蒸汽吹管是新建电站锅炉投运前的重要试运步骤之一。吹管质量的控制和吹管工艺的正确实施对锅炉和汽轮机的安全运行有着直接影响。目前国内外主要有两种电站锅炉吹管工艺，即降压蒸汽吹管法和稳压蒸汽吹管法。传统的降压蒸汽吹管技术在我国已经基本成熟，而稳压蒸气吹管技术，尤其是超临界直流锅炉的稳压吹管技术还在起步阶段，而对于配炉水循环泵启动系统的超临界直流锅炉，目前使用稳压吹管的成功实例和经验不多。本文着重对配锅炉水循环泵启动系统的HG-1964/25.4-YM17型超临界直流锅炉的吹管工艺和流程进行了研究，并对吹管过程中的注意事项进行了探讨。关键词：二次再热机组；降压吹管；优化方案引言蒸汽吹管是关系到机组安全高效运行的重要基建环节。针对二次再热机组降压吹管系统复杂，吹管次数多，吹管有效时间短，吹管工期长等问题以及热力系统的参数特点，提出在降压吹管系统设计时，将过热器系统和一次再热器系统视为一体，将临吹门设置在一次再热器出口的优化方案。该方案优于将临吹门设置在过热器出口的常规方式，可以大幅提高吹管时锅炉的蓄热容量，从而提高吹管的效率和质量。1二次再热机组降压吹管优化方案1.1“二段法〃降压吹管吹管临时系统设计特点：1）将过热器系统和一次再热器系统通过临时管道联通为一体，并在一次再热器入口处加装集粒器，以收集再热器前蒸汽管道内的杂质；2）在一次再热器出口设置临吹门；3）拆除高旁阀阀芯，吹管期间高旁管道处于贯通状态，视为主蒸汽管道的一部分。需要注意的是，过热器系统和一次再热器系统之间的临时管道、短管、大小头、集粒器、堵板、法兰等材料设计工作压力应不小于10MPa、工作温度应不低于450C，其他部分的设计和要求可参照《导则》执行。一阶段用于吹扫过热器、高旁、一次再热器及其蒸汽管道系统，至打靶合格。一阶段吹管蒸汽流向如下：分离器来汽T过热器系统T主蒸汽管道（含高旁）T临时管道T集粒器T一次再热器系统T临吹门T临时管道T靶板器T消音器T排大气。一阶段吹管合格后，通过临时管道将二次再热器系统接在临吹门和靶板器之间，进行第二阶段吹管，串吹过热器、一次再热器、二次再热器及其蒸汽管道，直至打靶合格。该阶段满足二次再热器吹管系数即可，可采用较低的蒸汽参数，还可在吹管前拆除集粒器以减小系统阻力。二阶段吹管蒸汽流向如下：分离器来汽T过热器系统T主蒸汽管道T临时管道T一次再热器系统T临吹门T临时管道T二次再热器系统T临时管道T靶板器T消音器T排大气。1.2“一段法"降压吹管二次再热机组"一段法〃降压吹管方案：一阶段串联吹扫过热器、高旁、一次再热器、二次再热器及其管道系统，直至靶板考核合格。一阶段吹管蒸汽流向如下：分离器来汽T过热器系统T主蒸汽管道（含高旁）T临时管道T集粒器T一一次再热器系统T临吹门T临时管道T集粒器T二次再热器系统T临时管道T靶板器T消音器T排大气。“一段法〃降压吹管是最节省物资和工期的方法，但由于系统较长，又增加了集粒器，阻力较大，自然比“二段法〃降压吹管的初始参数要求要高一些，这对临吹门是个考验。为了减少系统阻力，可根据集粒器杂质收集量的情况，择机在停炉冷却期间拆除集粒器。2优化方案对吹管有效时间的影响锅炉中参与蓄热过程的介质包括汽水工质和金属介质，分别称为汽水蓄热和金属蓄热。优化方案把临吹门设置在一次再热器出口，这样，在降压吹管期间，锅炉两方面的蓄热都大幅增加，仅从汽水蓄热分析，1000MW二次再热机组的一次再热器系统可增加440m3的蒸汽容积，加上高旁系统及管道系统，容积会增加500m3左右。吹管的初始蒸汽参数若采用9MPa/410°C,蒸汽比重为32kg/m3，则吹管蓄能期间可增加的蒸汽量为500x32=16000kg。根据《导则》，超超临界机组采用降压法吹管时，临吹门全开后的过热器出口压力不低于6.5MPa，此参数下的蒸汽比容约为BMCR工况下蒸汽比容的4倍；再由吹管系数二（吹管工况蒸汽流量）x2（吹管工况蒸汽比容）/（BMCR工况蒸汽流量）x2（BMCR工况蒸汽比容）的公式可知，吹管蒸汽流量大于50%的BMCR工况流量，即为吹管系数大于1的有效吹管。对于1000MW二次再热机组，有效吹管蒸汽流量约为1400t/h=380kg/s。这样优化方案增加的蓄热可使吹管有效时间延长不低于16000/380=42s。3优化措施分析3.1过热器及再热器汽温的控制两种吹管方式均需控制过热汽和再热汽的温度在临时管材的承受范围之内，同时临冲门后的蒸汽温度不能超过冷段再热管道的承受范围，整个吹管过程中必须严格控制。稳压吹管方式不存在主汽、再热汽温度下降的现象，但极易发生主汽超温，建议在锅炉稳压吹管过程中，控制低温再热器入口温度小于390C，目的是防止低、再管道过度膨胀，从而引起管道支吊架变形。控制此温度的主要方法是稳压吹管过程中使过热器出口汽温不要过高，由于吹管过程中，一般采用过热器、再热器串联吹管，主蒸汽在管道内扩容产生较小的焓降，一般情况下，低温再热器入口温度与过热器出口温度的差值小于50C，因此要控制低温再热器不超温，就要使过热器出口蒸汽温度在440C以内。吹管过程中主要是通过减温器来控制主蒸汽温度，通过再热器烟气挡板和事故喷水减温器来控制再热蒸汽温度。稳压吹管的控制要点就是主汽、再热蒸汽温度不能超温，控制合理的中间点过热度，同时保证各受热面不能超温。3.2降压吹管工艺控制1）降压吹管方式需要的燃料量一般少于BMCR燃料量的20%，因此一般只需保证2套制粉系统能够投用即可。现如今多数新建电厂都是采用等离子点火投粉吹管。锅炉投粉初期热风温度低、燃烧效率低、飞灰含碳量高，因此锅炉点火初期空预器必须连续吹灰，防止尾部烟道二次燃烧的发生。此外，降压蒸汽吹管时，锅炉在升压过程过、再热器无蒸汽通流，因此应控制炉膛出口烟温不超过540C，防止受热面超温。2）降压吹管方式为保证给水流量大于490t/h以及贮水箱的水位高于900mm，防止循环泵跳闸及锅炉灭火，这是降压吹管升温升压和开关临冲门时的控制难点。特别是开关临冲门时要求运行人员有足够的经验，能够很好的掌握补水量的调节方法。工程实践中，出现过多次运行人员不熟悉开关临冲门对分离器水位变化的影响规律而导致跳泵的现象，降压吹管控制要点是关临吹门时要逐渐加大给水流量、关小炉水循环泵出口阀开度、打开循环泵再循门。3.3其它控制要点1）稳压吹管时锅炉负荷达到BMCR的50%左右，在锅炉点火升压过程中，在煤质较差时需投用4套制粉系统，通过燃烧调整和临吹门开度，保持汽水分离器出口压力5.5Mpa左右，给水流量在890t/h左右，维持吹管参数。因此至少需保证4套制粉系统能够投用。2)每次稳压吹管时间一般在2h左右，主要看机组的补水情况，锅炉开始进入稳压吹管过程，保持此工况直至化学除盐水量耗尽，锅炉按要求正常停炉，一个完整的稳压吹管过程结束，每次吹管结束后，锅炉应降压冷却，相邻两次吹管应间隔12h以上。结语优化方案避免了一次再热器的干烧，保护了一次再热器。同时还可使一次再热器安全阀校验工作安排在吹管阶段进行，为整套启动提供更安全的带负荷条件。参考文献王月明，牟春华,姚明宇，等.二次再热技术发展与应用现状[J].热力发电,2017,46(8):1