1000MW超超临界锅炉无炉水循环泵吹管

1000MW超超临界锅炉无炉水循环泵吹管
摘要：介绍了广东惠州平海发电厂1000 MW超超临界机组锅炉无炉水循环泵(boiler circulating pump, BCP)工况下的蒸汽吹管经验，给出了吹管时给水流量大导致工质和热量损失大、锅炉补给水能力不足等问题的解决方案，为1000 MW 超超临界锅炉无BCP启动提供实践依据。

关键词：超超临界机组炉水循环泵给水流量蒸汽吹管
锅炉概况
广东惠州平海发电厂一期工程为2*1000 MW超超临界压力燃煤汽轮发电机组。

1、2号锅炉为上海锅炉厂有限公司引进ALSTOM技术生产的超超临界变压直流煤粉炉，型号为：SG-3093/27.46-M533，型式为单炉膛、双切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、露天布置、机械干式排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型煤粉锅炉。

锅炉可带基本负荷并参与调峰，点火及助燃用油为#0轻柴油，设计煤种为内蒙准格尔煤和印尼煤按1：1配比的混煤，校核煤种为印尼煤。

蒸汽吹管
2.1吹管的参数及方式
根据我厂1、2号机组的特点，本次锅炉蒸汽吹管采用等离子点火，蓄能降压吹管，过热器、再热器两段吹扫方案。

第一阶段吹洗过热器、主汽管路；第一阶段吹洗合格后，进行第二阶段全系统吹洗（简称二步法）。

按《火电机组启动蒸汽吹管导则》电力工业部1998年版和《电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）》DL/T 5047-1995要求，吹管动量系数必须≥1.0。

利用吹管临时控制门，当压力达到P分离器=8MPa时，T过热器出口=380～420℃，全开临时控制门；当压力降到P分离器=5.5MPa时，全关临时控制门。

根据中华人民共和国电力工业部电综[ 1998] 179 号文《火电机组启动蒸汽吹管导则》要求, 吹管步骤如下:
a) 锅炉升压到冲管参数, HWL 解除自动, 手动关闭；
b) 开临冲门开始吹管；
c) 快速将给水流量提高到1100t/h；
d) 分离器压力达5.5MPa 时, 开始关闭临冲门；
e) 临冲门关闭后, 给水流量保持不变, 直到分离器水位正常后, HWL 投入自动, 逐渐降低给水量到880 t/ h。

重复操作步骤a) 至e) , 直到打靶合格。

无炉水炉水循环泵降压吹管难点、危险点分析
3.1工质回收
对于有泵的串联启动系统，在启动初期，通过锅炉启动循环泵调节锅炉给水量，给水泵自动调节出力维持储水箱水位。

当无泵后，则需要给水泵调节锅炉给水流量，高水位调节阀溢流以维持储水箱水位。

由于我厂给水流量要求必须大于846 t/h，流量较大，为了回收工质和热量，使化学水处理的出力达到锅炉补给水的要求必须将储水箱排水导至凝汽器或除氧器。

由于储水箱排水量较大，且温度较高，如将储水箱排水导至凝汽器，极有可能损坏凝汽器，因此需导至除氧器。

另外将储水箱排水排到除氧器可以提高给水温度更有利于减少燃料量，从而降低了受热面超温的可能。

由于现锅炉启动系统无储水箱排水导至除氧器的管道，因此需进行系统改造。

系统改造有两种方式：一、在储水箱至大气扩容器之间的高压管道引出一根管道除氧器；二、通过启动疏水泵管道打至除氧器。

第一种方式需要采用高压管道和阀门，金属材质要求较高，同时需要在除氧器处修建扩容器（防止除氧器沸腾、电泵汽蚀），总体投资肯定较大；第二种方式只需要增加一台大容量疏水泵（我厂疏水泵为75 KW不满足无炉水循环泵启动出力要求），因此从投资上考虑，建议采用第二种方式。

3.2水冷壁干烧
采用降压吹管临冲门开启期间，由于压力降低，水冷壁和贮水罐中的饱和水会发生闪蒸产生大量蒸汽，此时水冷壁的冷却状况良好。

由于闪蒸蒸汽流量超过给水流量，当临冲门完全关闭后，闪蒸停止。

上部水冷壁处于无水干烧状态，若此状态时间过长将引起水冷壁垂直管段超温，甚至损坏水冷壁。

干烧时间的长短受给水流量的控制，给水流量越大，干烧时间越短，当给水超过平均蒸发量，汽水分界点上移，干烧现象消失，但是给水流量过高，会导致贮水罐瞬间满水。

为了减少水冷壁干烧时间与干烧程度，应在临冲门开启前后适当加大给水流量（但不应引起虚假水位过高而产生蒸汽带水），并降低锅炉燃料率，在因压力突降产生的虚假水位下降后迅速的加大给水流量（注意给水泵不能过负荷）。

待分离器水位恢复正常后，逐渐增加燃料量开始下一次升温升压。

3.3受热面超温
当锅炉正常运行在低负荷阶段（25%~40%时）由于蒸汽流量小对过、再热器管壁的冷却流量不足、低压水的汽化潜热大、水冷壁循环冷却效果差等原因锅炉受热面容易超温。

当我厂采用无炉水循环泵启动吹管时，由于给水温度低、炉水排放量大、对应蒸汽压力所投入的燃料较正常运行时多，且在降压吹管升温升压过程中蒸汽没有流动不能及时带走管壁热量更加大了受热面超温的可能。

尤其
在降压吹管的第一阶段再热器处于干烧状态，对再热器壁温的控制更是成为难点。

为了解决超温问题，在点火后，应将再热器烟气挡板全关、通过燃烧器摆角下摆、配风降低火焰中心、投用减温水等手段降低气温。

排水尽量排至除氧器（但应保证除氧器水温不应超过其对应压力下的饱和温度）以提高上水温度从而减少燃料投入量。

3.4机组排水泵容量
我厂采用无炉水循环泵吹管时，将会产生大量排水，如除氧器水位过高、或水温过高应保证将水迅速排放至五号低加放水门后或机组排水槽，若排至机组排水槽应保证排水泵的容量满足。

3.5化学补给水流量
以上虽提出吹管期间工质回收方案，但因炉水循环泵运行，锅炉排水量大。

化学补水仍可能超出正常运行最大补水量。

目前我厂化学能提供的最大补水量为670 T/H左右，连续制水量为240 T/H,初步计算化学补水基本可以满足。

3.6电泵容量
电泵在降压吹管升温升压过程中完全可以满足省煤器进口流量的需要，并有一定裕量，关闭临充门后，水冷壁出现干烧时需瞬时加大给水泵流量时，需要根据电泵的流量、扬程曲线，确定电泵在此压力下的最大流量，来计算出水冷壁干烧时间，以保证水冷壁安全，因目前厂家尚未提供电泵特性曲线，粗略根据电泵额定工况下的参数换算（扬程1419 M，流量928 T/H，效率83%）吹管压力下（7.0 - 8.0 Mpa）电泵可以提供的流量应该在2000 T/H左右。

可以满足降压吹管的给水出力要求。

无BCP吹管采取的措施
4.1增加临时炉水回收系统，增加临时炉水回收系统有以下2种方案:
方案1从HWL 后接 1 条临时管路到除氧器, 直接对高温炉水进行回收, 这种方案思路来源于上海锅炉厂600 MW 级超临界锅炉无BCP 启动系统的设计。

该方案的优点是热量回收效率高, 可以满足锅炉上水温度的要求, 但是对锅炉启动系统的改动大, 而且临时管道管材要求高, 投资大。

方案2从集水箱至凝汽器的管道上接 1 条临时管路回收经过扩容的炉水。

该方案的优点是临时系统的管材要求低, 投资小, 不需要对锅炉启动系统做任何改动, 但是热量的回收效率较低。

如果按照500 t/ h 回收量计算, 可以使给水温度达到87℃。

4.2降低水流量
超温主要是因为燃料量太大引起, 而燃料量又取决于给水流量, 降低给水流量是防止过热蒸汽超温最直接的办法。

一般情况下, 锅炉最小给水流量是根据锅炉最小直流负荷对应的燃烧率计算得到的, 即锅炉的最小直流流量。

在锅炉转入干态运行后, 受水煤比协调控制, 不需要采用最小给水流量对水冷壁进行保护。

降压吹管时, 锅炉的燃烧率只有10%~ 15% , 远小于直流负荷时30% 的燃烧率,我厂的锅炉水冷壁布置235 个壁温测点, 只要监视好水冷壁壁温, 适当降低锅炉给水流量至最小给水流量, 水冷壁的安全就不会受到威胁。

4.3合理的二次风配风
我厂配有等离子点火系统, 所以选择投煤吹管。

在锅炉吹管过程中, 燃料量必须满足锅炉升压速度的要求, 炉膛出口温度受二次风配风影响较大。

为了保证炉膛出口不超温, A 层煤粉燃烧器二次风要尽可能小, 而远离 A 层的区域, 如E、F 层和过热空气( over fire air, OFA) 层, 二次风尽量开大, 通过大量的冷风降低炉膛出口温度, 同时也可以提高烟气流速, 防止未燃尽煤粉附着在尾部受热面上发生的二次燃烧。

结论
探讨了1000 MW超超临界锅炉无BCP工况下的吹管工艺, 并针对具体问题给出了解决方案, 确保无BCP吹管顺利进行。

参考文献：
1.电综（1998）179号,火力机组起动蒸汽吹管导则[S].
2.胡志宏.邹县电厂3033t/h超超临界锅炉吹管方案的探讨[J].山东电力技术,2006(6):3-6.
3.上海锅炉厂有限公司.3093t/h超超临界压力直流锅炉产品说明书[Z].2009。