燃气-蒸汽联合循环余热锅炉吹管方法及标准比较分析

燃气-蒸汽联合循环余热锅炉吹管方法及标准比较分析
发表时间：2019-06-04T11:17:14.777Z 来源：《电力设备》2019年第2期作者：郭勇何宽[导读] 摘要：介绍了单元制和母管制联合循环机组吹管概况，对国内外余热锅炉冲管的方式、流程、参数及标准要求进行说明．分析了冲管过程中燃机负荷及锅炉关参数的控制，总结说明余热锅炉吹管的方法及标准,提出了联合循环机组三压及两压余热锅炉吹管中采取的一些技术措施及要求,以此为国内外不同项目中同类型机组的调试和运行提供参考。

(中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司陕西省西安市 710000) 摘要：介绍了单元制和母管制联合循环机组吹管概况，对国内外余热锅炉冲管的方式、流程、参数及标准要求进行说明．分析了冲管过程中燃机负荷及锅炉关参数的控制，总结说明余热锅炉吹管的方法及标准,提出了联合循环机组三压及两压余热锅炉吹管中采取的一些技术措施及要求,以此为国内外不同项目中同类型机组的调试和运行提供参考。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组；余热锅炉；蒸汽吹洗； 0引言
随着电力市场的发展及环境要求的提高，越来越多的清洁能源被应用到电力市场发展当中，尤其对于城市环境的要求，采用天然气燃烧技术供暖已经逐渐开始取代传统燃煤供热电厂，燃气联合循环机组将被更多的投入到城市供暖工程当中，另外国外尤其中东地区由于资源丰富，随着经济的发展，越来越多的燃气联合循环机组投入建设，余热锅炉是燃气联合循环机组的重要部分，而锅炉吹管作为机组调试期间的重要试运项目，对后期机组的稳定运行有着重要的意义。

目前我国《2013火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》中对余热锅炉吹管方式进行了简单描述，并未具体进行说明，本文中重点对约旦萨玛瑞四期燃气联合循环机组余热锅炉吹管进行说明，并总结国内吹管经验，对燃气联合循环机组余热锅炉吹管方式，流程，注意事项及不同标准要求进行详细说明，为国内外不同项目中同类型机组的调试和运行提供参考依据。

1.设备概况
约旦萨玛瑞四期联合循环项目为 70MW 燃气机组联合循环部分扩建项目，机组采用一拖一形式，现有单循环部分为 Alstom GT13 型号燃机；联合循环扩建部分余热锅炉、汽轮机、空冷岛及部分 BOP 系统。

余热锅炉为1台Nooter/Eriksen 三压再热、无补燃、整体式除氧器、卧式、自然循环余热锅炉。

在燃机燃气模式下锅炉最大负荷相关参数如下：高压蒸汽参数：压力11.62MPa，温度509.3℃，流量43.9kg/s；中压蒸汽参数：压力3.11MPa，温度323.4℃，流量12.42kg/s；再热蒸汽参数：压力2.96MPa，温度509℃，流量52.566kg/s；低压蒸汽参数：压力0.45MPa，温度266.4℃，流量10.52kg/s；
2.吹管标准
《2013火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》中要求，过热器再热器的吹系数应大于1.0；过热器出口和再热器出口应分别装设靶板；靶板宽度应为靶板安装处管道内径的8%且不小于25mm，厚度不小于5mm，长度纵贯管道内径，靶板表面粗超度应达到Ra100；选用铝制材质靶板，应连续两次更换靶板检查，无0.8mm以上的瘢痕，且0.2mm～0.8mm范围的瘢痕不多于8点，采用钢、铜或其它材质的靶板，验收标准应参照制造厂的要求执行。

德国《VGB-S-513e》标准要求，余热锅炉吹管需采用稳压的连续吹洗，打靶时必须有效打靶10～20min，靶板验收要求打靶时靶板处蒸汽流速达到200m/s，吹管系数大于1.2，靶板一般选用碳钢板（St 37），要求室温下硬度应为140～140HB之间，靶板宽度为40mm，长度为0.85倍的管道内径，厚度为6mm，每40×40mm的区域内，无大于1mm以上的瘢痕，大于0.5mm的少于4个，大于0.2mm的少于10个，若选用其它材质作靶板时，其硬度按照VGB标准的相关要求执行。

3.吹管方法
国家能源局发布的2013版《火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》中，锅炉蒸汽吹管按照能量形式分为降压吹管和稳压吹管，按照系统吹洗步序可分为一段吹管和两段吹管，其中一段吹管将过热器、主蒸汽管道和再热器冷段管道、再热器、再热器热段管道串联吹扫，一步完成吹扫方式；两段吹管指先吹扫过热器及主蒸汽管道，再将过热器、主蒸汽管道与再热器冷段管道、再热器、再热蒸汽管道串联，分两步完成的蒸汽吹扫方式。

目前国内锅炉吹管一般都采用一段吹管方式；直流锅炉宜采用稳压吹管，稳压吹管时应采用一段吹管方式；采用一段吹管时应在再热器前加装集粒器，而采用两段吹管时，应在主蒸汽系统吹扫靶板检验合格后，方可进行第二阶段再热蒸汽系统吹扫。

VGB中锅炉吹洗按照吹洗介质可分为两种方法，分为压缩空气可蒸汽进行吹洗，对于没有补燃的余热锅炉吹管，应该采用连续吹洗的方式，将启动和停止次数减少到最小，对于有补燃的余热锅炉，尽量减少燃机的启动和停止次数；连续吹洗的时间主要取决于除盐水的储存和供应流量，连续吹洗时的最小蒸汽流量应当至少满足吹洗系数的要求,VGB中要求吹管系数1.2<K<1.7，连续吹管应采用滑压方式不能够蓄压；吹洗时通常高压系统首先吹洗排至大气，规定，燃机启动在最低负荷下，然后燃机增加负荷至余热锅炉达到需要的吹管参数，同时增加负荷时应确保吹洗蒸汽温度不超过余热锅炉设计温度和临时管道允许温度，对于有再热器的余热锅炉，高压系统吹洗时，中压系统产生的蒸汽冷却再热器，高压吹洗后蒸汽进入再热器后吹出，在高压和再热系统吹洗时，根据温度需要减温水可能需要投入，控制减温器后温度应至少具有15℃的过热度，在高、中压系统吹洗时，同时应提高低压系统压力，使低压获得有效的吹洗。

对于过热器和再热器进行化学清洗的机组，可以采用压缩空气进行吹洗，采用压缩空气吹洗机组则不需要点火，和给水系统等固有系统投入，采用压缩空气吹洗，需要提供高压和大容量的空压机，并且产生的压缩空气应为干净的（不含油和水份），需要压空空气压力达到40bar，并且在30min可以将压缩空气充满系统达到需要吹洗的压力，临吹阀要求全开时间小于5s，能够在15～45s内将系统存储的压缩空气全部排出，采用压缩空气吹洗，一般需要持续150～250h（5～10天）才能满足吹洗结果，采用压缩空气吹洗，吹管系数也应满足吹管标准要求。

4.吹管期间参数选择及控制锅炉吹管系数计算如下：
K — 吹管系数；
Db — 吹管工况蒸汽流量（质量流量kg/s，t/h）；
νb — 吹管工况蒸汽比体积（m3/kg）；
D0 — 锅炉最大连续蒸发量工况蒸汽流量（BMCR工况流量kg/s，t/h）；
ν0 — 锅炉BMCR工况蒸汽比体积（m3/kg）；
在国家能源局《2013火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》和德国《VGB-Standard Internal Cleaning of Water-Tube Steam Generating
Plants and Associated Pipework》中锅炉吹管系数必选按照上式计算吹管系数，而不同的是前者要求吹管必须保证被吹扫系统各处吹管系数大于1，稳压吹管时锅炉蒸发量宜选定在锅炉最大连续蒸发量（BMCR）工况的45%及以上，在选择降压吹管时，吹管临吹门全开后过热器出口压力不应小于下表中推荐的压力值，降压吹管时，则要求吹管工况与锅炉BMCR工况过热器压降比不小于1.4。

而后者则要求吹管系数应在1.2 ～1.7之间；对于联合循环机组，吹管压力一般选择在0.5～2.5Mpa，温度在380～510℃之间;
吹管过程中，应对吹管系数进行校核，并根据实际情况对吹管参数进行必要的调整。

对于燃气-蒸汽联合循环三压余热锅炉吹管临时系统可参照下图的方式进行布置，高中压排汽管道与低压蒸汽管道汇合处应尽量靠近消音器，以避免吹洗时由于高压系统压力高造成低压系统阻力增大，临时管道内径不应小于主蒸汽正式管道内径（临时管道参数应根据现场实际情况确定），采用《VGB-S-513e》标准时，通常情况下靶板验收需要靶板处流速达到200m/s，此时需要在高压和再热出口靶板前安装临时压力和温度测点，用以计算靶板处的流速，低压系统打靶一般不做要求，满足吹管系数即可，对于母管制联合循环机组，应对每一台锅炉进行单独吹洗合格，每台锅炉吹管合格后进行母管并联运行，并进行打靶合格验收。

锅炉吹管打靶时靶板处的蒸汽流速计算如下
Db — 吹管工况蒸汽流量（质量流量kg/s）；
S — 靶板处管道横截面积（m2）；
ρ — 打靶时靶板处蒸汽密度（kg /m3）；
νb — 打靶时靶板处蒸汽比体积（m3/kg）；
对于汽包锅炉，稳压吹管时蒸汽流量近似等于给水流量,在计算时蒸汽流量可用给水流量代替。

5.吹管方法分析及标准比较
约旦萨玛瑞四期联合循环项目锅炉吹管采用蓄能降压与稳压相结合的方法，同时满足了国家能源局发布的《火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》与德国《VGB-S-513e》标准的要求，机组吹管相关参数如下（吹管过程中低压持续采用稳压吹扫）：
对于燃气-蒸汽联合循环无补燃锅炉，锅炉负荷主要受燃机负荷影响，因此在吹管期间应根据吹管参数需要调整燃机负荷，以满足吹管要求，锅炉采用蓄能降压吹管时，汽包水位无法控制且汽包饱和温度下降比较大，尤其对于中压汽包影响较大。

关于《VGB-S-513e》与《火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》标准比较如下：。