百万千瓦机组吹管方案

百万千瓦机组大机吹管方案的探讨
张超刘东现王海峰
山东电力建设第二工程公司
摘要：随着电力设备制造技术水平的发展，火力发电机组的容量在不断的提高。

百万机组在国内得到了较快的发展。

作为分部试运最主要的一环，汽轮机大机吹管是分部试运过程中投入最大、牵连系统最多的一步。

规划好大机吹管项目，即可以为整组启动打下良好的基础，又可以节省资金，也为同类型机组留下宝贵的资料。

关键词：百万、吹管
1.引言为保证机组安全经济运行，在机组启动前进行蒸汽冲洗，利用高温高流速的蒸汽冲刷掉锅炉过热器、再热器和主蒸汽、再热蒸汽管道内部残留物和大气腐蚀过程中产生的污物（如氧化物）等，否则将对机组长期安全运行造成危害。

2.系统简介四大管道包括主蒸汽、再热蒸汽及高低压旁路、高压给水管道。

我国已投产发电的百万机组及在建百万机组的主蒸汽及再热蒸汽管道一般采用单元制布置。

以北疆电厂2*1000MW机组为例，主汽管道采用4-2配管。

即从每个锅炉末级过热器出口集箱出口引两根Di255.6×68管道，合并成两根Di349×91管道（炉侧为Di355.6×95）分别接汽机高压缸左右两侧主汽门。

在进入左右主汽门前，两根母管由一路Di248×74的管道相连通，确保两路蒸汽进入主汽门前参数相同。

再热冷段管道采用2-1-2配管，高压缸排气为二根ф762×32管道，合并成一路ф1067×42母管至锅炉再热器进口集箱前分成两根ф762×47支管分别接入再热器进口联箱两侧。

再热热段管道按“2-2”配制，即从每个再热器出口联箱上分别接出一根Di699×45的管路（炉侧为Di720×43）接入中压缸两侧的中联门。

在进入中联门前，两根母管由一路Di520×33的管道相连通，确保两路蒸汽进入中联门前参数相同。

汽机旁路系统为高压旁路和低压旁路二级串联旁路系统。

其中高压旁路阀分别布置在炉左、炉右82m 标高的露天平台上，低压旁路阀布置在汽机房内凝汽器喉部，汽机房的A、B列。

高压旁路进口蒸汽量为100%BMCR主蒸汽流量；低压旁路进口蒸气量为65%BMCR主蒸汽流量。

每台机组配置4套高压旁路装置（每套各25％BMCR容量）和2套低压旁路装置（每套各32.5％BMCR容量）。

本体定型管道为补汽阀导汽管道，其管道是从主汽门经补汽阀到高压缸的两根根管道，从主汽门至补汽阀入口管道为φ219.1×45.7 A335P91；补汽阀出口至高压缸入口管道为：φ219.1×25.4 A335P91，设计补汽阀进汽段压力315bar，温度600℃，补汽阀出汽段设计压力188bar，温度564℃。

3.吹管流程：
目前1000MW机组蒸汽吹管一般采用两阶段吹管方式进行吹管，不再在再热器入口设置集粒器。

第一阶段吹扫锅炉过热器及主蒸汽管道，待吹扫合格后停炉变更临时管进行第二阶段的吹扫，第二阶段吹扫再热蒸汽管道及锅炉再热器。

高旁部分在一阶段吹管时，利用高旁阀水压试验临时堵板做封闭，二阶段时恢复正式阀芯，用正式高旁阀吹扫高旁管。

低旁部分不参与蒸汽吹管，但做好验收工作，确保管道内
部清洁。

一般吹管流程为：
第一阶段流程为：分离器→各级过热器→过热器集汽集箱→主蒸汽管道→临时管→临冲阀A、B→临时管→靶板→临时管→消音器→排大气。

在进入消音器前安装考核靶板装置，冲管至靶板考核合格为止。

第二阶段流程为：分离器→各级过热器→过热器集汽集箱→主蒸汽管道→临时管→临冲阀A、B→临时管→冷段再热管道→各级再热器→热段再热管道→中压蒸汽阀门室→临时管→靶板→临时管→消音器→排大气。

主蒸汽、再热蒸汽及高低旁疏水管道应各引临时管接至厂房外地沟，不得直接排入凝汽器。

4.大机吹管方案的选择
大机吹管方式通常有两种：降压吹管与稳压吹管。

目前已发电机组大多采用降压吹管方式进行吹扫。

对比以往吹管方式和效果，可总结以下经验：
从上表可以看出，稳压吹管具有一定的优势，但目前多数机组仍采用降压吹管进行吹扫，究其原因，主要从以下几个方面考虑：①.大机吹管时各设备的性能正在考验过程中，降压吹管可以逐步考验设备和系统性能。

②.大机吹管时各系统正在逐步完善，使用降压吹管参与的系统相对较少，采用降压吹管可以保证较多的设备和系统在吹管期间完善，从而缩短施工工期。

③大机吹扫期间试运人员及运行人员均处于磨合期，使用稳压吹管对操作人员的操作要求更高。

所有，为了保证吹管工作比较顺利的完成，多数机组仍倾向于降压吹管。

当然，大机吹管也可以采用降压吹管和稳压吹管相结合的方式进行。

在吹管开始使用降压吹管，随着系统的逐步完善及操作人员熟练程度的增加，在吹管后期使用稳压吹管的方式进行，这样即可以保证系统按时完善，提高吹管效果，又可以考验设备系统性能，为机组的整套启动奠定良好的基础。

5.冲管参数的选择及临时管道的强度计算
临时管道的设计可根据现场情况进行布置，其支吊架的设计应由设计院参与并确认。

管道壁厚的选择按《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T5054-1996进行计算选择，以天津北疆#2机大机吹管为例，可进行如下计算：
5.1冲管参数的选择。

吹管参数主要是指吹管蒸汽压力、压降幅度和蒸汽温度。

选择冲管参数时主要考虑以下因素：
a.吹管系数DF≥1，并有一定的积累时间，以充分利用锅炉积蓄热量，提高冲洗效果，减少冲洗次数。

b.汽包的饱和蒸汽温度降低值≯42℃，以避免汽包承受不必要的附加力。

c.冲管期间再热器是安全的，但在冲管控制门关闭后生压时，再热器便处于干烧状态，为了保证再热器
的安全，规定炉膛出口烟温不超过538℃。

⑴吹管系数
①.吹管系数（DF）的定义：
在吹管条件下蒸汽流量/阻力与锅炉最大连续出力情况下蒸汽流量/阻力的比率。

②吹管系数（DF）的计算公式：
DF=[W2
吹扫×V
吹扫
]/[W2
MCR
×V
MCR
]
W=质量（KG/秒）
V=等比体积（M3/kg）
吹扫=一次吹扫过程
最大连续出力（MCR）=正常运行期间
③.吹管系数推荐范围：1.3<DF<1.7
④.由于目前在建机组主控室操作屏幕上已设计，可以从集控室直接得出，这儿就不在叙述吹管系数的测量方法。

⑵吹管压力
根据压降累计值计算如下：设冲管压力为P
则P=△P
1+1.5（△Pm
2
+△Pm
3
+△Pm
4
+△Pm
5
+△Pm
6
）+△P
7
+△P
8
+0.5
△P
1
—冲管门开启过程中汽包压力下降值
△Pm
2
—MCR工况下，过热器压降
△Pm
3
—MCR工况下，主汽管压降
△Pm
4
—MCR工况下，冷段管压降
△Pm
5
—MCR工况下，再热器压降
△Pm
6
—MCR工况下，热段管压降
△P
7
—冲管排汽和压损，经验取0.2MPa
1000 MW机组冲管压力一般控制在6.5-8.0MPa之间。

⑶吹管降压幅度
吹管降压幅度是由吹管控制阀门的开启、保持、关闭的时间来控制的，要求DF>1 的保持时间不小于90秒，冲管控制阀门全开保持的时间应不小于2分钟，累计冲管时间控制在4-5分钟，同时确保汽包饱和蒸汽温降≯42℃，压降幅度可根据吹管情况而定，一般为2.9MPa左右。

⑷蒸汽温度
为保护再热器，燃油量要控制在略高于每层油枪允许的最低油量，在此条件下，可以尽量提高蒸汽温度，1000MW机组蒸汽温度一般不超过480℃。

5.2冲管临时设施的强度计算
⑴正式主汽管道至临吹门间管道的选择
选用管道外径、材质，Do=377 mm 15CrMo
计算参数： P=8.5MPa t=430℃ 计算公式: Sm ＝
αησ++Yp
pDo
2][2t
Y 为温度对计算管道壁厚公式的修正系数，取0.4 η为需用应力修正系数，无缝管取1 α为附加厚度，取2mm
σ为15CrMo 在430℃时的许用应力，取125MPa
计算依据:
a) 中国电力出版社《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T5054-1996 b) 上海人民出版社《金属材料手册》
计算得：φ377 15CrMo 管道在压力8.5MPa ，温度430℃时最小厚度为14.5，取厚度15即可 ⑵临吹门后至冷段母管临时管道的选取 选用管道外径、材质 D o =820mm 15CrMo
由φ377管道扩容至φ820管道，可以看做为等温扩容过程 由P1V1=P2V2
P1=8.5MPa ，V1=π178.5²L V2=π390²L 计算得P2=1.8MPa
计算参数：取压力P=5MPa t=430℃
计算公式: Sm ＝αησ++Yp
pDo
2][2t
Y 为温度对计算管道壁厚公式的修正系数，取0.4 η为需用应力修正系数，无缝管取1 α为附加厚度，取2mm
σ为15CrMo 在430℃时的许用应力，取125MPa
计算得：φ820 15CrMo 管道在P=5MPa,T=430℃时最小厚度为18mm ，取厚度20mm 足够 ⑶中联门出口临时管道的选取
选用管道外径、材质，D o =820mm 15CrMo 计算参数： P=3.0MPa t=480℃
计算公式: Sm ＝αησ++Yp
pDo
2][2t
Y 为温度对计算管道壁厚公式的修正系数，取0.4 η为需用应力修正系数，无缝管取1 α为附加厚度，取2mm
σ为15CrMo 在480℃时的许用应力，取119MPa 计算依据:
c)中国电力出版社《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T5054-1996
d)上海人民出版社《金属材料手册》
计算得：支管φ820时最小厚度为13mm，取厚度20mm足够
排汽母管φ1120时最小厚度为16mm，取厚度21mm足够
选用钢管时,吹管临时控制门前管道壁厚不得小于上表壁厚。

⑷冲管用堵板的厚度计算
低旁阀不能参见冲管，冲管后低旁阀前至热段管道进行人工机械清理。

低旁阀前需焊接2只堵板。

按照《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T 5054-1996的设计要求，优先选用平堵板，其计算公式如下：
S c =K'D
i
，
φ
δt]
[
p
式中P——设计压力MPa
[δ]t——钢材在设计温度下的许用应力MPa
S
c
——平堵板计算壁厚mm
D
i
——管道内径mm
K'φ'——与堵头结构有关的系数，按照《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T 5054-1996表C.5.4选取。

许用应力: [δ]480=37MPa
低旁阀前堵板计算：
吹管参数 P=3.0MPa t=480℃
S c = K'D
i
，
φ
δt]
[
p
=0.4×559
05
.1*
37
2
=62mm
取低旁阀前堵板厚度Sc=70mm，并且井字加强。

以上为北疆#2机吹管临时管设计方案，其余1000MW机组可以作为参考。

6.临时管道的布置
由于目前1000MW机组均采用两阶段吹管方式，故吹扫临时管道的布置也分为两部分。

由于1000MW 机组蒸汽吹管不进入主汽门，故第一阶段临时的临时管道由主汽门前引出，经临时吹扫门接至吹扫母管。

待第一阶段吹扫完毕后，停炉对临时管道进行更改进行进行第二阶段的吹扫。

第二阶段吹扫临时管为从临时吹管门后引管道接至高压缸出口冷段管道上，即将主汽门与高压缸短接，至锅炉再热器后经热段到中主门。

将中主门进缸口用厂供堵板堵塞，从临时吹扫口引临时管接至排气母管上排出。

这是主要管道的基本走向，靶板装置尽量靠近临时门。

消音器布置于排气母管末端。

为了减少吹管后恢复口，600MW以下机组从临时吹扫门引出的临时管道一般接至冷段高排逆止阀处，但1000MW机组布置空间相对狭小，故施工中应预先考虑预留，但对建筑施工影响较大，具体情况根据现
场情况而定。

如将从临时吹扫门后引出的临时管道接至运转层冷段管道处，从高压缸到接口处的管道采用人工清理、加强验收管理的方法控制内部清洁度，即可以大大节省临时管道，又可缩短临时管道更改恢复时间，保证整套启动的按时完成。

此布置可为同类机组借鉴。

7.大机吹管应具备的条件
汽轮机大机吹管是分部试运过程中投入最大、牵连系统最多的一步。

机组进行大机吹管，必须满足以下条件：
⑴炉前系统碱洗已合格并恢复完毕。

⑵锅炉酸洗已合格并恢复完毕。

⑶在线仪表满足吹管过程中的过程参数控制要求。

⑷与吹管系统相连的正式系统不能加装堵板的隔离门要关闭并断电。

⑸除盐水系统满足吹管用水量。

⑹厂用辅助蒸汽管道冲洗合格。

⑺闭式水系统、凝结水系统、给水系统、除氧器系统，工业水系统等安装完并达到运行条件。

⑻参加冲管的正式系统已验收合格并已达冲管条件。

⑼加药、取样系统安装调试完毕，具备投运条件。

⑽冲管有关的临时设施已安装完毕，并已验收合格。

⑾冲管的电动门的远方操作、手动操作及就地电动操作要正确灵活。

⑿冲管现场应道路畅通，照明充足，通讯便利。

⒀大机盘车应达到运行条件，并经过试转，汽缸温度测点能投用，与汽机本体有关的管道要全部断开，冲管过程中，大机应连续盘车。

⒁凝结水精处理系统达投用条件。

⒂靶板等准备完好。

⒃安全环保措施完善。

8.结束语
目前国内已经投产运行的1000MW机组已有多台，如玉环的4台机组、邹县#7、#8机组、天津北疆#1、#2机组机组，吹管方案根据机组情况也不尽相同，大机吹管的成功与否直接决定着机组的整组启动。

大机吹管是分部试运中投入成本最高的一步，大机吹扫用临时管道多，口径大，管材要求高，临时管道焊接要求高。

同时大机吹管又是考验设备及系统运行的最佳时机。

规划好大机吹管，即可以大大节省资金，又可保证机组整套运行的顺利进行，为将来同类型机组的大机吹扫留下宝贵的经验及知识财富。

9参考文献：
1.《锅炉启动调试导则》（2004）
2.《火电机组达标投产考核标准》2006版
3.《#2机组汽机专业施工组织设计》572J007SEPCOAGN
4.《化学监督导则》
5.《火电工程启动调试工作规定》
6.《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》
7. 中国电力出版社《火力发电厂汽水管道设计技术规定》
8.上海人民出版社《金属材料手册》
9.天津北疆#2机大机吹管措施。

10.玉环电厂#2机大机吹管措施。

11.玉环电厂#4机大机吹管措施。

12.邹县发电厂#7机大机吹管措施。

10.作者简介：
张超男山东电力建设第二工程公司，汽机工程处管道专工
刘东现男山东电力建设第二工程公司，北疆项目汽机工程处技术组长王海峰男山东电力建设第二工程公司，北疆项目汽机工程处管道班长
10.北疆#2机临时管道布置图（含小机高压进汽的吹扫）。