超超临界二次再热锅炉吹管工艺探讨

超超临界二次再热锅炉吹管工艺探讨

张晓东，薛宏涛

（中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司，陕西 西安 710000）

摘要：二次再热机组锅炉的吹管工作目前没有详尽、可适用的技术导则作为支撑，各个项目采取的吹管方式五花八门，本文通过对比不同项目超超临界二次再热机组锅炉蒸汽吹管的方式和过程，结合实际情况，探讨了适用于多数二次再热机组的吹管工艺，为后续开展的项目提供一定支持和参考。

关键词：二次再热锅炉；超超临界；蒸汽吹管；吹管工艺

Discussion of blowpipe technology for ultra-supercritical

double-reheat boiler

ZHANG Xiaodong，XUE Hongtao

（China Energy Construction Group Northwest Electric Power Test Research Institute Co., Ltd., Xi'an 710000, Shaanxi）

Abstract: At present, there is no detailed and applicable technical guidelines for the blowpipe work of the double-reheat boiler, and the blowpipe methods adopted by each project are various. This paper discusses the methods and the processes of the steam blowpipe for ultra-supercritical double-reheat boiler in different projects, combined with the actual situation, and discusses the methods applicable to most double-reheat boiler. The blow pipe technology provides certain support and reference for the follow-up projects.

Keywords:Double-reheat boiler;ultra-supercritical;steam blowpipe;blowpipe technology

0 引言

二次再热机组代表了目前国内燃煤机组技术含量最高的发电设施，其较低的发电煤耗和良好的环保参数，不仅符合目前国内大力发展清洁煤电的政策要求，而且尤其适用于我国南方缺煤少电的区域，因而二次再热机组设计、建设、投产的机组与日俱增。锅炉吹管是机组投产前的重要节点工作，而2013版《蒸汽吹管导则》中没有涉及二次再热锅炉蒸汽吹管的相关内容，各个项目只能参考《蒸汽吹管导则》完成吹管工作，本文通过对比分析不同吹管方式，探讨了二次再热锅炉吹管的工艺。

1工艺介绍

《蒸汽吹管导则》是所有电站锅炉蒸汽吹管必须执行的国家规范，其内容虽未对二次再热机组有明确规定，但是吹管方式的选择与合格标准仍需执行导则的相关要求。

1.1吹管方式

根据蒸汽吹管导则规定，锅炉吹管按照工艺分为稳压吹管或者降压吹管的方式；按照系统布置又分为一段法和两段法的吹管方式。

1.2吹管参数

蒸汽吹管时，吹扫工况和BMCR工况下蒸汽动量比，即吹管系数＞1，此时为有效吹扫时间，否则为无效吹扫。按照导则要求，降压吹管时，一般采用压降比计算吹管系数，需要保证各吹扫系统范围内的压降比＞1.4；稳压吹管时，则按照动量比计算吹管系数，需保证系统各个部位的工质动量比均＞1。

2工艺对比

二次再热机组相对于一次再热机组，有管线布置复杂、阻力大，蒸汽温度控制难等特点。目前已投产的二次再热机组，锅炉吹管采用的方式五花八门，既有一段法，又有两段法，甚至三段法；即有降压吹扫的，也有稳压吹扫的。

一段法吹扫：二次再热机组锅炉受热面相对于一次再热机组，增加一级再热器，目前超超临界二次再热机组一再压力设计约10MPa，将过热器系统和一再系统串联，临吹门布置在一再出口，采用降压吹管，此时过热器系统和一再系统均为蓄热系统，临吹门前压力也能够满足吹管参数的要求。此方法临时系统设计简单，布置容易，而且吹管时间短，物料消耗少；缺点是过热器和一再系统形成的蓄热系统阻力较大，过热器吹管系数较低，甚至达不到1.4的要求，而且此方法需投入再热器减温水，否则易造成受热面超温，不太适用于超超临界机组。

两段法吹扫：第一阶段单独吹扫过热器和主蒸汽管道，待过热器和主蒸汽管道吹扫合格后，进行下一阶段。第二阶段将临吹门布置在过热器出口的主蒸汽管道上，一再和二再之间布置集粒器，一再、二再串联吹扫。此方法临时系统布置较复杂，但是设计合理，吹扫参数和效果能够达到导则要求。

三段法吹扫[1-2]：第一段单独吹扫过热器和主蒸汽管道，第二阶段将一再并入系统，临吹门布置在过热器出口的主蒸汽管道处，串联吹扫一再系统，第三阶段将二再并入系统，临吹门同样布置在过热器出口，串联一再和二再系统，进行吹扫。此方式系统布置复杂，吹扫周期长，物料消耗多，但是参数和效果均较好。

3工艺选择

综合考虑上述三种方法，两段法在可行性上是最优的方案，既能够满足吹管参数的要求，也能够达到优良的吹管效果；既节省了临时管道布置的时间和成本，也节约了吹管耗时。另外，在考虑吹管参数时，第一阶段吹管期间，一再和二再管道干烧，此时应控制炉膛出口温度不超过540℃，所以，必须选择燃料投入少的降压吹管方式。第二阶段过热器、一再和二再串联吹扫，应采用稳压的吹管方式，原因主要有以下几点：1、二次再热机组相对于常规一次再热机组增加了一级再热器，吹管压力要求更高，根据计算，至少需要在9.0～11MPa左右，在此压力下临吹门频繁操作，极易出现故障，导致吹管工作暂停；2、二次再热机组过热器蓄热能力小，相对于一次再热机组降低了近30%，这直接导致吹管时，由于参数较高，煤量较大，水冷壁吸热多，过热器压力升高很快，但是在临吹门开启后，由于过热器蓄热不足，吹管时主蒸汽温度大幅下降，对临时系统造成较大冲击，有极大的安全隐患，同时吹管效果也不是很理想；3、二次再热机组一般配置炉水循环泵，加剧了上述过热器蓄热不足的影响，过热器出口甚至会出现饱和蒸汽或者湿蒸汽，造成水击等恶行事故发生。因此，基于安全和吹管效果考虑，第二阶段应采取稳压吹管方式。

4实际应用

某1000MW超超临界二次再热机组，为上海锅炉厂制造的塔式炉，吹管时选取二段法，在临时系统设计和布置时考虑了降压和稳压相结合的吹管方式，临时系统材料全部选用合金钢，壁厚按照550℃的承温能力校核。

第一阶段单独吹扫过热器和主蒸汽管道，吹管压力9.5MPa，此时即出现由于过热器蓄热不足，过热器出口蒸汽温度在临吹门开启后不升反降的问题（正常降压吹管时，临吹门开启后，过热器出口温度升高；临吹门关闭后，因无介质流通，蒸汽温度下降），甚至在消音器排汽口出现大量“白烟”（湿蒸汽），吹管临吹门关闭前后，蒸汽温度降幅达100℃。经过研究，采取了以下几点措施：1、停止炉水循环泵，增加给水流量，增加煤量，提高排烟温度，增加过热器蓄热能力，以炉膛出口烟温不超540为底线；2、每次吹扫结束后，点动3s，微开启临吹门，让蒸汽压力升速变缓，延长蓄热时间，并且增加的通流还能将湿饱和蒸汽带走，提高了吹管的安全性。通过以上措施，吹管临吹门开启前后，蒸汽温度降幅控制在20℃以内，在380～400℃，过热器出口吹管系数1.6。第一阶段共计吹扫66次，停炉两次，过热器打靶合格。

第二阶段吹扫一再和二再系统，采用稳压吹扫的方式，控制过热蒸汽出口压力5.0～5.5MPa、温度400℃，一再出口温度460℃，二再出口温度510℃，吹管系数符合导则要求：过热器出口吹管系数1.10，一次再热出口吹管系数1.58，二次再热出口吹管1.91。第二阶段共计稳压吹管240min，停炉两次。

第二阶段结束后，对一再和二再进行降压打靶，此时面临着第一阶段同样的问题，但是临吹门不能开启（更换靶板时必须关严）。通过研究，并且经锅炉厂同意后，开启锅炉侧过热器疏水和汽机侧主蒸汽管道疏水，控制升压速率，增加蓄热时间，进而避免湿蒸汽产生。最终经过22次降压打靶，一次再热系统和二次再热系统靶板符合吹管导则要求，吹管效果得到了各方认可。

5结语

超超临界二次再热机组经过多个项目的投产，涌现出很多可供后续参考的技术指导和经验。锅炉吹管是建设期承上启下的关键节点，吹管质量的高低直接影响着后续整套启动是否顺利，因而更应该引起重视。本文通过例举几种不同的吹管方式，对比其优缺点，并且经过实际应用证明，采用两段法吹扫，第一阶段降压吹扫过热器及主蒸汽系统，第二阶段将过热器系统与一次再热和二次再热系统串联，稳压吹扫一次再热和二次再热系统，在理论和实际上，基本上都证明了其可取之处，为之后超超临界二次再热机组的吹管工作提供了参考和借鉴。

参考文献：

[1]付龙龙,雷兆团,高景辉,刘超.二次再热和一次再热锅炉吹管比较研究[J].锅炉技术,2018,49(6):31-34.

[2]王林,等.1000MW二次再热塔式炉三段吹管新工艺[J].陕西电力, 2016, 44(10):82-85.

第一作者简介：张晓东（1991-），男，汉族，本科，工程师，主要从事电站锅炉及热工调试技术工作。

第二作者简介：薛宏涛（1986-），男，汉族，本科，高级工程师，主要从事电站热工调试技术工作。

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