1 000 MW超超临界机组锅炉停炉冷却及真空法保养分析

祁积满

(广东惠州平海发电厂有限公司 运行部, 广东 惠州 516363)

1 000 MW超超临界机组锅炉停炉冷却及真空法保养分析

祁积满

(广东惠州平海发电厂有限公司 运行部, 广东 惠州 516363)

通过对常规停炉冷却方式及保养方案的分析研究,总结其在大容量高参数锅炉上应用的不足,采用滑参数停炉冷却及真空干燥法完成1 000 MW超超临界锅炉的大小停炉检修保养工作.该方法操作简单,从多次的停炉割管检查情况来看效果很好,具有较强的推广性.

超超临界机组; 停炉保养; 真空法干燥

大型锅炉正常大小修、停运及事故状态下停炉检修,都面临锅炉受热面冷却及保养问题,如果保养不当将会造成锅炉受热面腐蚀,给锅炉的安全运行带来诸多不利影响.锅炉管屏腐蚀易造成机组启动过程中汽水品质变差,汽水系统冲洗时间延长,严重时会引起受热面爆管事故,从而影响电厂的安全生产.在保证锅炉管材安全的前提下,釆用有效的停炉保养方法是势在必行的举措[1-3].在压降、温降允许范围内,各电厂均采取加快锅炉各受热面的冷却速度、在达到一定压力时进行热炉带压放水的方法,以减缓锅炉各受热面的氧化锈蚀速度.

1 常用停炉保养方式及存在的问题

某厂两台1 000 MW超超临界压力锅炉由上海锅炉厂生产制造,型号为SG-3093/27.46-M533,型式为∏型布置、单炉膛、一次中间再热、八角双切圆燃烧方式、平衡通风、机械干式排渣,采用带BCP泵的内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器;正压冷一次风直吹式制粉系统,并带高、低压两级串联旁路的超超临界参数直流锅炉.

在停炉时间少于1个月的情况下,大型锅炉常用的停炉保养方法为热炉放水余热烘干法,即在锅炉停运后,分离器出口压力降至0.8 MPa,且汽水分离器出口温度小于180 ℃,迅速放尽管内存水,利用炉膛余热烘干受热面管屏.

某电厂1#和2#机组停炉保养方式均采用热炉放水余热烘干法保养,在热炉放水过程中,出现锅炉管屏强烈振动的现象,经分析研究可知,造成管屏振动的原因为:锅炉停运以后,随着锅炉压力的下降,垂直水冷壁和螺旋水冷壁存在温差,且温差高达135 ℃.由于存在温差,导致热炉放水过程中锅炉管屏出现强烈振动.在遇到热炉放水振动问题时,电厂尝试热炉放水时降低锅炉压力和温差,但同样出现新的问题:锅炉停运后管屏内部存水无法完全排净,致使再次启动过程中管屏内积水,形成蒸汽阻塞,导致锅炉点火后部分管屏之间温差达到150 ℃.随着主汽参数的升高,机组高低压旁路开启时,锅炉管屏内积水瞬间移动,导致过热器壁温瞬间温降达到70～80 ℃/min,给机组运行带来极大的安全隐患.

2 真空法保养及其优点

2.1 真空法

真空法是指在锅炉停运以后,不进行锅炉汽水系统的热炉带压放水,而是利用机组真空,通过高、低压旁路,主、再蒸汽管道疏水阀,高、低压加热器危急疏水阀等,对机组整个汽水系统进行真空干燥处理.

真空法实施过程中,利用高低旁路控制主汽压力下降速度为0.01 MPa/min,温降速度<1 ℃/min.随着锅炉汽水系统压力的降低,对应压力下水的饱和温度也随之下降,锅炉各受热面内的积水不断汽化,被凝汽器真空抽走,使锅炉汽水系统获得充分干燥和均匀冷却.

某电厂在停炉后采用真空法保养,锅炉各个管屏壁温平缓下降,且管屏温差较小,如图1所示.同时并无出现采用热炉放水余热烘干法时所产生的垂直水冷壁和螺旋水冷壁存在较大温差现象,进而从根本上解决了热炉放水锅炉管屏的振动问题.

图1 真空法停炉后水冷壁温度变化

2.2 真空法优点

真空法是一种能使锅炉汽水系统充分干燥的方法,容易操作,适用广泛;利用停炉检修的机会对锅炉各受热面进行割管检查、比对,采用此种方法保养效果最好,具有一定的实用性和推广性,其优点如下:

(1) 锅炉各个管屏壁温温降平缓,无反复;

(2) 锅炉水冷壁管屏受热面无振动,避免带压放水时管屏间放水速度不同造成的管壁振动、拉裂;

(3) 可在炉侧温度350 ℃时灭火,直接用真空法保养,减少燃料浪费,减少污染排放;

(4) 停炉后不需再次启动机组对锅炉管屏进行冷却,节省厂用电;

(5) 为提前进炉膛检修创造条件,平均可以节省机组停机冷却、检修2～3天时间;

(6) 为汽轮机本体的均匀、快速冷却创造条件.

3 真空法具体操作

3.1 汽水冷却流程

汽水冷却流程如图2所示.

图2 汽水冷却流程示意

3.2 操作注意事项

(1) 在锅炉停运前通过提高工质的pH值来加强对汽水系统内表面金属的钝化,从而提高保养效果.在锅炉停运前4 h,通过凝结水精处理出口加药管道对系统进行加氨,同时监视省煤器入口给水、过热器出口主蒸汽、凝结水pH值均≥9.8,且循环时间超过2 h后方可停炉.

(2) 通过控制高、低压旁路开度,控制锅炉各受热面的管壁温降速率≤1.0 ℃/min.随着系统真空度的逐渐升高,高、低压旁路也随之逐渐开大,使各汽水系统内真空达到-70 kPa,有利于各受热面的积水蒸发和干燥处理.

(3) 全开高旁阀且锅炉汽水分离器真空不低于-60 kPa,维持4 h以上,监视高旁后温度、各疏水管温度下降速率恢复至抽真空前的水平,逐渐关小高、低压旁路控制阀,观察各疏水集管温度变化率≤1.0 ℃/min,即可判断汽水系统内水汽已抽干.

(4) 锅炉压力降至零后,关闭汽水系统所有排空阀、疏放水阀、取样阀,将锅炉汽水系统与外界隔绝,打开主蒸汽管道、高排逆止阀、再热蒸汽管道所有疏水阀,利用真空将剩余水汽排至凝汽器.

(5) 机组停运抽真空干燥后,应关闭汽轮机本体及各抽汽管道所有疏水气动阀,汽轮机进行闷缸,防止因抽真空干燥时汽轮机汽缸冷却不均而变形.

3.3 真空法停炉保养效果

利用机组停运检修机会,对低温过热器及水冷壁管屏进行割管检查,各管位置取自下弯头等低点位置,发现各管屏内均无积水,且表面干燥无锈蚀,外观呈钢灰色.由此证明,采用真空干燥法停炉保养可以收到良好效果.

从电力科学研究院提供的大修锅炉管屏割管检验分析结论及效果评价结果为:对过热器和再热器管段(包括向火侧及背火侧)检查结果,内表面光滑,无明显积盐痕迹,无腐蚀坑,颜色呈均匀深灰黑色,表面在高温情况下形成的氧化铁钝化膜保存完整,过热器、再热器管段内基本没有腐蚀,评价为一类.

3.4 真空法前后对比

未采用真空法和采用真空法时锅炉各个壁温在锅炉灭火后24 h内的变化曲线如图3和图4所示.

注:时间段为2014-02-22 13∶00～2014-02-23 13∶00.

注:时间段为2014-04-24 00∶05～2014-04-25 00∶05.

由图3和图4可知,在锅炉停运后,未采用真空法保养时,锅炉各管屏冷却缓慢,各管屏温降不一致,6 h后温度不再下降,并且稳定在250 ℃左右,而且锅炉水冷壁温度出现反复.最为严重的是,前墙水冷壁与其他水冷壁管屏温差越来越大.

而采用真空法保养,各管屏冷却均匀,管屏温降基本一致,不存在某一管屏与其他管屏温差较大的情况,最为重要的是,真空法保养在锅炉灭火后24 h管屏温度持续下降,并稳定在120 ℃左右.同样的时间较未采用真空法,管壁温度多下降100 ℃.这为检修人员提前进入炉膛检修及进行机组抢修和提前并网赢得了宝贵的时间.

4 经济性分析

采用真空法进行停炉冷却,平均可以节省2～3天的冷却时间,这对于机组抢修来说至关重要.针对1 000 MW机组,按平均负荷率75%计算,可以多发电1.8×107kWh,按净利润0.1元/kWh计算,公司可增加收入约1.8×106元,每年按机组两次停机检修计算,可以减少利润损失约3.6×106元,经济效益显著.

5 结 论

(1) 通过实际应用证明,真空法保养具有适用性强、操作简便等特点,对1 000 MW超超临界机组锅炉的停炉保养能起到很好的效果.

(2) 使机组得到均匀、快速冷却,同时也避免了带压放水法带来的管屏振动等问题,有效地防止了热力设备锈蚀损坏,具有较好的安全性.

(3) 冷却时间可节省2～3天,明显缩短了机组的检修时间,经济性好,可供国内大容量锅炉停运参考.

[1] 张少青.浅析锅炉氧腐蚀及停炉保养[J].内蒙古科技与经济,2004(14):106.

[2] 湖南省电机工程学会.火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护[M].北京:中国电力出版社,2004:18-34.

[3] 李辛庚,何家文.喷丸处理提高TP304H耐热钢锅炉管抗水蒸气氧化性能应用效果的观察[J].中国腐蚀与防护学报,2003,23(3):171-174.

(编辑 胡小萍)

Analysis of Vacuum Method in 1 000 MW Ultra Super-criticalUnit Boiler after Outage

QI Jiman

(OperationDept.,GuangdongHuizhouPinghaiPowerPlantCo.,Ltd.,Huizhou516363,China)

Through the analysis and research of maintenance during outage,its application in large capacity and high parameter boiler’s shortcomings are summarized.It is showed that the application of vacuum drying method to complete the maintenance of 1 000 MW USC boiler is simple and effective.

ultra super-critical unit; maintenance during outage; vacuum drying method

10.3969/j.issn.1006-4729.2016.06.002

2016-03-24

简介：祁积满(1976-),男,本科,工程师,甘肃通渭人.主要研究方向为火电厂的运行管理.E-mail:qijiman@163.com.

TK229.2

A

1006-4729(2016)06-0515-04