燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉吹管浅析

姚生龙， 闫玉峰， 孙 亮， 雷璐源

（华电电力科学研究院，浙江杭州 310030）

0 引言

吹管是新建机组投运前的一个重要工序，对锅炉过热器、再热器及其蒸汽管道系统的吹扫，清除在制造、运输、保管、安装过程中留在过、再热器系统及蒸汽管道中的各种杂物（例如：砂粒、石块、旋屑、氧化铁皮等），可以防止机组运行中过、再热器爆管和汽机通流部分损伤，提高机组的安全性和经济性，并改善运行期间的蒸汽品质。应强调指出，不能期望吹管能清除所有杂物，首先应从制造、安装工艺上消除杂物的积存，吹管只能作为最后的一道补充手段。

1 设备简介

江苏某燃气联合循环机组采用1台燃机＋1台余热锅炉＋1台抽凝机的主机配置方式。燃气轮机采用PG9171E型燃机，汽机为某公司生产的60MW等级供热抽汽凝汽式汽轮机；余热锅炉为双压、无补燃、卧式、自然循环余热锅炉，不设旁通烟道。主要由进口烟道、锅炉本体（受热面模块和钢架护板）、出口烟道及烟囱、高、低压锅筒、除氧器、管道、平台扶梯等部件以及给水泵、排污扩容器等辅助设备组成。锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的顺列和错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成，以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。高、低压2个压力级的自然循环相对独立，各有一个汽包布置在炉顶钢架上，过热蒸汽采用喷水减温。锅炉侧主要参数：高压侧蒸汽流量190.5t/h、过热器出口蒸汽压力6MPa、过热器出口蒸汽温度521±5℃，低压侧蒸汽流量34.85t/h、过热器出口压力0.515MPa、过热器出口蒸汽温度253±5℃，烟气流程如图1所示。

2 吹管标准

按《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）（下称锅炉篇）10.5.8条规定：过热器、再热器及其管道各段的吹管系数应大于1；在被吹洗管末端的临时排汽管内（或排汽口处）装设靶板，靶板可用铝板制成，其宽度约为排汽管内径的8%，长度纵贯管子内径；在保证吹管系统的前提下，连续两次更换靶板检查，靶板上冲击班痕粒度不大于0.8mm，且肉眼可见斑痕不多于8点即认为吹洗合格。

3 吹管方式的选择

3.1 辅汽吹管简述

辅汽吹管是利用临厂蒸汽对余热锅炉过热器等热力管道进行吹扫，临厂主蒸汽至余热锅炉吹管管路在末端分为两路，一路从高压汽包与高压过热器连接管路断开处进入高压过热器进行吹扫，另一路从低压汽包与低压过热器连接管路断开处进入低压过热器进行吹扫。在过热器入口吹扫管道上加装压力温度测点（如图2所示）。

用辅汽吹管，前提就是需要一个稳定合格的汽源，充足的蒸汽流量是冲管的重要保障。根据计算，进行高压主蒸汽管道、高压旁路管道吹扫时，约需要130t/h的蒸汽量，此时需要临厂#2、#3炉同时运行提供吹管蒸汽，对外供汽也需暂停，待高压侧吹扫完毕进行低压侧吹扫时，只需1台炉运行即可满足吹扫需要，此时可关闭主蒸汽母管上相应的联络门使#3炉提供吹扫汽源，而另一台炉可根据外界需求选择合适运行方式。

此种方法的优点是不受制于气网，天然气供气延迟时可以照常进行吹管，且分系统调试进度对冲管的影响也较小，在工程时间紧凑的前提下可以有效的缩短工期。但是此方式不足之处是进汽比较困难，需接较长的临时管路，9E燃机主厂房区域相比同等级的煤机要小很多，对临时管路安装及焊接工艺要求就比较高。对临厂机组运行也有一定的影响，供热要暂停，经济效益和外热网用户会受到一定影响。吹管时临厂需带高负荷运行，对运行要求也较高。

3.2 自产蒸汽吹管简述

自产汽吹管是燃机点火后，利用燃机排气加热余热锅筒内的水，待余热锅炉汽包产生的蒸汽参数达到要求时，进行蒸汽吹扫。此方式的前提是燃机调试工作已经完毕，运行稳定且汽机分系统试运已完成。

此种方式的优点是不需要对余热炉本体进行直接焊接，吹管临时系统相对简单，安全性和经济性更高。燃机启动快速，从冷态点火至空载只需20min（如图3所示），升降负荷灵活，对吹管参数具有有效的保障。本机组离居民生活区较近，夜间禁止吹管，燃机启停方便且自动化程度高正好满足每日启停要求。期间管壁冷却也有利于氧化皮脱落，从而提高吹管质量。对低压侧各支路吹扫也可以利用余汽进行吹扫，可以缩短吹管时间，创造一定的经济效益。但是受制于气网，如果天然气供气延迟，将延误工期进度。该电厂经技术经济比较并根据实际情况分析，决定采用自产蒸汽吹管方式。

4 吹管参数的选择

4.1 吹管系数（差压法）

根据《火电机组启动蒸汽吹管导则》（1998版）中压差法的应用，保证实际过热器的压差与额定工况下过热器压差的比值不小于1.4即能保证吹管系数不小于1：由此得出高压蒸汽吹管的吹管系数K1和低压蒸汽吹管的吹管系数K2。

4.2 吹管参数选择

吹管压力的估算公式如下：

式中 Pb—汽包压力，MPa；

P0—过热器出口吹管压力，MPa；

ΔPg—额定工况下过热器压降，MPa；

0.5 ～1.5 —开控制门时压力跌落，MPa。

参考DL/T5047-95《电力施工及验收技术规范（锅炉机组篇）》的规定，控制门全开后，过热器（此处指高压过热器）出口压力达到2.0～2.4MPa时（由余热锅炉额定参数对应选取），一般即可满足各处吹管压力大于1的要求。此时汽包压力需大于3.3MPa。

吹扫蒸汽流量以额定工况时蒸汽流量的60%～70%为宜，该机组额定高压主蒸汽流量为190t/h，所以吹扫流量约为114～133t/h。若蒸汽吹扫流量为120t/h，则根据R的表达式反推出高压过热器出口处温度需大于400℃；而取流量为125t/h时，则反推出高压过热器出口温度需大于350℃。两者相比较，所需流量变化不大但温度相差却较大。

现场操作时高压侧可按初始吹扫压力为3.5MPa，高压过热器出口温度大于350℃进行，蒸汽参数可通过燃机负荷调整来实现。根据规定：汽包锅炉降压吹管时，汽包压力下降值应控制在饱和温度下降值不超过42℃；按照极限情况计算，汽包压力可降至2.0MPa；但此时高压过热器出口压力必然小于2.0MPa，不能满足前面提到的参考吹扫压力，所以终止压力为：2.5MPa。一次吹扫时间一般为3～5分钟。同理，低压侧管路蒸汽吹扫参数为：低压汽包起始压力0.5MPa，终止压力0.3MPa，低压过热器出口温度大于190℃。

5 吹管方法

5.1 吹管路径

吹管系统如图4所示。

（1）第一阶段，高压回路过热器系统及高压主蒸汽管道吹扫

第一回路，吹扫高压过热器及高压主汽管道：

高过出口→高压蒸汽管道→主汽门→临时管道→高压临吹门→临时管道→靶板器→临时管道→消音器

第二回路，吹扫高压旁路（高压主蒸汽管路吹扫合格后吹高旁）

高过出口→高压蒸汽管道→高压旁路管道→临时管道→高压临吹门→临时管道（标高8.5m以上轴封安全门排汽管道）→排放口

（2）第二阶段，低压回路段过热器及低压主蒸汽管道的吹扫

低过出口→低压补汽阀前管道→临时管道→低压临吹门→临时管道（工业供热汽管道）→靶板器→临时管道（工业供热汽管道）→排放口

（3）第三阶段，低旁、高压蒸汽至供热管路及轴封管路吹扫

低过出口→低压蒸汽管道→低压旁路管道→临时管道→工业供热汽管道→排放口

高过出口→高压蒸汽管道→高压蒸汽至供热管道→临时管道（工业供热汽管道）→排放口

高压蒸汽供轴封管道→轴封蒸汽集箱→辅汽供轴封管道（反吹）→临时管道（工业供热汽管道）→排放口

高压蒸汽供轴封管道→轴封蒸汽集箱→轴封供汽支管（高压）→排放口

高压蒸汽供轴封管道→轴封蒸汽集箱→轴封供汽支管（低压）→排放口

高过出口→高压蒸汽管道→高压蒸汽至供热管道→临时管道（工业供热汽管道）→排放口

5.2 吹管过程

各电动临吹门的性能考核见表1，符合《火电机组启动蒸汽吹管导则》，用蓄能降压法吹扫，临冲门开关时间控制在1min内的要求。

本次吹管采用降压法高、低压交替并列吹扫方式，高压侧蓄能时间为25～30min，低压侧蓄能时间为20min，实践证明此种方式吹管效果良好，可以有效的缩短吹管时间。燃机点火至空载转速，锅炉渐升压，稍开高、低压临冲门及启沿程所有的疏水阀，对吹管管路进行暖管，等到吹管管路末端温度上升到100℃以上，关闭所有的疏水阀，就可以对系统进行吹管了。当高压侧压力达到2.11MPa，低压侧达到0.41MPa，高、低压并列交替试吹多次，试吹结束后就可以进行正式吹管。

表1 临冲门性能考核表s

在临冲门动作时候，为防止汽包水位骤然变化而跳燃机一般撤出水位保护。期间应控制汽包水位，根据运行经验高、低压侧水位控制在-50mm左右为适。为提高吹扫系数，第二天燃机带20MW负荷，开始对高、低压回路过热器系统及高、低压主蒸汽管道吹扫，吹管系数K1在1.12～1.3，K2在1.04～1.2。K1、K2的趋势如图5所示。

高旁吹扫，吹扫压力可以由高旁临冲门调节，参数在0.895MPa257℃时，开启高旁临冲门，吹扫多次直到排放口目测蒸汽清澈为止。低旁管道和减温减压蒸汽管路吹扫可以利用余汽进行吹扫，参数在0.4MPa210℃，吹扫多次，见排放口蒸汽清澈为止。高、低压轴封管路较短，相对吹扫参数也较低，可以利用余汽进行吹扫，吹扫参数控制在0.25MPa＼220℃。在吹扫轴封系统时，建议先隔离轴封辅汽管路。当轴封系统吹扫合格后，隔离轴封系统，开启轴封辅汽调进、调出对轴封辅汽供气管路进行反吹扫，见排放口目测蒸汽清澈为止。

6 结语

本次吹管采用自产蒸汽吹扫方式，通过燃机负荷来调整蒸汽参数，但在实际吹扫过程中有效吹扫的时间一般在1min左右，只有经过多次吹管才能达到靶板验收要求。本次蒸汽吹管除了高、低压主回路外，还有较多的支路管道且多路管道共用一个排放口，在吹扫过程中应注意做好隔离措施，使各系统支路能够独立吹扫，保证吹扫的质量，也可以有效防止蒸汽分散到各支管。低压蒸汽管道在第51次和第52次连续两次打靶合格，高压蒸汽管道在第80次和第81次连续两次打靶合格，累计吹扫时间都在50h内，相比同等级机组本次吹管在较短时间内完成了吹管工作，创造了一定的经济效益，也为机组的整套启动打下了良好的基础。

：

[1]电综（1998）179号.火电机组启动蒸汽冲管导则[Z].1998.

[2]原电力工业部.火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程[S].1996.

[3]电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）[S].1995.