1000MW直流鍋爐停運(yùn)后冷卻的探究

牛 星

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州516000）

鍋爐在機(jī)組正常運(yùn)行中，其內(nèi)部設(shè)備缺乏有效手段檢查和保養(yǎng)，所以機(jī)組停運(yùn)后往往都要進(jìn)入爐膛進(jìn)行檢查和維護(hù)，如防磨防爆檢查等；加之有些停運(yùn)原因本身就是鍋爐內(nèi)部故障（如內(nèi)部承壓部件泄漏），造成的現(xiàn)狀導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部工作量大，但可以進(jìn)入鍋爐的時(shí)間不足。這就要求有停爐機(jī)會(huì)時(shí)，盡快使鍋爐部件冷卻，盡早創(chuàng)造進(jìn)入鍋爐內(nèi)部的條件。

1 目前常規(guī)冷爐操作

目前多數(shù)鍋爐的冷卻操作為：機(jī)組的停運(yùn)采用滑參數(shù)停運(yùn)，停運(yùn)汽機(jī)后鍋爐繼續(xù)運(yùn)行并且進(jìn)一步降低熱負(fù)荷，降低部件溫度，達(dá)到某個(gè)規(guī)定的最低參數(shù)時(shí)停爐，經(jīng)過一定風(fēng)量的吹掃后關(guān)閉進(jìn)出爐膛的風(fēng)路進(jìn)行悶爐。鍋爐壓力緩慢下降，降至某個(gè)值時(shí)，對(duì)鍋爐各受熱面放水。放水后以鍋爐某個(gè)部位的溫度作參考，此溫度下降至一定值后，啟動(dòng)引、送風(fēng)機(jī)對(duì)鍋爐進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，直至可以進(jìn)入鍋爐內(nèi)部工作。

某電廠鍋爐型號(hào)為SG-3093/27.46-M533，π型單爐膛八角雙切圓燃燒、一次中間再熱、尾部雙煙道、平衡通風(fēng)、全鋼全懸吊結(jié)構(gòu)露天布置、帶BCP泵的內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)、超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。以此廠為例，由于環(huán)保方面限制，主再熱汽溫滑參數(shù)不能低于480℃，不能采取停機(jī)不停爐方式滑參數(shù)，大大限制了鍋爐停爐前的金屬溫度。按傳統(tǒng)停爐冷卻方式，停爐后20-24小時(shí)主汽壓力達(dá)到0.8MPa，具備帶壓放水條件，放水過程時(shí)間約8小時(shí)，之后進(jìn)行自然通風(fēng)冷卻，約43小時(shí)水冷壁出口汽水分離器溫度達(dá)到180℃，具備啟動(dòng)風(fēng)組強(qiáng)制通風(fēng)條件，通風(fēng)時(shí)間約50-70小時(shí)具備檢修條件。冷卻總時(shí)間約90-120小時(shí)。該方式只適用于停爐時(shí)間較長，檢修工期充裕，鍋爐需要帶壓放水、余熱烘干保養(yǎng)的情況。為應(yīng)對(duì)較短時(shí)間的停爐，減少鍋爐冷卻時(shí)間，此電廠進(jìn)行了新的探索。

2 鍋爐冷卻操作新的嘗試

此次操作大致思路是根據(jù)鍋爐受熱面的位置、流經(jīng)工質(zhì)狀態(tài)、溫度范圍，將全部受熱面分為三大部分，采用針對(duì)性的冷卻方式：省煤器、水冷壁采取前期主要上水冷卻加后期輔助強(qiáng)制風(fēng)冷；前屏、后屏、高過、高再、低過、低再、頂棚及包墻采取強(qiáng)制風(fēng)冷（交叉風(fēng)組）；大罩箱內(nèi)集箱采取抽負(fù)壓風(fēng)冷（開啟大罩箱人孔及連接負(fù)壓連通管）。在符合規(guī)定的前提下做到各受熱面較快降溫，且溫降均勻，減少各受熱面管屏之間及管座銜接部分產(chǎn)生過大熱應(yīng)力。實(shí)際操作過程如下：（1）此廠在某次停機(jī)，需進(jìn)入鍋爐后煙井部位工作，進(jìn)行了如下的冷爐操作：本次停機(jī)采用滑參數(shù)停機(jī)方式，鍋爐轉(zhuǎn)入濕態(tài)運(yùn)行，啟動(dòng)BCP泵，根據(jù)溫降速率（≯0.5℃/min）逐漸調(diào)整燃料量。（2）鍋爐側(cè)主、再熱汽溫降至480℃，汽機(jī)打閘，發(fā)電機(jī)解列，并入電動(dòng)給水泵運(yùn)行，退出汽泵，鍋爐繼續(xù)維持A磨燃燒運(yùn)行，粉塵超標(biāo)后控制無效，鍋爐手動(dòng)MFT，吹掃完成后悶爐，通過BCP泵維持鍋爐循環(huán)流量850t/h，保持除氧器溫度120℃以上，控制汽水分離器金屬降溫速度≯0.5℃/min，金屬溫度偏差≯50℃，電泵小流量維持儲(chǔ)水箱水位，HWL閥保持關(guān)閉狀態(tài)，悶爐8小時(shí)內(nèi)爐水盡可能不進(jìn)行外排。此階段水冷壁溫降速率為4℃-5℃/h，大罩箱內(nèi)各金屬壁溫溫降速率為7℃-10℃/h。（3）悶爐8-10小時(shí)后，鍋爐自然通風(fēng)，水冷壁溫度及分離器出口溫度可降至250℃以下，采取逐漸增加上水流量同時(shí)降低除氧器溫度的方式，控制省煤器入口給水溫降速度≯0.5℃/min，提高水冷壁溫降速率至7℃/h左右，至增壓風(fēng)機(jī)具備啟動(dòng)條件時(shí)間為11小時(shí)左右。本次上水流量最大增加至200t/h，退出除氧器加熱上水溫度降至43℃，其間水冷壁的最大溫降速率為11℃/h，平均溫降速率為8.6℃/h，分離器出口溫降平均4.6℃/h。（4）按以上兩步執(zhí)行，本次停爐19小時(shí)后，分離器出口溫度達(dá)180℃后，啟動(dòng)一臺(tái)引風(fēng)機(jī)。此時(shí)，大罩箱內(nèi)各金屬壁溫最高點(diǎn)已降至250℃左右，此時(shí)開啟大罩箱人孔門并加裝至爐膛的連通管，保持上下同步降溫。引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)冷卻期間，大罩箱內(nèi)金屬溫降速率為6℃/h，其間安排人員進(jìn)行就地點(diǎn)測爐膛內(nèi)各受熱面金屬溫降速率為11℃/h左右，即引風(fēng)機(jī)運(yùn)行5小時(shí)，爐內(nèi)受熱面溫度可降至200℃以下，達(dá)到冷卻安全溫度區(qū)域，根據(jù)檢修需求，可加快冷卻速率，交叉啟動(dòng)送、引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)（判斷依據(jù)：在鍋爐啟動(dòng)溫升曲線中，溫度在200℃以下，溫度變化率未作要求，所以冷爐過程中，金屬溫度在200℃以下可加速冷卻）。（5）交叉啟動(dòng)送、引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，直接送入大量環(huán)境溫度冷風(fēng)進(jìn)入爐膛冷卻。執(zhí)行該操作步驟的判斷條件有：a.按照以上三步冷卻操作時(shí)間約25-30小時(shí)；b.大罩箱內(nèi)最高金屬壁溫不大于230℃；c.人工溫槍測量爐膛內(nèi)最高金屬壁溫不大于200℃。注：按照此方式冷爐，根據(jù)多次跟蹤測量經(jīng)驗(yàn)：強(qiáng)制通風(fēng)后大罩箱內(nèi)最高金屬壁溫高于爐膛內(nèi)最高金屬壁溫30℃-50℃，因?yàn)榇笳窒鋬?nèi)多為厚壁管件和運(yùn)行溫度大于535℃的集箱，并包有保溫棉、加之通風(fēng)量較爐膛少。整個(gè)鍋爐金屬冷卻至檢修時(shí)間平均溫降控制為7℃/h左右，且下降曲線均勻平滑。

3 此種操作下三大受熱面實(shí)際冷卻情況

3.1 省煤器、水冷壁冷卻方式

以BCP泵循環(huán)鍋爐內(nèi)熱水為主，以電泵小流量注入冷水的方式維持儲(chǔ)水箱水位4-7m，上水流量基本維持在55t/h左右，HWL閥保持關(guān)閉狀態(tài)，悶爐8小時(shí)內(nèi)爐水盡可能不進(jìn)行外排。嚴(yán)格控制省煤器上水溫度下降速率≯0.5℃/min，監(jiān)視螺旋水冷壁、垂直水冷壁出口集箱管壁溫度≯0.5℃/min，通過水循環(huán)的方式各管壁溫降均勻，溫降曲線平滑且溫降率可控，無溫度偏差。冷卻部位及冷卻效果分別見圖1和表1。

圖1 以BCP泵循環(huán)爐水，上水維持汽水分離器液位的方式為主冷卻的部位

表1 13：00為MFT后的首個(gè)整點(diǎn)，21點(diǎn)開始自然通風(fēng)

3.2 過熱器、再熱器系統(tǒng)的冷卻方式

停爐后，鍋爐悶爐8小時(shí)，各受熱面自然降溫，然后開啟風(fēng)煙通道自然通風(fēng)冷卻，停爐19小時(shí)后啟動(dòng)單臺(tái)引風(fēng)機(jī)，停爐27小時(shí)后開始交叉啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)冷卻。通風(fēng)冷卻期間嚴(yán)密監(jiān)視各管壁溫降速率≯0.5℃/min，通過調(diào)整送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度，滿足溫降率的要求且吸收塔入口煙溫未超過70℃。冷卻部位及冷卻效果分別見圖2和表2（再熱器布置和溫降與過熱器系統(tǒng)較為相似，在此只列舉過熱器系統(tǒng)數(shù)據(jù)）。

圖2 以自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)的方式為主冷卻的部位

表2 13：00為MFT后的首個(gè)整點(diǎn)，21點(diǎn)開始自然通風(fēng)，次日7點(diǎn)啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)

4 該冷爐方式主要控制特色及優(yōu)點(diǎn)

（1）BCP泵建立循環(huán)配合小流量上水維持儲(chǔ)水箱水位，減少鍋爐冷卻過程中水冷壁管屏之間的溫差，通過上水流量可調(diào)節(jié)水冷壁溫降，做到了控制靈活可控，達(dá)到了金屬高溫區(qū)段降速慢，中、低溫區(qū)段溫降逐漸加快的效果；也做到了等待其他受熱面溫度降到同一水平，使鍋爐整體溫度盡可能一直下降，減少鍋爐整體的熱偏差。（2）啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)時(shí)即聯(lián)通鍋爐爐膛與大罩箱的聯(lián)通管道，使?fàn)t內(nèi)各受熱管屏與其連接在大罩箱內(nèi)集箱溫度同步下降。（3）交叉啟動(dòng)風(fēng)組時(shí)間掌握在金屬壁溫低溫區(qū)段（150℃-200℃），減少了對(duì)受熱面的冷卻沖擊，且效果良好，更節(jié)省風(fēng)機(jī)運(yùn)行的冷卻電耗。（4）增加爐內(nèi)受熱面溫槍人工點(diǎn)測方式，改變了強(qiáng)制通風(fēng)冷卻期間由于金屬壁溫測點(diǎn)布置在大罩箱內(nèi)無法判斷爐內(nèi)各管屏溫降的情況，掌握了鍋爐所有金屬溫降速率，且能夠控制同步降溫。（5）此鍋爐在之后幾年的運(yùn)行中，未出現(xiàn)氧化皮脫落現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

此冷卻方法適用于停機(jī)時(shí)間較短，鍋爐無需放水的情況。根據(jù)現(xiàn)有測點(diǎn)布置情況，省煤器、水冷壁、過熱器集箱、再熱器集箱處壁溫下降速率在0.1℃-0.28℃/min之間，且下降曲線均勻平滑。鍋爐小流量上水、強(qiáng)制通風(fēng)條件未違反規(guī)程相關(guān)規(guī)定。在停爐30小時(shí)后，省煤器進(jìn)口溫度50℃，啟動(dòng)分離器疏水溫度41℃，停運(yùn)BCP泵，鍋爐未放水操作，保持鍋爐強(qiáng)制通風(fēng)，至具備進(jìn)入鍋爐后煙井檢修條件約34小時(shí)。相比傳統(tǒng)冷卻手段，此方法大大縮短了停爐后冷卻時(shí)間，為爐內(nèi)工作爭取了大量時(shí)間。