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1.神华国华孟津发电有限责任公司；2.河南电力建设调试院
摘要：根据超临界直流锅炉的运行特点，通过对常用的两类启动系统的锅炉吹管工艺优缺点的分析和比较，提出了超临界直流锅炉优化吹管策略。改进后的直流锅炉吹管方法不但增强了吹洗效果，而且缩短了锅炉吹管试运时间，降低了稳压吹管试运燃油消耗，保证直流锅炉稳压吹管安全运行，具有一定的经济性。
关键词：超临界；直流锅炉；蒸汽吹管；技术改进
1前言
锅炉吹管是在新建火电机组投运前必须进行的一项重要工作，对提高机组运行的安全性有重要意义。锅炉蒸汽系统吹扫可以清除在制造、运输、保管、安装过程中残留在过热器、再热器系统及蒸汽管道中的各种杂物，如砂粒、石块、旋屑、氧化铁皮等，防止机组运行过程中过热器、再热器爆管和汽机通流部分损伤，有效改善机组运行期间的蒸汽品质。
直流锅炉吹管主要有降压吹管和稳压吹管两种方法。降压吹管是指锅炉事先维持一个较高的吹管压力，然后迅速全开临时吹管门，利用降压过程中锅炉蓄热闪蒸产生的大量蒸汽，短时间高速冲洗蒸汽管路。这种方法仅需要开闭临时吹管门和保持锅炉水位等操作，操作简单，对控制系统要求不高，但每次冲管的有效时间很短，吹管次数多，操作频繁，对临控门的要求高，燃油用量大，多次吹管易造成管道热应力疲劳，影响管道寿命。稳压吹管是在锅炉的蒸汽参数比较稳定的情况下进行的，吹管时吹管临控门全开，给水在锅炉水冷壁中连续蒸发，连续不断地冲洗蒸汽管道。这种吹管方法吹扫能力增强，吹管次数少，机组试运范围大，节约燃油，但对控制系统要求较高，若操作不当，易造成锅炉灭火和受热面管壁超温等事故。通过诸多方面比较，可以看出，直流炉吹管以稳压吹管为宜。但如何提高吹管系统的可靠性，预防锅炉灭火和受热面超温事故，仍需要做进一步研究。
本文根据多年的调试经验，结合孟津2×600MW超临界机组实际情况，对锅炉稳压吹管方法进行了改进和优化，克服了上述缺点，使稳压吹管顺利进行。
2直流锅炉吹管系统简介
到目前为止，河南省已经投产的20余台600MW级直流锅炉基本上有两种炉型：一种是DG-1900/25.4-Ⅱ型，一次中间再热、超临界压力变压运行的本生直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、Π型露天布置。另一种是HG-1950/25.4-YM型超临界燃煤变压运行直流炉、单炉膛、光管螺旋管圈水冷壁、一次再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、半露天岛式布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。这两种锅炉的启动系统都设计了内置式启动分离器，分离器布置在锅炉的前部上方，其进口为水冷壁出口汇集箱，下部与储水罐相连。锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程的锅炉启动系统。根据是否设计有炉水循环泵，在吹管过程中水循环有所不同。
3吹管工艺的改进
针对目前稳压吹管方法的存在一些问题，提出了改进的稳压吹管方法，即用分离器在微湿态状态下的蒸汽稳压吹管方法，并设计出了适用于微湿态吹管的控制回路。主要考虑了以下几点。
3.1微湿态吹管原理
根据储水箱水位与361阀开度对应关系，适当控制给水流量，保持储水箱水位在合适的高度，恰当控制361阀的开度，使锅炉汽水分离器微湿态运行，保证了锅炉整个水冷壁内工质处于欠饱和状态，有效避免了水冷壁过热超温现象。
3.2控制系统设计思路
给水控制。根据实际应用情况，由于动力汽源问题，试运期间只能够启动一台汽动给水泵。因此，电动给水泵可与汽动给水泵并列运行，用流量自动平衡方式匹配两泵的出力。给水泵再循环自动控制系统可设为自动方式，或手动放在50%位置，大流量时关闭再循环阀。储水箱水位控制系统（361阀控制）设为自动。主给水旁路投自动。
燃烧控制。燃料量控制在72 t/h ～150 t/h标准煤，对应于蒸汽流量400 t/h～900 t/h。燃烧控制的主要要点是把握水煤比合适。首先有一个大致的匹配比例，然后根据储水箱水位适当调节给水量。
通过对自动控制系统改进，在锅炉吹管期间，保证自动控制系统的投入，对稳定锅炉运行，减少锅炉灭火，特别是由于给水流量低锅炉灭火，起到很大作用，为锅炉稳压吹管奠定基础。
微湿态控制。按照直流锅炉特点，稳压吹管时由于蒸发量超过30%BMCR，锅炉运行应该进入到直流状态。根据储水箱水位与361阀开度成比例关系，适当控制给水流量，保持储水箱水位在合适的高度，使361阀有一个微小的开度，使锅炉汽水分離器呈微湿态运行，保证了锅炉整个水冷壁内工质处于欠饱和状态，有效避免了水冷壁温超温现象。
3.3加强壁温监视
吹管期间，除了必要地改进控制措施外，还需要加强受热面壁温监视，且设置专门监视员，一旦发现有超温现象，马上采取必要措施。
4应用举例
图1 吹管系统简图
以某发电公司2×600MW机组为例进行了验证。吹管系统图如图1所示。在机组调试过程中采用微湿态稳压吹管方法，分两个阶段。第一阶段吹扫后，拆除集粒器进行第二阶段吹管。主要考虑因素如下：
吹管流程。超临界直流锅炉吹管流程为：分离器 →各级过热器 →过热器出口集汽集箱 →主蒸汽管道 →主汽门临时假阀 →临时管 →临时控制阀 →临时管（集粒器）→冷段再热管路 →各级再热器 →热段再热管路 →中压主汽门临时假阀 →临时管（靶板）→消音器 →排大气。
吹管压力计算。由于锅炉BMCR工况与汽机VWO工况对应，吹管参数计算结合锅炉BMCR工况与汽机VWO工况下的有关热力计算数据。
过热器压降 1.79MPa（BMCR）
再热器压降 0.19MPa（BMCR）
主汽管道压降1.20MPa（VWO、BMCR）
冷段压降0.19MPa（VWO、BMCR）
热段压降 0.12MPa（VWO、BMCR）。
主汽门、临控门、中联门、临时管道压降 0.5MPa（估算）。
按《吹管导则》，整个吹管流程平均吹管系数选取1.4，中联门排汽背压假定为0.50MPa。
管道压降为：
分离器压力为：
第一阶段吹管。锅炉在完成必要吹管准备后，逐步增加燃料，并开大临控门开度，直到分离器压力升至6.1MPa，吹管系数满足吹管要求，维持临控门不变，吹管开始，吹洗40min～60min后（视凝汽器补水情况），锅炉降压，逐步关临控门，分离器压力降到2MPa时，全关临控门，锅炉熄火。锅炉吹管时需4套制粉系统投入运行。吹管结束后，锅炉停炉冷却，在下次点火前要求过热器、再热器金属温度降低到200℃以下，停炉期间锅炉全面放水。
第二阶段吹管。拆除集粒器，并恢复系统准备第二阶段吹管，开始第二阶段吹管。第二阶段吹管具体操作同第一阶段相同。
在吹管过程中，控制系统投入可靠稳定，锅炉燃烧稳定，蒸汽受热面管道未出现超温现象，锅炉蒸汽吹管工作顺利完成。
5结论
通过改进锅炉吹管过程的控制方案，有效避免了吹管时锅炉频繁灭火现象的发生，保证直流锅炉稳压吹管安全运行；采用微湿态稳态锅炉吹管方法，保证了吹管效果，缩短了锅炉吹管时间，节降低了燃油消耗；通过加强监视手段，有效避免锅炉燃烧受热面超温现象。本文叙述方法具有一定实用价值，可为同类型锅炉吹管时提供参考。
参考文献：
[1]崔明儒主编.火电机组启动蒸汽吹管导则.北京：中华人民共和国电力工业部，1998
[2]樊泉桂主编.锅炉原理.北京：中国电力出版社，2004
[3]孟津电厂锅炉技术说明书
摘要：根据超临界直流锅炉的运行特点，通过对常用的两类启动系统的锅炉吹管工艺优缺点的分析和比较，提出了超临界直流锅炉优化吹管策略。改进后的直流锅炉吹管方法不但增强了吹洗效果，而且缩短了锅炉吹管试运时间，降低了稳压吹管试运燃油消耗，保证直流锅炉稳压吹管安全运行，具有一定的经济性。
关键词：超临界；直流锅炉；蒸汽吹管；技术改进
1前言
锅炉吹管是在新建火电机组投运前必须进行的一项重要工作，对提高机组运行的安全性有重要意义。锅炉蒸汽系统吹扫可以清除在制造、运输、保管、安装过程中残留在过热器、再热器系统及蒸汽管道中的各种杂物，如砂粒、石块、旋屑、氧化铁皮等，防止机组运行过程中过热器、再热器爆管和汽机通流部分损伤，有效改善机组运行期间的蒸汽品质。
直流锅炉吹管主要有降压吹管和稳压吹管两种方法。降压吹管是指锅炉事先维持一个较高的吹管压力，然后迅速全开临时吹管门，利用降压过程中锅炉蓄热闪蒸产生的大量蒸汽，短时间高速冲洗蒸汽管路。这种方法仅需要开闭临时吹管门和保持锅炉水位等操作，操作简单，对控制系统要求不高，但每次冲管的有效时间很短，吹管次数多，操作频繁，对临控门的要求高，燃油用量大，多次吹管易造成管道热应力疲劳，影响管道寿命。稳压吹管是在锅炉的蒸汽参数比较稳定的情况下进行的，吹管时吹管临控门全开，给水在锅炉水冷壁中连续蒸发，连续不断地冲洗蒸汽管道。这种吹管方法吹扫能力增强，吹管次数少，机组试运范围大，节约燃油，但对控制系统要求较高，若操作不当，易造成锅炉灭火和受热面管壁超温等事故。通过诸多方面比较，可以看出，直流炉吹管以稳压吹管为宜。但如何提高吹管系统的可靠性，预防锅炉灭火和受热面超温事故，仍需要做进一步研究。
本文根据多年的调试经验，结合孟津2×600MW超临界机组实际情况，对锅炉稳压吹管方法进行了改进和优化，克服了上述缺点，使稳压吹管顺利进行。
2直流锅炉吹管系统简介
到目前为止，河南省已经投产的20余台600MW级直流锅炉基本上有两种炉型：一种是DG-1900/25.4-Ⅱ型，一次中间再热、超临界压力变压运行的本生直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、Π型露天布置。另一种是HG-1950/25.4-YM型超临界燃煤变压运行直流炉、单炉膛、光管螺旋管圈水冷壁、一次再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、半露天岛式布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。这两种锅炉的启动系统都设计了内置式启动分离器，分离器布置在锅炉的前部上方，其进口为水冷壁出口汇集箱，下部与储水罐相连。锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程的锅炉启动系统。根据是否设计有炉水循环泵，在吹管过程中水循环有所不同。
3吹管工艺的改进
针对目前稳压吹管方法的存在一些问题，提出了改进的稳压吹管方法，即用分离器在微湿态状态下的蒸汽稳压吹管方法，并设计出了适用于微湿态吹管的控制回路。主要考虑了以下几点。
3.1微湿态吹管原理
根据储水箱水位与361阀开度对应关系，适当控制给水流量，保持储水箱水位在合适的高度，恰当控制361阀的开度，使锅炉汽水分离器微湿态运行，保证了锅炉整个水冷壁内工质处于欠饱和状态，有效避免了水冷壁过热超温现象。
3.2控制系统设计思路
给水控制。根据实际应用情况，由于动力汽源问题，试运期间只能够启动一台汽动给水泵。因此，电动给水泵可与汽动给水泵并列运行，用流量自动平衡方式匹配两泵的出力。给水泵再循环自动控制系统可设为自动方式，或手动放在50%位置，大流量时关闭再循环阀。储水箱水位控制系统（361阀控制）设为自动。主给水旁路投自动。
燃烧控制。燃料量控制在72 t/h ～150 t/h标准煤，对应于蒸汽流量400 t/h～900 t/h。燃烧控制的主要要点是把握水煤比合适。首先有一个大致的匹配比例，然后根据储水箱水位适当调节给水量。
通过对自动控制系统改进，在锅炉吹管期间，保证自动控制系统的投入，对稳定锅炉运行，减少锅炉灭火，特别是由于给水流量低锅炉灭火，起到很大作用，为锅炉稳压吹管奠定基础。
微湿态控制。按照直流锅炉特点，稳压吹管时由于蒸发量超过30%BMCR，锅炉运行应该进入到直流状态。根据储水箱水位与361阀开度成比例关系，适当控制给水流量，保持储水箱水位在合适的高度，使361阀有一个微小的开度，使锅炉汽水分離器呈微湿态运行，保证了锅炉整个水冷壁内工质处于欠饱和状态，有效避免了水冷壁温超温现象。
3.3加强壁温监视
吹管期间，除了必要地改进控制措施外，还需要加强受热面壁温监视，且设置专门监视员，一旦发现有超温现象，马上采取必要措施。
4应用举例
图1 吹管系统简图
以某发电公司2×600MW机组为例进行了验证。吹管系统图如图1所示。在机组调试过程中采用微湿态稳压吹管方法，分两个阶段。第一阶段吹扫后，拆除集粒器进行第二阶段吹管。主要考虑因素如下：
吹管流程。超临界直流锅炉吹管流程为：分离器 →各级过热器 →过热器出口集汽集箱 →主蒸汽管道 →主汽门临时假阀 →临时管 →临时控制阀 →临时管（集粒器）→冷段再热管路 →各级再热器 →热段再热管路 →中压主汽门临时假阀 →临时管（靶板）→消音器 →排大气。
吹管压力计算。由于锅炉BMCR工况与汽机VWO工况对应，吹管参数计算结合锅炉BMCR工况与汽机VWO工况下的有关热力计算数据。
过热器压降 1.79MPa（BMCR）
再热器压降 0.19MPa（BMCR）
主汽管道压降1.20MPa（VWO、BMCR）
冷段压降0.19MPa（VWO、BMCR）
热段压降 0.12MPa（VWO、BMCR）。
主汽门、临控门、中联门、临时管道压降 0.5MPa（估算）。
按《吹管导则》，整个吹管流程平均吹管系数选取1.4，中联门排汽背压假定为0.50MPa。
管道压降为：
分离器压力为：
第一阶段吹管。锅炉在完成必要吹管准备后，逐步增加燃料，并开大临控门开度，直到分离器压力升至6.1MPa，吹管系数满足吹管要求，维持临控门不变，吹管开始，吹洗40min～60min后（视凝汽器补水情况），锅炉降压，逐步关临控门，分离器压力降到2MPa时，全关临控门，锅炉熄火。锅炉吹管时需4套制粉系统投入运行。吹管结束后，锅炉停炉冷却，在下次点火前要求过热器、再热器金属温度降低到200℃以下，停炉期间锅炉全面放水。
第二阶段吹管。拆除集粒器，并恢复系统准备第二阶段吹管，开始第二阶段吹管。第二阶段吹管具体操作同第一阶段相同。
在吹管过程中，控制系统投入可靠稳定，锅炉燃烧稳定，蒸汽受热面管道未出现超温现象，锅炉蒸汽吹管工作顺利完成。
5结论
通过改进锅炉吹管过程的控制方案，有效避免了吹管时锅炉频繁灭火现象的发生，保证直流锅炉稳压吹管安全运行；采用微湿态稳态锅炉吹管方法，保证了吹管效果，缩短了锅炉吹管时间，节降低了燃油消耗；通过加强监视手段，有效避免锅炉燃烧受热面超温现象。本文叙述方法具有一定实用价值，可为同类型锅炉吹管时提供参考。
参考文献：
[1]崔明儒主编.火电机组启动蒸汽吹管导则.北京：中华人民共和国电力工业部，1998
[2]樊泉桂主编.锅炉原理.北京：中国电力出版社，2004
[3]孟津电厂锅炉技术说明书