停爐保護在新建1000 MW超超臨界機組中的應用

高默劼，孫 磊

（上海電力建設啟動調整試驗所，上海市，200031）

0 引言

某1000 MW超超臨界新建機組鍋爐為上海鍋爐廠制造的超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，采用一次中間再熱、單爐膛單切圓燃燒、帶循環(huán)泵及擴容器啟動系統(tǒng)、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構塔式布置。BMCR工況額定蒸汽流量為3091 t/h，額定蒸汽壓力為27.56 MPa（a）。

由于一些原因，本機組在汽輪機首次沖轉后需等幾個月后才能并網(wǎng)，并進行下一步的調試工作。在此期間，還要不定期地進行鍋爐水壓試驗、鍋爐點火和汽輪機試驗等，從而使機組長期處于非正常運行狀態(tài)，如果不在每次停爐后對鍋爐水汽系統(tǒng)進行相應保護，鍋爐水汽系統(tǒng)將會受到不同程度的腐蝕。因此，在每次停爐后對鍋爐水汽系統(tǒng)進行保護是很有必要的。

1 停爐保護主要設備

本機組停爐保護主要設備及相應的容積如表1所示。從表1可以得出，主要設備容積合計775 m3。機組化學加藥系統(tǒng)為2臺機組共用，包括凝結水加氨計量泵3臺，給水加氨計量泵3臺，給水加聯(lián)氨泵3臺，由某電力設備制造廠提供成套加藥系統(tǒng)裝置。

表1 停爐保護主要設備及容積一覽表Tab.1 Boiler shutdown main equipment and volume list

2 停爐保護方法

在本機組調試期間，針對每次停爐的不同條件和現(xiàn)場狀況，分別采用了以下3種保護方法。

2.1 氨、聯(lián)氨鈍化烘干保護法

氨、聯(lián)氨鈍化烘干保護法能夠對機組水汽系統(tǒng)進行較為全面的保護，由于鍋爐還未停爐，熱力系統(tǒng)的循環(huán)仍在進行，加入的氨和聯(lián)氨隨著水汽循環(huán)在整個水汽系統(tǒng)的金屬表面形成致密的保護膜，隔斷機組停運放水后大量氧氣進入時與金屬表面接觸的途徑，可以有效保護鍋爐水汽系統(tǒng)的金屬表面不被腐蝕。

氨、聯(lián)氨鈍化烘干保護流程如圖1所示。氨、聯(lián)氨鈍化烘干停爐保護步驟如下：

（1）在停爐保護前將2～3 t濃度40%的聯(lián)氨原液加入聯(lián)氨溶液箱，待用。

（2）停爐前2 h，保持1臺磨煤機穩(wěn)定運行，控制煤量在60 t/h左右，爐水循環(huán)泵投用，給水補水量約為300 t/h，啟動分離器液位保持在20 m左右。

（3）調整給水加聯(lián)氨計量泵，一臺泵的出力行程調至100%，另外一臺泵的出力行程調至50%，將濃度40%的聯(lián)氨溶液加入給水系統(tǒng)中。調節(jié)聯(lián)氨計量泵的出力，使給水和啟動分離器中聯(lián)胺濃度保持在200～300 mg/L之間，聯(lián)氨濃度每半小時測定記錄1次。

（4）通過調整凝結水、給水加氨泵，保持給水pH值在10.0左右，pH值每半小時測定記錄1次。

（5）在調節(jié)pH值和聯(lián)氨濃度期間，將凝結水精處理系統(tǒng)退出，切至旁路運行方式，防止在調節(jié)過程中凝結水的pH值快速上升，導致樹脂氨化失效以及高濃度聯(lián)氨對樹脂產生影響。

（6）停爐后，待啟動分離器的出口壓力下降至0.5～0.8 MPa，熱爐放水，利用余熱將殘存在鍋爐水汽系統(tǒng)中的積水蒸干。

（7）停爐后，將給水調門、隔離門關閉，使保護液密閉在除氧器和高加中，把除氧器和高加納入保護范圍之內，保持除氧器液位和高加中水側的壓力。

（8）鍋爐停爐保護期間，由運行人員每天測量1次除氧器的pH值和聯(lián)氨濃度，并做好記錄。

2.2 氨鈍化烘干保護法

氨鈍化烘干保護法也是能夠對機組的鍋爐水汽系統(tǒng)在停爐期間進行較為全面、有效保護的一種方法。在鍋爐還未停爐、熱力系統(tǒng)的循環(huán)仍在進行的時候，提高給水的pH值，即提高給水中氨的濃度。加入的氨隨著水汽循環(huán)也會在整個水汽系統(tǒng)的金屬表面形成致密的保護膜，隔斷機組停運放水后大量氧氣進入時與金屬表面接觸的途徑，有效保護鍋爐水汽系統(tǒng)的金屬表面不被腐蝕。

氨鈍化烘干保護流程如圖2所示。

氨鈍化烘干停爐保護步驟如下：

（1）停爐前2 h，鍋爐保持1臺磨煤機穩(wěn)定運行，控制煤量在60 t/h左右，爐水循環(huán)泵投用，給水補水量約300 t/h，啟動分離器液位保持在20 m左右。

（2）通過調整凝結水、給水加氨泵，保持給水pH值在10.0左右，pH值每半小時測定記錄1次。

（3）在調節(jié)pH值期間，將凝結水精處理系統(tǒng)退出，切至旁路運行方式，防止在調節(jié)過程中凝結水的pH值快速上升，導致樹脂氨化失效。

（4）停爐后，待啟動分離器的出口壓力下降至0.5～0.8 MPa，熱爐放水，利用余熱將殘存在鍋爐水汽系統(tǒng)中的積水蒸干。

（5）停爐后，將給水調門、隔離門關閉，使保護液密閉在除氧器和高加中，把除氧器和高加納入保護范圍之內，保持除氧器液位和高加中水側的壓力。

（6）鍋爐停爐保護期間，由運行人員每天測量1次除氧器出口的pH值，并做好記錄。

2.3 氨、聯(lián)氨濕法保護法

本機組在停爐期間，進行了幾次鍋爐水壓試驗。水壓試驗后，在鍋爐不點火且要停運1個月左右的情況下，氨、聯(lián)氨濕法保養(yǎng)法是較為理想的選擇。

氨、聯(lián)氨濕法停爐保護流程如圖3所示。

氨、聯(lián)氨濕法停爐保護步驟如下：

（1）在停爐保護前將約3 t濃度40%的聯(lián)氨原液加入聯(lián)氨溶液箱，待用。

（2）啟動凝結水泵、前置泵，投用凝結水精處理系統(tǒng)，對鍋爐進行冷態(tài)水沖洗，產生的廢水由啟動分離器疏水箱排出至疏水擴容器，然后排至機組排水槽。

（3）在凝結水水質較為穩(wěn)定、給水水質達到點火標準后，加大給水加氨計量泵的出力，調整給水加聯(lián)氨計量泵，一臺泵的出力行程調至100%，另外一臺泵的出力行程調至50%，將濃度40%的聯(lián)氨溶液加入系統(tǒng)中，提高給水的pH值和聯(lián)氨濃度。

（4）當啟動分離器水樣的聯(lián)氨濃度達到330～370 mg/L、pH值在10左右時，啟動分離器，停止疏水排放，保持過熱器疏水閥關閉，同時由啟動分離器及過熱器減溫水管路向過熱器進保護液，通過主給水調門控制兩路保護液進入過熱器的總流量在150 t/h左右。

（5）當各級過熱器排空門均連續(xù)出水時，關閉過熱器排空門，停前置泵，系統(tǒng)進入保養(yǎng)狀態(tài)。

（6）停爐后，將給水調門、隔離門關閉，使保護液密閉在除氧器和高加中，把除氧器和高加納入保護范圍之內，保持除氧器液位和高加中水側的壓力。

（7）鍋爐停爐保護期間，由運行人員每天測量1次被保護系統(tǒng)中的pH值和聯(lián)氨濃度，并做好記錄。

2.4 3種鍋爐保護方法對比

3種鍋爐保護方法比較如表3所示。

表3 3種保護方法比較表Tab.3 3protection methods’comparison

3 停爐保護效果評估

2009年1月鍋爐吹管結束至9月機組整套啟動連續(xù)運行，其間共進行了9次鍋爐保養(yǎng)，在不同的現(xiàn)場條件下，分別采用了不同的保養(yǎng)方法，如表4所示。

表4 各次鍋爐保護所用方法一覽表Tab.4 Boiler shutdown protection method list

在隨后的啟動過程中，對保養(yǎng)效果進行了跟蹤分析，如圖3、4所示。圖4中，第3、5、8次啟動僅為鍋爐水壓試驗，因此無過熱蒸汽的相關數(shù)據(jù)。

由圖3、圖4可以看出，在鍋爐點火的條件下，氨、聯(lián)氨鈍化烘干保護法和氨鈍化烘干保護法效果都較為理想，每次鍋爐沖洗和機組啟動后蒸汽中的鐵含量波動較為平緩，含量都較低，且鍋爐經(jīng)過多次水壓試驗和高負荷，未出現(xiàn)由于腐蝕引起的鍋爐管壁變薄和爆管事件，這充分說明了鍋爐水汽系統(tǒng)在停爐期間的保護效果較好，減少了鍋爐在啟動時沖洗的次數(shù)，節(jié)約了除鹽水的用量，縮短了機組啟動后的水汽品質達標的時間，減少了含聯(lián)氨鍋爐沖洗廢水的排放量，達到了節(jié)能減排的目的。另外，從機組啟動的情況來看，幾種保養(yǎng)方法對超超臨界機組中使用的新材料同樣有良好的保護效果，保養(yǎng)液對新材料的影響較小。由于氨、聯(lián)氨鈍化烘干保護法和氨鈍化烘干保護法保護的效果都較為理想，氨鈍化烘干保護法由于不使用聯(lián)氨藥品，因此可以降低每次鍋爐水汽系統(tǒng)保護的成本。本機組在采用氨鈍化烘干保護法后，每次鍋爐保護可節(jié)約成本4～5萬元。

在鍋爐不點火的條件下，氨、聯(lián)氨濕法保護法是較為理想的鍋爐停爐保護方法，采用濕法保護不僅可以延長保護的時間，其保護的效果與干法相當。

4 結論

針對新建1000 MW超超臨界機組，建議在鍋爐點火后停爐采用氨鈍化烘干保護法，在鍋爐未點火的情況下如需保養(yǎng)可采用氨、聯(lián)氨濕法保護法。這2種方法不僅保護效果好，可操作性強，監(jiān)測方便直接，而且成本較低。

[1]DL/T 956－2005火力發(fā)電停（備）用熱力設備防銹蝕導則[S].北京：中國電力出版社，2005.

[2]肖作善，施燮鈞，王蒙聚.熱力發(fā)電廠水處理[M].3版.北京：中國電力出版社，1999.