燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽品質(zhì)監(jiān)督應(yīng)用

譚旭南,楊 威,魏 盾

（1.廣州珠江天然氣發(fā)電有限公司,廣東 廣州 511458;2.遼寧紅沿河核電有限公司,遼寧大連116001; 3.華潤(rùn)電力（漣源）有限公司,湖南 婁底 417100）

目前,國(guó)內(nèi)有大量大型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組正在建設(shè)或已經(jīng)投入運(yùn)行,其中絕大部分為9F級(jí)機(jī)組。燃?xì)狻羝?lián)系循環(huán)發(fā)電機(jī)組利用天然氣燃燒發(fā)電,是一種清潔能源,沒(méi)有灰、渣,排放的煙氣中幾乎沒(méi)有SO2產(chǎn)生,采用先進(jìn)的低氮燃燒技術(shù),其煙氣中的NOx排放很低,一般為20 μL/L左右,有效地保護(hù)環(huán)境和改善環(huán)境質(zhì)量。同時(shí),機(jī)組的效率遠(yuǎn)高于一般煤電機(jī)組,聯(lián)合循環(huán)效率可高達(dá)56.8%。

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組具有啟動(dòng)快速、啟動(dòng)成功率高、運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn),可以大大改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境,增強(qiáng)系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻能力和事故應(yīng)急處理能力,有利于改善電源結(jié)構(gòu)。

1 機(jī)組介紹

9F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組由1臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、1臺(tái)蒸汽輪機(jī)、1臺(tái)發(fā)電機(jī)和1臺(tái)余熱鍋爐組成。機(jī)組最大出力可以達(dá)390 MW。燃機(jī)采用GE的9F系列機(jī)組,汽輪機(jī)型號(hào)為D10,為三壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、純凝汽式機(jī)組。余熱鍋爐為三壓、一次中間再熱、臥式、無(wú)補(bǔ)燃、自然循環(huán)鍋爐,余熱鍋爐基本參數(shù)如表1所示。

2 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定

2.1 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽監(jiān)督的特點(diǎn)

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的余熱鍋爐水汽部分采用與傳統(tǒng)鍋爐相似的水處理方式,補(bǔ)給水為二級(jí)除鹽水,給水沒(méi)有專門除氧器,通過(guò)凝汽器除氧,給水采用氨—聯(lián)氨全揮發(fā)處理,中高壓汽包爐水采用磷酸鹽處理。

表1 余熱鍋爐基本參數(shù)

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組化學(xué)監(jiān)督和一般火電廠不同特點(diǎn)如下。

a.鍋爐沒(méi)有直接的燃料,而是利用燃?xì)廨啓C(jī)的余熱產(chǎn)生蒸汽來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電,因此,監(jiān)督的重點(diǎn)是余熱鍋爐—汽輪機(jī)的水汽系統(tǒng)。

b.余熱鍋爐具有3個(gè)不同壓力等級(jí)的汽包和水汽系統(tǒng),各個(gè)系統(tǒng)之間既有聯(lián)系又有相互獨(dú)立性,在對(duì)水汽系統(tǒng)監(jiān)督是應(yīng)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

c.機(jī)組具有啟?？焖佟⒊晒β矢叩奶攸c(diǎn),一般作為調(diào)峰機(jī)組運(yùn)行,采用每天晚上停機(jī)、早上啟動(dòng)的運(yùn)行方式,這對(duì)于水汽系統(tǒng)水質(zhì)有很大的沖擊,要求更加嚴(yán)格的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制。

d.機(jī)組自動(dòng)化程度高,人員編制少,沒(méi)有設(shè)置化學(xué)運(yùn)行人員,機(jī)組在中班、夜班及節(jié)假日運(yùn)行時(shí)主要由運(yùn)行人員進(jìn)行化學(xué)監(jiān)控,對(duì)在線化學(xué)儀表依賴性強(qiáng),這就要求有比較齊全的化學(xué)在線儀表,同時(shí)儀表具有很好的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。

e.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有專門燃?xì)狻羝?lián)合發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),這就需要結(jié)合國(guó)際及廠家標(biāo)準(zhǔn)制定出一套合適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行,保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量監(jiān)督企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

為了更好的適應(yīng)機(jī)組的特點(diǎn),保證化學(xué)監(jiān)督到位,結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及GE廠家標(biāo)準(zhǔn),按照從嚴(yán)執(zhí)行的原則制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高、中、低壓系統(tǒng)分別制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)。表2為9F級(jí)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)制定說(shuō)明

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)照了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備廠家的標(biāo)準(zhǔn),按照從嚴(yán)執(zhí)行的原則制定。

給水采用還原性全揮發(fā)處理[AVT（R）],加氨和聯(lián)氨,同時(shí)由于系統(tǒng)采用低壓爐水作為中高壓爐水的給水,所以,低壓爐水也采用還原性全揮發(fā)處理[AVT（R）]。中、高壓爐水采用磷酸鹽處理（PT）。中、高壓爐水系統(tǒng)壓力等級(jí)不同,根據(jù)國(guó)標(biāo)要求選擇比對(duì)應(yīng)壓力等級(jí)高一級(jí)的控制指標(biāo)進(jìn)行控制。

表2 9F級(jí)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)

續(xù)表

3 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際應(yīng)用

在機(jī)組正常日啟停方式運(yùn)行中,機(jī)組一般為熱態(tài)啟動(dòng),啟動(dòng)迅速。水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按照制定的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)控,水汽質(zhì)量能夠在機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后2 h內(nèi)達(dá)到合格水平,部分指標(biāo)能達(dá)到期望值以下,下面為抽取2009年11月24日1號(hào)機(jī)組具體的水汽品質(zhì)監(jiān)督數(shù)據(jù)進(jìn)行參考說(shuō)明。

圖1 負(fù)荷曲線

圖1為機(jī)組負(fù)荷曲線,從曲線可以看出,機(jī)組7點(diǎn)啟動(dòng),加負(fù)荷至350 MW只需要1 h左右,啟動(dòng)快速。機(jī)組的啟停對(duì)水汽質(zhì)量參數(shù)有一定的影響,其中包括本身機(jī)組水汽質(zhì)量變化,如溶解氧氣、陽(yáng)電導(dǎo)率參數(shù),另外是對(duì)于儀表的影響,主要為機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)儀表流量不足,導(dǎo)致在線數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確,主要有爐水磷酸根、飽和蒸汽納、硅等參數(shù)。

圖2為給水爐水pH曲線,從曲線看出機(jī)組短時(shí)間停運(yùn)時(shí),各個(gè)水樣的pH值仍然能夠保持在9.2以上,可以有效防止腐蝕,而且pH值整體較平穩(wěn),只有低壓給水在啟動(dòng)時(shí)會(huì)有明顯下降過(guò)程,最低達(dá)8.9,主要原因是機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中要補(bǔ)充部分除鹽水到系統(tǒng)中,使得低壓給水pH值降低,但通過(guò)加大氨加入量,也能很快恢復(fù)到9.2以上。

圖2 給水爐水pH曲線

圖3為溶解氧曲線,從曲線看出,機(jī)組在停運(yùn)的時(shí)候?qū)δY(jié)水溶解氧影響較大,因?yàn)闄C(jī)組停運(yùn)后凝汽器會(huì)破壞真空,導(dǎo)致空氣進(jìn)入,在機(jī)組啟動(dòng)后溶解氧能夠很快降到7 ug/L以下,而且能夠保持平穩(wěn)運(yùn)行。

圖4為水汽陽(yáng)電導(dǎo)率曲線,曲線中凝結(jié)水陽(yáng)電導(dǎo)率為樹(shù)脂失效,在9點(diǎn)至10點(diǎn)更換樹(shù)脂后陽(yáng)電導(dǎo)率迅速下降至0.20μs/cm以下,其他水汽樣在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)有波動(dòng),但啟動(dòng)后能夠很快下降到合格水平,蒸汽水樣能夠達(dá)到0.15μs/cm以下穩(wěn)定運(yùn)行。

其他水質(zhì)指標(biāo)也都控制在合格標(biāo)準(zhǔn),飽和蒸汽硅一般穩(wěn)定在3～4μg/kg,中壓爐水磷酸鹽為2～3mg/L,高壓爐水磷酸根為0.6 mg/L左右,鈉穩(wěn)定在1μg/kg以下。

從日常運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,無(wú)論是機(jī)組運(yùn)行還是短時(shí)間停運(yùn),機(jī)組整個(gè)水汽系統(tǒng)水質(zhì)能夠保持一種較好的狀態(tài),pH值維持9.0以上,有效防止水汽系統(tǒng)的腐蝕。此標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組快速啟停的要求,調(diào)節(jié)方便,實(shí)際可操作性強(qiáng),同時(shí)也符合國(guó)家及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),能夠保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際應(yīng)用效果檢查

從機(jī)組運(yùn)行的水汽合格率統(tǒng)計(jì),機(jī)組大、小修對(duì)設(shè)備的檢查兩方面檢驗(yàn)實(shí)際水汽品質(zhì)控制監(jiān)督效果。

a.機(jī)組在日啟停過(guò)程中,都能控制各個(gè)水汽質(zhì)量在2 h以內(nèi)達(dá)到合格水平,正常運(yùn)行過(guò)程中一般水汽質(zhì)量都在期望值以下;從月度及年度統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)看基本都能達(dá)到99%以上的水汽合格率,水汽中鐵含量很低,用哈?？焖僭噭y(cè)量一般蒸汽含鐵為5μg/kg,凝結(jié)水含鐵為7μg/L左右,爐水含鐵量為25μg/L。

b.在多次機(jī)組大、小修過(guò)程中,檢查機(jī)組汽包、凝汽器等系統(tǒng)表面干凈,沒(méi)有發(fā)生腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象。在大修中解體檢查汽輪機(jī)高、中壓汽輪機(jī)葉片表面狀況,只有在高壓汽輪機(jī)葉片后面幾級(jí)上有少量的紅色垢樣,經(jīng)過(guò)測(cè)量為一類,結(jié)垢量少,表面酥松,分析成分主要為鐵、鋁、硅。其他葉片表面干凈,沒(méi)有腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象,效果較好。如圖5、圖6所示。

總體來(lái)說(shuō),無(wú)論從統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)還是實(shí)際檢查效果來(lái)評(píng)價(jià),都達(dá)到了防止機(jī)組水汽系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢、積鹽等目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)3年多的實(shí)際運(yùn)行,按照《9F級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行水汽品質(zhì)控制,能夠較好地適應(yīng)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組啟停頻繁、快速、作為系統(tǒng)調(diào)峰的特點(diǎn),實(shí)際操作簡(jiǎn)單實(shí)用,還能有效防止機(jī)組系統(tǒng)腐蝕、積鹽、結(jié)垢,保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

同時(shí),隨著機(jī)組自動(dòng)化程度的提高,化學(xué)監(jiān)督基本形成了比較齊整的在線連續(xù)監(jiān)督體系,如何加強(qiáng)各個(gè)參數(shù)聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)智能化分析網(wǎng)絡(luò),通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行水汽品質(zhì)調(diào)節(jié),也是目前化學(xué)監(jiān)督的一個(gè)必然趨勢(shì)。

[1] 李培元主編.火力發(fā)電廠水處理級(jí)水質(zhì)控制[M].北京：中國(guó)電力出版社,2008.

[2] GBT12145—2008.火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量[S].

[3] DL/T805.2—2004.火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則（第2部分：鍋爐爐水磷酸鹽處理）[S].

[4] DL/T805.4—2004.火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則（第4部分：鍋爐給水處理）[S].

譚旭南（1985—）,學(xué)士,助理工程師,主要從事電廠化學(xué)監(jiān)督、分析工作。