某150 MW機組新投運期間水汽品質(zhì)異常分析及控制

劉蘭平

(江蘇國華太倉發(fā)電有限公司，江蘇太倉215433)

某電廠2臺新裝超高壓150 MW機組，熱力系統(tǒng)由DGJ500/13.7-Ⅱ7型超高壓參數(shù)自然循環(huán)汽包爐和C135/N150-13.24/535/535/0.6865型超高壓中間再熱抽汽凝汽式汽輪機組成。首臺機組在試運及投產(chǎn)后的水質(zhì)超標(biāo)問題嚴重影響了鍋爐和汽輪機的安全運行，給鍋爐腐蝕和汽輪機通流部分結(jié)垢埋下了隱患。文中分析了機組汽水品質(zhì)超標(biāo)的原因，提出了新的解決方法，在第二臺機組試運時取得了良好的效果。由于新建或大修后機組水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象在各類機組及各電廠普遍存在,這種低成本且快速使水汽品質(zhì)達標(biāo)的方法，對實現(xiàn)機組的安全、經(jīng)濟、節(jié)能運行具有一定參考價值。

1 典型汽水品質(zhì)超標(biāo)實例

第一臺機組在約30 d的試運期間水汽品質(zhì)完全不合格，商業(yè)運行初期水汽品質(zhì)也不合格，定排和連排排污量較大，機組補水率達8%，至水汽系統(tǒng)汽水品質(zhì)完全合格歷時82 d，嚴重影響了機組的經(jīng)濟性，并影響到機組的長期安全運行。

整理啟動后35 d、每2 h進行一次化驗，數(shù)據(jù)趨勢如圖（1-6）所示，分析結(jié)果見表1。給水溶氧最小值為31.7 μg/L，全部不合格；給水二氧化硅連續(xù)不合格天數(shù)為25 d；爐水二氧化硅最小值0.961 mg/L連續(xù)不合格天數(shù)為25 d；飽和蒸汽電導(dǎo)35 d內(nèi)僅有2次合格；過熱蒸汽二氧化硅不合格率為37.1%；過熱蒸汽電導(dǎo)僅有2次合格。

表1 汽水品質(zhì)分析數(shù)據(jù)

2 水汽品質(zhì)超標(biāo)因素分析

在原始數(shù)據(jù)中，各監(jiān)督點的二氧化硅、聯(lián)氨、氫電導(dǎo)、溶氧等均有嚴重超標(biāo)現(xiàn)象，其原因分析如下。

2.1 聯(lián)氨超標(biāo)

聯(lián)氨超標(biāo)是由于人工或者自動加聯(lián)氨加藥不當(dāng)而引起的。

2.2 氫電導(dǎo)

氫電導(dǎo)是衡量熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標(biāo)[1]，綜合反映水汽質(zhì)量的優(yōu)劣，尤其當(dāng)系統(tǒng)陰離子含量異常時，氫電導(dǎo)率能夠準確反映鍋爐汽水系統(tǒng)陰離子雜質(zhì)含量的變化。氫電導(dǎo)超標(biāo)反映出水質(zhì)可能存在多種因素的污染，應(yīng)根據(jù)以下分析進行控制。

（1）機組啟動初期，系統(tǒng)安裝及鍋爐酸洗等遺留雜質(zhì)在短時間內(nèi)未得到控制，上水過程中攪動某些死角的雜質(zhì)或酸洗存水容易造成氫電導(dǎo)超標(biāo)。

（2）正常運行時，凝汽器泄漏造成水質(zhì)污染，漏真空引起系統(tǒng)內(nèi)部二氧化碳增多，導(dǎo)致 H+，OH-，Cl-，HCO3-，NO3-，CO32-，SO42-，CHCOO-相關(guān)離子增加，從而造成氫電導(dǎo)超標(biāo)。

（3）正常運行時，精處理控制不當(dāng)、陽樹脂被過量氧化或凝補水?dāng)y帶有機物造成有機酸含量增加，造成氫電導(dǎo)超標(biāo)。

2.3 二氧化硅

二氧化硅超標(biāo)會造成汽輪機葉片積鹽，影響鍋爐的安全和汽輪機效率。其超標(biāo)有以下幾個方面原因。

（1）新機組中二氧化硅主要來源于管道內(nèi)的泥沙，在安裝前以及噴砂處理后沒有完全清理干凈。

（2）機組在啟動階段凝泵采用工業(yè)水等不合格的水進行密封，工業(yè)水進入水系統(tǒng)。

（3）正常運行時凝汽器鈦管泄漏，循環(huán)水進入汽水系統(tǒng)。

（4）除鹽水制水過程工藝出現(xiàn)問題或者水質(zhì)污染，通過凝補水進入系統(tǒng)。

2.4 溶氧

溶氧超標(biāo)會引起管道及受熱面等腐蝕，嚴重的會引起氧化皮脫落，對機組的安全運行造成隱患。由原始數(shù)據(jù)得知，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)嚴重，除氧器的除氧效果很好，但由于凝結(jié)水溶氧較高，導(dǎo)致給水溶氧不合格。凝汽器漏真空、凝泵濾網(wǎng)漏氣、凝泵密封水不足和凝補水量過多都是凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的主要原因。

3 控制措施

3.1 聯(lián)氨超標(biāo)

運行人員只要嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，就可以避免聯(lián)胺超標(biāo)。

3.2 氫電導(dǎo)超標(biāo)

（1）新系統(tǒng)投運時分系統(tǒng)、分階段徹底清洗基建或酸洗等過程中留存雜質(zhì)以及存水。

（2）正常運行時控制凝結(jié)水補給水的水質(zhì)，控制好化水制水工藝。

（3）凝結(jié)水精處理運行時，防止陽樹脂過度氧化，生成有機酸。

3.3 二氧化硅超標(biāo)

電廠新機組的洗硅過程是必需經(jīng)歷的步驟，按照規(guī)定，一定的壓力等級對應(yīng)一定的二氧化硅含量，當(dāng)含量超標(biāo)時，禁止進入下一個壓力等級。二氧化硅在蒸汽中的溶解性隨著壓力和溫度的升高而升高，二氧化硅將隨著蒸汽進入汽輪機中。當(dāng)蒸汽在汽輪機做功后，隨著壓力的降低二氧化硅析出，沉積在通流部分形成積鹽。積鹽會增加汽輪機的軸向推力以及降低汽輪機效率，影響汽輪機的經(jīng)濟運行，嚴重者影響汽輪機的安全運行。另外，如果二氧化硅含量不合格，在正常運行時必須采用排污的方法進行控制。大量排污不僅浪費凝結(jié)水，而且造成大量的熱量損失。采取以下方法可以有效降低以上風(fēng)險。

（1）試運初期，系統(tǒng)管道內(nèi)部的泥沙、雜質(zhì)會沉積在凝汽器、除氧器、汽包及各個聯(lián)箱等處，隨著機組的排污，雜質(zhì)會逐漸減少。為了使機組在啟動后短時間內(nèi)汽水品質(zhì)達到標(biāo)準，在上水前仔細清理凝汽器、除氧器底部遺留或沉淀雜質(zhì)。在試運及初期運行過程中，如果有停運機會，也要及時檢查清理凝汽器和除氧器。

（2）上水階段的沖洗，即冷態(tài)沖洗。機組上水時要保證每一個階段水質(zhì)合格后才能進入下一個環(huán)節(jié)，冷態(tài)沖洗至關(guān)重要。具體步驟如下。

首先進行凝汽器沖洗。凝補水合格，凝汽器上水沖洗。凝泵密封水使用工業(yè)水時盡可能在啟動凝泵時投入，啟動凝泵后應(yīng)及時切換密封水至凝結(jié)水供給。凝泵啟動后檢查凝結(jié)水水質(zhì)，如果水質(zhì)不合格，則必須放水或者利用低加出口放水門進行管路沖洗，最終達到合格，然后才能進入除氧器。

其次進行除氧器沖洗。除氧器上水初期，利用除氧器底部放水對除氧器進行初步?jīng)_洗，沖洗合格后啟動電泵打循環(huán)直到水質(zhì)合格再給鍋爐上水。機側(cè)沖洗合格標(biāo)準[2，3]為：全鐵≤200 μg/L；聯(lián)氨 100～300 μg/L；pH值≥90；濁度FTU≤2。

鍋爐上水時，先開啟水冷壁底部放水門對汽包及水冷壁下聯(lián)箱進行沖洗，沖洗合格后關(guān)閉底部放水，鍋爐上水至正常。爐側(cè)沖洗合格標(biāo)準[2，3]為：濁度≤2 μmol/L； 全鐵≤200 μg/L； 聯(lián)氨 200～300 μg/L； pH值≥90；磷酸根3.0～5.0 mg/L。

（3）點火升溫升壓階段的沖洗，即熱態(tài)沖洗，汽包爐稱之為洗硅。隨著機組壓力和溫度的升高，爐水二氧化硅含量升高，此時加強底部排污，并將連排開到最大，進行熱態(tài)沖洗過程。在汽水品質(zhì)超標(biāo)時，嚴禁進入下一個壓力等級。升溫升壓階段加強排污沖洗不僅對在短時間內(nèi)改善水質(zhì)起到重要作用，而且在機組啟動過程中排放的總熱量和水量都較少。

（4）并網(wǎng)時，汽水品質(zhì)應(yīng)合格，否則應(yīng)繼續(xù)進行熱態(tài)洗硅過程，防止溶硅進入汽輪機。汽輪機沖車及并網(wǎng)后，應(yīng)及時投入高低加系統(tǒng)，便于及早沖洗高低加汽側(cè)，在低負荷階段對高低加進行洗硅，汽水品質(zhì)合格后升負荷進入下一個壓力等級。

（5）正常運行汽水品質(zhì)超標(biāo)時，應(yīng)當(dāng)降壓運行，加強排污。由于新機組是全周進汽，因此調(diào)門可以全開降壓運行而不影響機組負荷。壓力降低時，不僅蒸汽攜帶二氧化硅的能力降低，而且有利于爐水排污。鍋爐排污應(yīng)當(dāng)主要用連排進行，不僅可以回收工質(zhì)，而且可以回收熱量，也可以防止底部排污影響水循環(huán)，有益于機組安全和經(jīng)濟運行。

3.4 凝結(jié)水溶氧超標(biāo)

在機組試運初期或者有條件時進行凝汽器灌水查漏實驗，確定泄露點，然后進行相應(yīng)處理。在汽缸結(jié)合面涂抹黃油前后的真空嚴密性試驗可以確定汽缸結(jié)合面是否嚴密不漏。

在正常情況下，應(yīng)當(dāng)控制系統(tǒng)的漏水漏汽，發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)漏外漏應(yīng)及時消除。汽水品質(zhì)合格時，限制定排次數(shù)及連排外排閥門開度，降低補水率。

3.5 進行全過程化學(xué)監(jiān)督

機組啟動至正常運行是一個持續(xù)漸進和正常監(jiān)督的過程，在機組的全壽命期間，化學(xué)監(jiān)督起到了至關(guān)重要的作用。汽水品質(zhì)長期不合格會影響機組的安全、穩(wěn)定、長壽命和高效運行。因此，在機組啟停的一個循環(huán)中，必須進行全過程化學(xué)監(jiān)督。

4 實效對比

根據(jù)以上分析，在第二臺機組試運投產(chǎn)階段參考了相關(guān)措施，第一臺機組和第二臺機組的綜合水汽品質(zhì)從最初到合格的實踐對比如表2所示。

表2 2臺新裝機組水汽品質(zhì)對比

5 結(jié)束語

第二臺機組采用上述措施，從啟動開始，僅30 d水汽品質(zhì)已經(jīng)合格，大大縮短了從初負荷至滿負荷的時間。此結(jié)果表明文中的原因分析正確，采取的措施有效，節(jié)水節(jié)能效果良好。

[1]丁桓如，吳春華，龔云峰，等.工業(yè)用水處理工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005：27-29.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準化管理委員.GB/T 12145—2008火力發(fā)電廠機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量[S].北京：中國電力出版社，2008.

[3]國家能源局.DL/T 805—2011火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2011.