燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽品質(zhì)監(jiān)督和加藥控制

李和平

(湖南華菱漣源鋼鐵有限公司能源中心,湖南婁底 417009)

1 前言

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組利用高爐、焦?fàn)t煤氣燃燒發(fā)電，是鋼鐵企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要方法，排放的煙氣中幾乎沒(méi)有二氧化硫產(chǎn)生，煙氣中的NOx排放很低，一般為20×10-6左右，有效的保護(hù)環(huán)境，改善環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)，其熱功轉(zhuǎn)換效率比同等容量的常規(guī)鍋爐蒸汽單循環(huán)發(fā)電裝置高出約10%。可實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源優(yōu)化配置，降低企業(yè)能耗和生產(chǎn)成本，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。湖南華菱漣源鋼鐵股份有限公司2009年通過(guò)煤氣平衡新建二套CCPP（2×50MW）發(fā)電站。

2 系統(tǒng)概況

2.1 機(jī)組介紹

湖南華菱漣源鋼鐵股份有限公司燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組由燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和余熱鍋爐組成。機(jī)組最大出力50MW。燃機(jī)采用MHⅠ的M251S，汽輪機(jī)型號(hào)LZN22-5.88/（0.4），為雙壓、單軸、單缸、沖動(dòng)凝汽式機(jī)組，余熱鍋爐國(guó)內(nèi)配套，為DELTAK雙壓、臥式、無(wú)補(bǔ)燃、自然循環(huán)鍋爐。余熱鍋爐基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 余熱鍋爐基本參數(shù)

2.2 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽監(jiān)督

(1)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組補(bǔ)給水設(shè)計(jì)為RO+混床工藝，除鹽水加氨調(diào)節(jié)pH值，由發(fā)電站外部水站提供。給水沒(méi)有除氧器，補(bǔ)水進(jìn)入凝結(jié)器，低壓給水采用氨-聯(lián)氨處理，高低壓汽包爐水設(shè)計(jì)采用磷酸鹽處理。

(2)余熱鍋爐高低壓均設(shè)計(jì)連續(xù)排污和定期排污。

(3)發(fā)電站汽水在線取樣分析和給水、爐水處理采用DCS調(diào)節(jié)。

(4)機(jī)組沒(méi)有設(shè)化學(xué)運(yùn)行人員，中晚班主要由鍋爐運(yùn)行人員進(jìn)行化學(xué)監(jiān)控，對(duì)化學(xué)在線儀表的準(zhǔn)確性和給水、爐內(nèi)水處理加藥控制的穩(wěn)定性依賴性強(qiáng)。

3 余熱鍋爐水汽控制指標(biāo)制定

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟?？焖伲瑢?duì)水系統(tǒng)水質(zhì)影響大。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有專門的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這就需要結(jié)合國(guó)標(biāo)和制造廠標(biāo)準(zhǔn)制定出一套合適的控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.1 高低壓汽包爐水制造廠設(shè)計(jì)均采用磷酸三鈉處理，根據(jù)余熱鍋爐二個(gè)不同壓力等級(jí)的汽包和水汽系統(tǒng)特點(diǎn)，低壓爐水是高壓鍋爐的給水和過(guò)熱蒸汽減溫水，實(shí)際控制中取消低壓汽包爐內(nèi)磷酸鹽處理。

3.2 外部除鹽水站用戶多，包括轉(zhuǎn)爐汽化爐用水、燒結(jié)余熱鍋爐用水和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐用水，水質(zhì)波動(dòng)較大，水質(zhì)控制指標(biāo)主要為pH、硬度、SiO2。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2所示。

表2 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)

4 余熱鍋爐給水、爐內(nèi)水處理控制與應(yīng)用

4.1雙壓余熱鍋爐給水聯(lián)氨處理

4.1.1 系統(tǒng)組成及功能簡(jiǎn)要描述

余熱鍋爐低壓給水聯(lián)氨處理實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和就地操作兩種功能，系統(tǒng)由貯液罐、溶液罐、計(jì)量泵、卸液泵、配液泵、配液計(jì)量箱、控制器、變頻器、DCS控制系統(tǒng)等組成一套加藥控制單元（系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1）。

圖1 給水聯(lián)氨加藥系統(tǒng)示意圖

計(jì)量泵一用一備，配變頻調(diào)速馬達(dá)，并有手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。控制面板可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、就地轉(zhuǎn)換，同時(shí)可以控制加藥泵的起停。就地模式啟動(dòng)后按默認(rèn)頻率運(yùn)行，遠(yuǎn)程模式由DCS進(jìn)行控制。

4.1.2 加藥的特性分析和投加

系統(tǒng)影響給水聯(lián)氨含量的主要因素有給水流量、低壓給水含氧量、加藥量，在加藥控制過(guò)程中系統(tǒng)模型的參數(shù)是一個(gè)變數(shù)而非常數(shù)，變量參數(shù)越少，則控制指標(biāo)越穩(wěn)定。

加藥量調(diào)試在通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)后，固化了每次配制的濃度和計(jì)量泵行程，調(diào)節(jié)以輸出頻率控制。

4.2 雙壓余熱鍋爐汽包爐水處理

4.2.1 系統(tǒng)組成及功能簡(jiǎn)要描述

余熱鍋爐低壓爐水是高壓鍋爐的給水和過(guò)熱蒸汽減溫水，取消低壓爐水磷酸鹽處理。

高壓汽包爐水處理實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和就地操作兩種功能，系統(tǒng)由溶液箱、計(jì)量泵、控制器、變頻器、DCS控制系統(tǒng)等組成一套加藥控制單元（系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2）。

圖2 高壓爐水加藥系統(tǒng)示意圖

計(jì)量泵一用一備，配變頻調(diào)速馬達(dá)，并有手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置?？刂泼姘蹇梢詫?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、就地轉(zhuǎn)換，同時(shí)可以控制加藥泵的起停。就地模式啟動(dòng)后按默認(rèn)頻率運(yùn)行，遠(yuǎn)程模式由DCS進(jìn)行控制。

4.2.2 加藥的特性分析和投加

影響爐水磷酸鹽含量的因素主要有給水量、給水殘余硬度、排污量和加藥量等，鍋爐正常運(yùn)行中主要變量是排污量和加藥量，并且相互影響。

加藥量調(diào)試在通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)后，固化了每次配制的濃度、計(jì)量泵行程，調(diào)節(jié)以輸出頻率控制。

4.2.3 爐內(nèi)水調(diào)質(zhì)方法

外供除鹽水站制水工藝為RO+混床，外供用戶多且低、中、高壓標(biāo)準(zhǔn)用戶共用，同時(shí)RO系統(tǒng)受成本影響脫鹽率下降，除鹽水受有機(jī)物污染，根據(jù)制造廠設(shè)計(jì)投加磷酸三鈉處理爐水，爐水pH值指標(biāo)pH＜9，爐水具有侵蝕性。項(xiàng)目投產(chǎn)時(shí)通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)確定投加混合溶液R＝3.47。

5 實(shí)際應(yīng)用效果

5.1 水汽運(yùn)行數(shù)據(jù)

隨意抽取典型連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖3～圖6（2012年4月數(shù)據(jù)）。

圖3 聯(lián)氨控制曲線表

圖4 磷酸鹽控制曲線

圖5 低壓給水、爐水p H控制曲線

圖6 爐水電導(dǎo)率控制曲線

從日常水汽運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，機(jī)組整個(gè)水汽系統(tǒng)能維持在一個(gè)較好的狀態(tài)，pH維持9.0以上。運(yùn)行時(shí)其它指標(biāo)較好，蒸汽陽(yáng)電導(dǎo)率0.15～0.5 μS/cm，蒸汽 Na+＜2 μg/kg，SiO2=1～3 μg/kg。

5.2 大修時(shí)狀態(tài)檢查

2013年1月1#CCPP機(jī)組大修,汽輪機(jī)揭蓋檢查轉(zhuǎn)子照片，葉面表面干凈無(wú)腐蝕與結(jié)垢現(xiàn)象。

6 結(jié)論

6.1 經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行，2013年1月機(jī)組大修解體檢修，檢查鍋爐汽包、凝汽器、汽輪機(jī)葉片表面干凈，沒(méi)有腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象，效果較好，運(yùn)行實(shí)踐證明燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組水汽控制標(biāo)準(zhǔn)是合理的。

6.2 鍋爐給水、爐水處理調(diào)節(jié)方便，可操作性強(qiáng)，調(diào)質(zhì)方法能滿足水汽監(jiān)督指標(biāo)的要求，運(yùn)行數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定。

6.3 在爐水pH控制方面大修后通過(guò)管理和技術(shù)措施期望控制在9.5左右。