高背壓供熱凝汽器對空冷機(jī)組水質(zhì)的影響

趙亞偉 張宇

(1.山西省科技情報(bào)研究所,山西太原 030001;2.國電榆次熱電有限公司,山西榆次 030600)

高背壓供熱凝汽器對空冷機(jī)組水質(zhì)的影響

趙亞偉1張宇2

(1.山西省科技情報(bào)研究所,山西太原 030001;2.國電榆次熱電有限公司,山西榆次 030600)

本文詳細(xì)介紹了熱電廠增設(shè)高背壓供熱凝汽器的調(diào)試和試運(yùn)行過程中,出現(xiàn)沖洗困難和試運(yùn)行后機(jī)組水汽品質(zhì)嚴(yán)重惡化現(xiàn)象,通過對水汽指標(biāo)的研究和設(shè)備的檢查,找出了水汽品質(zhì)惡化的原因,提出了相應(yīng)的處理措施。運(yùn)行實(shí)踐表明,投運(yùn)高背壓供熱凝汽器后,可以合理控制機(jī)組水汽品質(zhì),確保機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

高背壓供熱凝汽器 水汽品質(zhì) 節(jié)能降耗

目前，大部分熱電廠采用的供熱方式為供熱蒸汽經(jīng)高中壓缸做功后，經(jīng)中壓缸末級抽汽口，進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器(一般為表面式換熱器)，加熱流經(jīng)水側(cè)的熱網(wǎng)循環(huán)水，被加熱的循環(huán)水經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵輸送至城區(qū)二級換熱站供至熱用戶，抽汽蒸汽凝結(jié)的水經(jīng)疏水泵回流至主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)；汽輪機(jī)乏汽采用空冷冷卻，乏汽在帶走熱量的同時(shí)，還增加了廠用電率。

1 高背壓供熱概述

表1 高背壓凝汽器沖洗化驗(yàn)記錄

表2 高背壓凝汽器試投運(yùn)前后水質(zhì)變化

國內(nèi)某熱電廠1號(hào)機(jī)組為亞臨界燃煤空冷熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，根據(jù)機(jī)組的原有系統(tǒng)，在不改變主設(shè)備結(jié)構(gòu)、保證機(jī)組長期安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，通過增設(shè)空冷汽輪機(jī)排汽管旁路供熱系統(tǒng)和廠內(nèi)熱網(wǎng)站部分進(jìn)行綜合改造，在供熱期利用空冷機(jī)組可以高背壓運(yùn)行的技術(shù)特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)直接供熱，即利用汽輪機(jī)乏汽直接加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，實(shí)現(xiàn)了蒸汽熱量的大部甚至全部利用，變蒸汽廢熱為供熱熱量，可即利用了乏汽的熱量，又降低了空冷系統(tǒng)的耗電率，汽輪機(jī)的冷源損失大幅減少，實(shí)現(xiàn)本機(jī)組的供熱改造目標(biāo)。

2 機(jī)組補(bǔ)水及爐內(nèi)水處理概述

該熱電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)為：原水→蓄水池→化學(xué)補(bǔ)水泵→混凝劑加藥→殺菌劑加藥→雙濾料機(jī)械過濾器→SFP超濾裝置→超濾水箱→一級RO增壓泵→加鹽酸→阻垢劑加藥→還原劑加藥→5μm保安過濾器→一級高壓泵→一級反滲透裝置→除碳器→中間水箱→二級RO增壓泵→氫氧化鈉加藥→5μm保安過濾器→二級RO高壓泵→二級反滲透裝置→EDI裝置→除鹽水箱。爐內(nèi)水處理系統(tǒng)為：凝結(jié)水泵出口加氨水；省煤器入口加氨水和聯(lián)氨；汽包采用氫氧化鈉處理。凝結(jié)水精處理采用粉末樹脂覆蓋過濾器。

3 高背壓凝汽器調(diào)試出現(xiàn)的問題

調(diào)試開始，凝結(jié)水溫度由40℃升至60℃，開始沖洗高背壓凝汽器，疏水排放(沖洗結(jié)果見表1)。

4 根據(jù)水質(zhì)結(jié)果確定機(jī)組水汽品質(zhì)變化的原因

(1)檢查設(shè)備安裝情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備安裝存在問題。將設(shè)備停運(yùn)后，通過壓縮空氣打壓逐支檢查泄露情況。經(jīng)檢查，凝汽器的部分換熱管與支撐部分存在微滲現(xiàn)象。(2)溫度快速上升，引起空冷島回水水質(zhì)惡化。當(dāng)機(jī)組背壓由12kPa快速升至37kPa，使得凝結(jié)水溫度由40℃快速升至75℃時(shí)，由表2可以看出，凝結(jié)水水質(zhì)惡化嚴(yán)重，精處理過濾器在1小時(shí)內(nèi)失效。根據(jù)對空冷凝結(jié)水連續(xù)采樣的結(jié)果分析，一股水質(zhì)極差的凝結(jié)水進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)，持續(xù)時(shí)間為15～25分鐘，最高含鐵量達(dá)2000μg/L，嚴(yán)重影響機(jī)組水質(zhì)。(3)凝結(jié)水精處理除鹽效果差，無法滿足精處理要求。精處理設(shè)置粉末樹脂覆蓋過濾器，由于其交換容量十分有限，運(yùn)行周期中除鹽效果差，在過濾器投運(yùn)初期尚有除鹽能力，根據(jù)表2數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)行2小時(shí)后進(jìn)出口氫電導(dǎo)率即達(dá)到平衡，之后段時(shí)間基本喪失除鹽能力，待過濾器壓差超標(biāo)再重新鋪膜投入運(yùn)行。同時(shí)鋪膜漿料中樹脂粉所占比例較小，其中陰樹脂粉的用量僅為25%，即35公斤，說明其交換陰離子的總量相對高混嚴(yán)重偏小。(4)精處理粉末樹脂過濾器濾芯在熱漲作用下，截污能力下降。高背壓凝汽器投運(yùn)前，凝結(jié)水水溫長期維持在40～50℃，粉末樹脂過濾器濾芯已適應(yīng)在50℃下工作，在此溫度下鋪成的粉末樹脂膜可以很好的完成截留雜質(zhì)和離子交換的工作任務(wù)。當(dāng)凝結(jié)水溫度快速升至75℃并長期穩(wěn)定在75℃時(shí)，由于溫度升高產(chǎn)生的熱漲作用，精處理過濾器濾芯孔徑變大，大量小粒徑的雜質(zhì)漏入給水中，造成截污能力的下降，從而影響機(jī)組水汽品質(zhì)。具體表現(xiàn)在：精處理過濾器指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，但壓差依然維持很小。

5 解決措施

(1)微滲現(xiàn)象原因分析。由于凝汽器內(nèi)部換熱管及端板需焊接至其的支撐部分上，焊接手法的問題可能導(dǎo)致?lián)Q熱管與支撐部分出現(xiàn)微滲現(xiàn)象。而換熱器及端板采用的是316不銹鋼管，其支撐部分采用的是碳鋼，運(yùn)行過程中溫度對于不同材質(zhì)的膨脹程度不同，可能致使微滲部分?jǐn)U大，以至于熱網(wǎng)循環(huán)式滲入高背壓凝汽器疏水中，從而導(dǎo)致高背壓凝汽器沖洗困難，并且凝結(jié)水溫度越高，凝結(jié)水水質(zhì)越差。

建議逐支檢查換熱器的焊接部位，泄露部位及時(shí)補(bǔ)焊。

(2)快速升溫導(dǎo)致水質(zhì)惡化原因分析。由于機(jī)組背壓的快速升高，引發(fā)凝結(jié)水溫度的快速升高，導(dǎo)致空冷島上所沉積的大量灰塵、雜質(zhì)在溫度急劇升高的作用下，被沖洗至凝結(jié)水中，以至于凝結(jié)水水質(zhì)惡化嚴(yán)重。

建議提升機(jī)組背壓時(shí)，應(yīng)盡可能的緩慢提高背壓，按0.1℃/min的凝結(jié)水溫升速度來提升背壓，而且凝結(jié)水溫度每升高3℃，穩(wěn)定48小時(shí)后確定機(jī)組水質(zhì)穩(wěn)定后再繼續(xù)提高機(jī)組背壓，使得空冷島上沉積的雜質(zhì)緩慢進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)，在精處理過濾器和連排的聯(lián)合處理下，凝結(jié)水水質(zhì)變化不大，盡可能將凝結(jié)水溫度提升對機(jī)組水汽品質(zhì)的影響降至最低。

(3)優(yōu)化過濾器陰陽樹脂比例，使其適應(yīng)機(jī)組水質(zhì)的變化。進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，適當(dāng)增加過濾器鋪膜劑量與漿料中樹脂粉的比例，以提高交換陰離子的能力；同時(shí)注意漿料訂貨與保存周期，防止陰樹脂粉污染；嚴(yán)格按監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)控制入廠漿料質(zhì)量，避免鋪膜后導(dǎo)致爐水氫導(dǎo)率大幅上漲，而增加鍋爐的排污量。

(4)縮小粉末樹脂過濾器濾芯的過濾精度，提高粉末樹脂過濾器濾芯的工作溫度，恢復(fù)正常的截污能力一般常用的粉末樹脂過濾器濾芯過濾精度為5μm，其工作溫度一般為0～60℃。根據(jù)機(jī)組工況的調(diào)整，要求縮小濾芯的過濾精度，提高工作溫度。運(yùn)行實(shí)踐表明，使用新的過濾器濾芯，將其過濾精度改為3μm，工作溫度改為0～80℃，可以保證在凝結(jié)水溫度升高的工況下，濾芯的截污能力不下降，從而確保精處理過濾器的出水水質(zhì)。

6 結(jié)語

綜上所述，通過全面分析得出空冷機(jī)組增設(shè)高背壓凝汽器后，熱力系統(tǒng)中水汽品質(zhì)惡化的原因所在，并在原因分析清楚的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的對策措施：首先應(yīng)確保換熱器的焊接工藝，其次應(yīng)緩慢提升機(jī)組背壓，盡可能將空冷島上雜質(zhì)緩慢沖洗下來，然后通過優(yōu)化過濾器陰陽樹脂比例，使其適應(yīng)機(jī)組水質(zhì)的變化，另外從縮小粉末樹脂過濾器濾芯過濾精度和提高粉末樹脂過濾器濾芯工作溫度方面也提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

運(yùn)行實(shí)踐表明：通過上述改進(jìn)措施的順利實(shí)施，可以有效降低高背壓供熱凝汽器投運(yùn)后對機(jī)組水汽品質(zhì)的影響，確保高背壓供熱凝氣器的順利投運(yùn)和機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

經(jīng)計(jì)算，整個(gè)供熱期內(nèi)，使用高背壓供熱凝汽器機(jī)組比普通抽氣供熱機(jī)組，平均可降低煤耗15g/kWh，按供熱期發(fā)電量約為8.4×107kWh計(jì)算，可節(jié)約標(biāo)煤1260噸，按每噸標(biāo)煤570元計(jì)算，可折合人民幣71.82萬元。由此可見，使用高背壓供熱凝汽器，成為北方供熱發(fā)電機(jī)組節(jié)能降耗新的方向，值得廣泛推廣。

趙亞偉(1961—),女 ,副研究員職稱,山西省科技情報(bào)研究所。