雙壓余熱鍋爐煮爐方案的優(yōu)化

李文學

(湖南漣源鋼鐵有限公司能源中心,湖南婁底417009)

雙壓余熱鍋爐煮爐方案的優(yōu)化

李文學

(湖南漣源鋼鐵有限公司能源中心,湖南婁底417009)

介紹了一種與燃氣輪機配套的雙壓余熱鍋爐的煮爐方法，強調煮爐過程中水位控制、給水泵和過熱器保護的方法和重要性，并結合實際水質情況提出了一種煮爐優(yōu)化建議。

余熱鍋爐;煮爐;水位控制;過熱器

1 鍋爐結構及熱力系統(tǒng)簡介

某廠型號為M251S燃機于2007年4月投運，為清除配套余熱鍋爐在運行中形成的水垢、腐蝕產(chǎn)物等沉積物，防止對鍋爐產(chǎn)生垢下腐蝕和高溫腐蝕，同時在鍋爐汽水表面建立鈍化膜，提高其防腐蝕的能力。決定于2014年3月燃機大修期間對其進行常規(guī)煮爐。因沒有現(xiàn)成的煮爐設備和經(jīng)驗供選用，故自行設計了一套簡單實用的煮爐方案，并取得了良好的效果。

1.1 鍋爐主要參數(shù)

鍋爐型號：Q427/571-76(9.6)-6.1(0.4)/485(210)額定蒸發(fā)量：高壓76 t/h，低壓9.6 t/h

額定蒸汽溫度：高壓485℃，低壓210℃

額定蒸汽壓力：高壓6.1MPa，低壓0.4MPa

生產(chǎn)廠家：德爾塔動力設備有限公司（原南京鍋爐廠）

1.2 水汽系統(tǒng)流程

低壓系統(tǒng)：

汽輪機熱井→凝結水泵→給水加熱器→除氧器→低壓汽包→下降管→下聯(lián)箱→低壓蒸發(fā)器→低壓汽包→低壓過熱器→汽輪機（補汽）

高壓系統(tǒng)：

低壓汽包→給水泵→高壓省煤器→高壓汽包→下降管→下聯(lián)箱→高壓蒸發(fā)器→高壓汽包→過熱器3→過熱器2→減溫器→過熱器1→汽輪機（主蒸汽）

2 清洗范圍及煮爐方法確定

2.1 設備狀況

鍋爐已運行七年，在鍋爐年檢中發(fā)現(xiàn)汽包結垢不嚴重，煮爐前檢查高壓汽包內壁有一層薄鐵銹氧化物，汽水分界面下有一層約0.3～0.5 mm的鹽垢，所以決定進行常規(guī)堿性煮爐。

2.2 清洗范圍

根據(jù)DL/T794-2001《火力發(fā)電廠鍋爐化學清洗導則》規(guī)定，結合本爐的特點，確定本次化學清洗的范圍是：水冷壁、汽包、集中下降管及其連接管系。

2.3 清洗系統(tǒng)水容積

清洗系統(tǒng)水容積參數(shù)見表1。

表1 清洗系統(tǒng)水容積參數(shù)m3

2.4 升溫升壓及過熱器的保護

燃氣輪機和余熱鍋爐聯(lián)為一個整體，余熱鍋爐起動升壓的運行情況完全取決于燃機，無法人為控制。燃機滿速空載時排煙溫度為410℃左右，進高爐煤氣量為6.0～6.5萬m3/h，為額定負荷的40%左右，攜帶的熱量很大，鍋爐蒸發(fā)量大，開排氣閥控制高壓汽包壓力為3.1～4.0 MPa，過熱蒸汽溫度為400～450℃左右，過熱度160℃左右。過熱器材質為15CrMoG合金高壓鍋爐管，耐溫530～550℃,有資料表明在煮爐期間燃機空載運行共計10 h左右，為防止蒸汽攜帶堿液進入過熱器，可考慮煮爐期間飽和蒸汽從汽包直接排放，隔離過熱器干燒不會造成過熱器損壞。但考慮到鍋爐汽包只有一個DN50的手動排空閥，操作不方便，還須增加臨時隔離過熱器措施。加上過熱蒸汽有較高的過熱度，蒸汽帶水的情況應該不嚴重，同時保證過熱器內有蒸汽通過能更好地保護過熱器。所以實際上采用過熱器排空閥排汽，全開過熱器疏水閥。

在煮爐期間對飽和蒸汽取樣化驗結果如表2（以步驟4，一次滅火悶煮時間段內化驗數(shù)據(jù)為例，每兩小時化驗一次）。結果表明蒸汽品質合格，蒸汽帶堿液不明顯。但考慮到蒸汽攜帶的堿液在過熱器內會很快濃縮，在管子彎頭和焊縫過熱區(qū)等殘余應力較高的地方發(fā)生應力腐蝕，為保護過熱器，在煮爐結束時對過熱器用脫鹽水沖洗干凈。

表2 飽和蒸汽取樣化驗結果

圖1 正常進水流程圖

圖2 煮爐期進水流程圖

2.5 加藥及給水泵保護

安裝臨時煮爐管道和循環(huán)泵工作量大，加上高壓汽包在煮爐期間壓力高，對循環(huán)泵的要求高，選型難，常規(guī)耐酸堿泵不能滿足要求。決定在煮爐前通過拆開汽包安全閥用臨時溶藥箱將藥溶解后一次性加入，對鍋爐升溫升壓后通過自然循環(huán)方式使堿液在鍋爐內循環(huán)。為保證煮爐過程中汽包正常液位，防止給水泵被堿液腐蝕和低壓汽包內的藥液通過給水泵打入高壓汽包影響藥液濃度，所以對進水系統(tǒng)（如圖1）進行臨時改造（如圖2）。給水泵和凝結水泵參數(shù)如表3。

表3 水泵參數(shù)

煮爐期間將凝結水泵出水管與給水泵進水管串接，將凝結水泵出水閥和給水泵進水閥關閉，由兩臺凝結水泵運行的出水直接向給水泵供水，由凝結水泵回水閥自動控制凝結水泵的出水壓力1.2 MPa，人工調節(jié)給水泵出水閥和回水閥開度控制向高壓汽包和低壓汽包的送水量。操作中注意兩點：一是考慮到汽機熱井容積較小，在煮爐前按汽輪機灌水試驗要求將凝汽器灌滿水并安排專人監(jiān)視水位，防止熱井水位波動大出現(xiàn)因熱井補水不贏被迫停運給水泵和燃機的情況；二是須緩慢均勻調整給水泵的出水閥和回水閥防止進水壓力突變造成給水泵氣蝕。

燃機啟動后維持3000 r/min空轉（發(fā)電機不并網(wǎng)）運行5 h，分別由高、低壓過熱器排空閥控制蒸發(fā)量。從實際運行曲線可看出，燃機在定速運行過程中，高壓汽包壓力平均為3.65 MPa，最高壓力為4.83 MPa，平均進水量為37 t/h，最大進水量為50 t/h，低壓汽包壓力平均為0.337 MPa，最高壓力為0.43 MPa，平均進水量為6 t/h，最大進水量為13 t/ h，給水泵能滿足要求。

3 煮爐過程及效果

3.1 煮爐步驟及主要內容

煮爐步驟及主要內容見表4。煮爐過程中應定期化驗爐水水質，為確保爐水PO43-≥1000 mg/L，堿度≥90 mmol/L，一次性加藥量可適當多一點。

3.2 煮爐過程中汽包壓力變化趨勢圖

汽包壓力變化趨勢圖見圖3。

表4 煮爐步聚及主要內容

圖3 汽包壓力變化趨勢圖

3.3 煮爐過程中煙氣溫度和蒸汽溫度變化趨勢圖

煙氣溫度和蒸汽溫度變化趨勢圖見圖4。

圖4 煙氣和蒸汽溫度變化趨勢圖

以上趨勢圖均以步驟3和4時間段為例。3.4煮爐效果

爐水放盡后，打開汽包人孔門檢查，原來的鐵銹氧化物和鹽垢均清洗干凈，汽包內有少量沉積物，金屬面無銹蝕，腐蝕率合格。符合煮爐要求。

4 煮爐優(yōu)化建議

從本次煮爐期間爐水水質化驗結果看，藥劑溶解混勻需6～8 h，而后低壓汽包爐水藥劑濃度逐于穩(wěn)定，高壓汽包藥劑濃度逐漸下降，說明藥劑在發(fā)生反應。同時低壓汽包排污水干凈透明，高壓汽包排污水呈黑色，說明低壓系統(tǒng)比高壓系統(tǒng)干凈。煮爐期間爐水化驗數(shù)據(jù)如表5（以步驟3和4時間段內化驗數(shù)據(jù)為例，每兩小時化驗一次）。

表5 煮爐期間爐水化驗數(shù)據(jù)

從數(shù)據(jù)看，雙壓鍋爐的低壓部分壓力低，蒸發(fā)量少，低壓爐水主要作為高壓汽包的給水和高壓過熱蒸汽的減溫水，運行壓力和作用類似于高壓式熱力除氧器。水質對比如表6（取2014年1月平均值）。

表6 水質對比

從表6可看出：低壓爐水和給水水質相差不大，一般不會結垢。同時結合鍋爐年檢時低壓汽包內狀況類同于熱力除氧器水箱，未發(fā)現(xiàn)明顯結垢。

基于以上理由，為今后煮爐提出如下優(yōu)化建議：一般情況下只需對高壓系統(tǒng)煮爐，將藥品直接加入高壓汽包，用正常進水方式進水，無需對進水系統(tǒng)改造。這樣可節(jié)約進水系統(tǒng)改造和拆除費用3萬元，可節(jié)約一半的煮爐藥劑費和加藥化驗費1.5萬元，使煮爐的直接費用降到原來的50%。更可觀的是可節(jié)約因進水系統(tǒng)改造和拆除時間一天可創(chuàng)發(fā)電效益5萬kW.h×24h×0.19元（燃機煤氣發(fā)電1kW.h的平均效益）=22.8萬元。

5 結論及注意事項

5.1 雙壓余熱鍋爐可隨燃機同步啟動進行煮爐，燃機定速空轉不并網(wǎng)運行，通過過熱器排空閥控制汽溫汽壓。在每次升溫升壓煮爐后停燃機悶煮一段時間。

5.2 在高低壓系統(tǒng)同時煮爐過程中為保護給水泵不受堿液腐蝕，同時保證低壓汽包的藥液不通過給水泵打入高壓汽包影響藥液濃度，由凝結水泵直接向給水泵供水，由給水泵同時向兩個汽包供水的方式能滿足煮爐要求，在設備異常出現(xiàn)汽包低水位時可立即停止燃機運行保證設備安全。

5.3 煮爐過程中從以下幾方面保護過熱器：讓蒸汽全部通過過熱器排空閥排放；打開過熱器疏水閥，及時排出冷凝水；控制好汽包液位，防止液位過高或泡沫過多使堿液進入過熱器；在煮爐之后對過熱器進行水沖洗，洗掉煮爐過程中蒸汽帶入的堿液和長期運行中積累的鹽垢。

5.4 今后可采用總結出的簡單實用的煮爐優(yōu)化建議來進行該項工作。

[1]姚挺生.燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)無旁通煙囪余熱鍋爐煮爐方案的選擇[J].燃氣輪機技術.1998年12月.

[2]竇照英.實用化學清洗技術(第二版)[M].北京：化學工業(yè)出版社. 2001.

[3]秦國治,田志明.工業(yè)清洗及應用實例(第二版)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007年.

Optim ization of the Boiling Out Program for Dual Pressure W aste Heat Boiler

Li Wenxue
(The Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co.,Ltd.,Loudi,Hunan 417009,China)

A boiling out method for dual pressure waste heat boiler for gas turbine was introduced,the protection methods of water level control,water feed pump and superheater during boiling out and their importance were emphasized and an optimization proposal on boiling out combining with actual water quality was put forward.

waste heat boiler;boiling out;water level control;superheater

TK229

B

1006-6764（2015）08-0038-05

2015-02-27

李文學（1973-），女，大學本科學歷，工程師，現(xiàn)從事電廠鍋爐水處理工作。