爐水二氧化硅超標原因分析

廖亮 梁靜

摘要：本文針對某300MW火電廠#2機組爐水二氧化硅超標現(xiàn)象，通過對比爐水左右側(cè)二氧化硅的數(shù)值，對化學在線儀表的準確性、給水水質(zhì)、機組負荷變化情況及排污量進行檢查，進一步分析超標原因，得出連排門卡澀開度不足從而排污量不夠是導致該機組爐水二氧化硅超標的主要原因。

關鍵詞：火電廠;爐水;二氧化硅

中圖分類號：TD713? 文獻標識碼：A

引言

某火電廠為300MW直接空冷機組，于2015年下半年投產(chǎn)發(fā)電。鍋爐采用亞臨界參數(shù)，自然循環(huán)、一次中間再熱循環(huán)流化床鍋爐，型號為DG1058/17.5-Ⅱ1。汽輪機為亞臨界參數(shù)、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、單軸、直接空冷凝汽式汽輪機。發(fā)電機為上海電氣集團股份有限公司設計制造的QFSN-300-2型水-氫-氫冷卻、三項交流兩級同步汽輪發(fā)電機。原水取自附近煤礦的井下疏干水。預處理采用平流沉淀池，預處理出水經(jīng)過濾器、超濾、一二級反滲透以及EDI處理后進入除鹽水箱。鍋爐給水采用加氨和聯(lián)氨處理[1]，爐水采用低磷酸鹽處理，凝結(jié)水精處理采用2×100%中壓粉末樹脂覆蓋過濾器和100%旁路系統(tǒng)。

1異常情況

2021年7月15日，2號機組停機檢修，8月5日啟動并網(wǎng)，正常運行后汽水系統(tǒng)爐水左側(cè)二氧化硅超標，最高達到216.9ug/l，平均值為120.7 ug/l，爐水右側(cè)二氧化硅平均值81.0 ug/l，左右側(cè)二氧化硅數(shù)值偏差大，左側(cè)數(shù)值大于右側(cè)數(shù)值40ug/l左右，按照GB/T12145-2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量》[2]的要求，鍋爐汽包壓力>15.6MPa，處理方式為爐水固體堿化劑處理時，爐水二氧化硅數(shù)值應≤100 ug/l。自8月5日啟動后至8月20日爐水水質(zhì)恢復前，爐水左右側(cè)二氧化硅在線儀表測定水質(zhì)數(shù)值如表1所示，根據(jù)在線儀表測定的數(shù)據(jù)，每兩小時抄一次表，表1數(shù)值取左右側(cè)爐水二氧化硅每日最大值以及平均值。

鍋爐運行時，為了使爐水中的含鹽量和含硅量維持在極限允許值以內(nèi)，和排掉爐水中的水渣，必須進行連續(xù)排污和定期排污，定排主要是排除沉積在底部的水渣，連排的目的則是防止爐水中的含鹽量和含硅量過高且排除爐水中細微的懸浮的水渣?；炄藛T聯(lián)系值長加大連續(xù)排污，程控顯示爐水左側(cè)連排門開度30%，爐水右側(cè)連排門開度20%，8月10日爐水二氧化硅有所下降，但是仍然超標，左側(cè)大于右側(cè)數(shù)值。

水中硅化物的存在是造成水垢的原因之一，硅酸鹽水垢的化學成分較復雜，絕大部分是鋁、鐵的硅酸化合物，常常勻整地覆蓋在熱負荷很高或水循環(huán)不良的爐管內(nèi)壁及汽輪機低壓缸葉片上。水垢由于其熱導率遠比金屬小，致使影響過濾傳熱，造成熱量損失，同時也會使鍋爐產(chǎn)生局部過熱而損壞。水垢還會引起沉積物下面金屬的腐蝕，危機鍋爐的安全運行。此外，硅化物由于能溶解在高壓蒸汽中，而被攜帶到汽輪機內(nèi)，在汽輪機的噴嘴和葉片上形成二氧化硅沉積物，危機汽輪機的安全運行。因此，必須迅速查明爐水二氧化硅超標原因。

2原因排查

2.1化學在線儀表的準確性

檢查爐水左側(cè)汽水取樣系統(tǒng)，取樣管路暢通，高溫冷卻器無明顯泄露。加大取樣系統(tǒng)的排污力度，將水溫嚴格控制在（25±1）℃范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)爐水左右側(cè)二氧化硅數(shù)據(jù)差值無明顯變化。與實驗室臺式二氧化硅測定儀測量的數(shù)據(jù)進行對比，左右側(cè)二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)均大10ug/l左右，但二者的測量結(jié)果仍相差40ug/l左右。在線儀表維護人員對爐水二氧化硅在線儀表進行校驗，并對在線儀表測量所需的藥劑進行更換，儀表測量準確性滿足相關標準要求，但二者測量數(shù)據(jù)差值仍無明顯變化。將爐水左右側(cè)二氧化硅在線儀表測量通道互換，即左側(cè)水樣進原右側(cè)水樣測量通道，右側(cè)水樣進原左側(cè)水樣測量通道，測量結(jié)果也相互轉(zhuǎn)換，差值不變。因此排除化學在線儀表顯示不準確的可能性。

2.2 給水水質(zhì)檢查

原水中的含硅化合物主要是以活性硅的形式存在，同時含有少量的膠體硅和惰性硅?；钚怨柚饕且怨杷猁}的形式存在于水中，能夠通過離子交換基本去除;而水中的膠體硅通常呈不安定狀態(tài)，它通常是由水中的正硅酸分子聚合而成的膠體硅酸，當水中的pH值和溫度較高時可以轉(zhuǎn)化為溶解性的硅酸化合物，除鹽水進人給水系統(tǒng)，水的pH值和溫度升高，水中的膠體硅向活性硅轉(zhuǎn)化，給水系統(tǒng)和爐水中就會出現(xiàn)活性硅含量升高的現(xiàn)象。在鍋爐排污力度不足的情況下，爐水濃縮加劇，爐水中的硅很快就會超標，進而影響蒸汽品質(zhì)。

對給水水質(zhì)進行檢查，給水二氧化硅7.1ug/l，除鹽水二氧化硅4.5ug/l，給水水質(zhì)及除鹽水水質(zhì)均滿足標準要求，排除給水水質(zhì)異常;同一爐水，右側(cè)二氧化硅合格，左側(cè)不合格也排除了給水水質(zhì)異常的可能性。

2.3排污量核查

連續(xù)排污管設在鍋爐鍋筒液面，是含鹽量最大的部位，具有代表性。一根連排母管分成左右兩根排污管接至連排擴容器，爐水取樣管分別接在這左右兩根連排管排污門之前，成為爐水左右側(cè)取樣管，接至取樣架系統(tǒng)，因此對鍋爐連排系統(tǒng)進行檢查及排污量進行核對檢查。

化驗人員聯(lián)系值長加大連續(xù)排污后，程控顯示爐水左側(cè)連排門開度30%，爐水右側(cè)連排門開度20%，對排污量進行核對檢查，調(diào)整兩個連排門開度，左側(cè)排污門調(diào)整為20%，右側(cè)排污門調(diào)整為30%，2小時后爐水二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)為：左側(cè)89.4ug/l;右側(cè)60.9ug/l;4小時后爐水二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)為：左側(cè)76.5ug/l;右側(cè)53.4ug/l。再調(diào)整兩個連排門開度，左側(cè)排污門調(diào)整為20%，右側(cè)排污門調(diào)整為20%，2小時后爐水二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)為：左側(cè)66.2ug/l;右側(cè)52.8ug/l;4小時后爐水二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)為：左側(cè)67.6ug/l;右側(cè)52.2ug/l。最后將兩個連排門開度均調(diào)整為10%，2小時后爐水二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)為：左側(cè)59.3ug/l;右側(cè)52.4ug/l;4小時后爐水二氧化硅在線儀表數(shù)據(jù)為：左側(cè)48.7ug/l;右側(cè)53.6ug/l。

經(jīng)過對連排門的開度調(diào)整后，爐水左側(cè)二氧化硅數(shù)值逐漸減小，平均值為52.3ug/l，右側(cè)爐水二氧化硅數(shù)值為46.9ug/l，兩個的差值也達到正常。

3結(jié)論

根據(jù)調(diào)整連排門后的左右側(cè)二氧化硅值及其他檢查結(jié)果表明：連排門卡澀開度不足從而排污量不夠是導致該機組爐水二氧化硅超標的主要原因。程控顯示爐水左側(cè)連排門開度30%，爐水右側(cè)連排門開度20%，其實際開度并未達到30%，經(jīng)過反復的調(diào)整閥門開度后，連排門按照控制設定完全打開，連續(xù)不斷地將汽包中水面附近高濃度的鹽分的鍋水排除鍋爐外，使鍋水的堿度、溶解固形物符合鍋爐水質(zhì)標準的要求。

連排門采用調(diào)節(jié)閥，其流量的大小隨調(diào)節(jié)閥開度大小而增加或減少，調(diào)節(jié)閥經(jīng)常出現(xiàn)的問題是卡堵，常出現(xiàn)在新投運系統(tǒng)和大修投運初期，由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢，或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導致小信號不動作大信號動作過頭的現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)卡堵可迅速開、關調(diào)節(jié)閥，讓臟污從調(diào)節(jié)閥處被介質(zhì)沖跑，如一次不行，反復開關幾次。

參考文獻：

[1]李培元，周柏青.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制[M].北京：中國電力出版社，2018.

[2]GB/T 12145-2016，火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量[S].中國國家標準化管理委員會發(fā)布，2016.

[3]DL/T805.5-2013，火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則第5部分：汽包鍋爐爐水全揮發(fā)處理[S]. 國家能源局發(fā)布，2013.