基建機(jī)組啟動(dòng)過程中水汽質(zhì)量控制途徑

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　摘要：根據(jù)基建機(jī)組特點(diǎn)，結(jié)合多臺(tái)機(jī)組調(diào)試的實(shí)際，分析了基建機(jī)組試運(yùn)中水汽的雜質(zhì)特點(diǎn)，提出了最佳除去時(shí)機(jī)和手段，進(jìn)而提出了全面水汽質(zhì)量控制途徑，并在有關(guān)的電廠應(yīng)用中得到證明。

　　關(guān)鍵詞：水汽質(zhì)量 腐蝕結(jié)垢 整套啟動(dòng) 控制途徑

　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展，新建300MW機(jī)組越來越多，在基建機(jī)組的每次整套啟動(dòng)過程中，化學(xué)工作者總要面臨著水汽品質(zhì)調(diào)整的任務(wù)。機(jī)組在首次啟動(dòng)時(shí)，汽水品質(zhì)從不合格到合格是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，如何通過一些有效的措施，縮短這一過程，本文針對(duì)凝汽式、有汽包的300MW機(jī)組，作一些有益的探討。

　　1、基建機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)

　　1.1 雜質(zhì)來源

　　管道軋制、加工過程中形成的高溫氧化軋皮；存放、運(yùn)輸、安裝過程中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物；焊渣、泥沙污染物；凝汽器泄漏帶來的鹽類；鍋爐補(bǔ)給水帶來的鹽類；金屬腐蝕產(chǎn)物。

　　1.2 雜質(zhì)除去時(shí)機(jī)及手段

　　凝結(jié)水主管道、給水主管道、省煤器、汽包、水冷壁、集中下降管、水冷壁上下聯(lián)箱等部位的雜質(zhì)，除去主要手段為：化學(xué)清洗、大容器底部沉積物的人工清除、冷熱態(tài)水沖洗、吹管時(shí)的排污換水，經(jīng)過以上步驟后，這些部位的雜質(zhì)基本清除干凈。但隨著機(jī)組的整套啟動(dòng)進(jìn)行，鍋爐溫度、壓力的逐步提高，未徹底清除的腐蝕產(chǎn)物、泥沙污染物又會(huì)重新溶解下來。這時(shí)，只能靠鍋爐排污和凝結(jié)水精處理來除去。

　　再熱器、過熱器的雜質(zhì)，主要靠蒸汽吹管時(shí)除去，清除不盡的腐蝕產(chǎn)物、泥沙污染物，在整套啟動(dòng)時(shí)，由蒸汽帶入凝汽器，通過凝結(jié)水精處理除去。

　　高、低壓加熱器汽側(cè)雜質(zhì)，在整套啟動(dòng)時(shí)，汽側(cè)投入后，通過疏水的排放清除。凝汽器泄漏和鍋爐補(bǔ)給水帶來的鹽類及機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物等主要通過凝結(jié)水精處理來去除，這些雜質(zhì)在基建機(jī)組中不占主要地位。

　　2、基建機(jī)組啟動(dòng)過程中的化學(xué)工作

　　機(jī)組的化學(xué)加藥系統(tǒng)要隨機(jī)組的試運(yùn)及時(shí)啟動(dòng)。在凝結(jié)水泵啟動(dòng)后要啟動(dòng)凝結(jié)水加氨裝置；除氧器水箱水位較高時(shí)，啟動(dòng)給水加氨及聯(lián)胺裝置，并通知主控開啟除氧器再循環(huán)泵，將加入的藥品混合均勻；汽包見水后，啟動(dòng)磷酸鹽加藥裝置。

　　從機(jī)組上水時(shí)就及時(shí)分析各水水質(zhì)，控制各階段水質(zhì)。凝汽器水質(zhì)合格后，才啟動(dòng)凝結(jié)水泵向除氧器上水；除氧器水質(zhì)合格后，才啟動(dòng)給水泵向鍋爐上水；汽包水質(zhì)合格后，鍋爐才點(diǎn)火；蒸汽品質(zhì)合格后，才進(jìn)行汽機(jī)沖轉(zhuǎn)。

　　鍋爐點(diǎn)火后通知主控開連排，以便取得有代表性爐水水樣。

　　3、基建機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的水汽質(zhì)量控制

　　3.1 從設(shè)計(jì)、制造、安裝開始

　　機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的水汽品質(zhì)有很多方面在設(shè)計(jì)、制造、安裝過程中就被決定。汽包內(nèi)部裝置是實(shí)現(xiàn)汽水分離的場(chǎng)所，它的制造安裝質(zhì)量就會(huì)影響蒸汽的品質(zhì)，所以對(duì)排污管的位置和方向、加藥管的位置、旋風(fēng)分離器的高度等必需嚴(yán)格控制；汽包水位高低也會(huì)影響蒸汽質(zhì)量，汽包水位過高會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水，引起蒸汽品質(zhì)不合格，因此對(duì)水位計(jì)指示水位與真實(shí)水位的關(guān)系也需引起化學(xué)工程師的關(guān)心；爐管及加熱器的保護(hù)狀態(tài)和機(jī)組建設(shè)工期會(huì)影響到爐管的銹蝕程度；取樣、磷酸鹽加藥管道的安裝，會(huì)影響到試運(yùn)行時(shí)的取樣代表性和磷酸鹽能否正常加入。例如某廠由于場(chǎng)地原因，磷酸鹽加藥管彎頭過多，有時(shí)磷酸鹽就不能加入汽包。某廠2號(hào)爐因爐水取樣管安裝位置不合理，取得的爐水樣中始終檢測(cè)不出磷酸鹽。因此，機(jī)組水汽質(zhì)量的控制應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、安裝開始，建立一整套的檢查監(jiān)督機(jī)制。

　　3.2 化學(xué)清洗是重要步驟

　　根據(jù)《火力發(fā)電廠鍋爐清洗導(dǎo)則SD135－86》 規(guī)定，300 MW基建機(jī)組啟動(dòng)前必需進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗范圍包括鍋爐本體和爐前系統(tǒng)。針對(duì)300 MW機(jī)組化學(xué)清洗的方法有很多，一定要制定出符合機(jī)組特點(diǎn)的方案。對(duì)于有下水包的強(qiáng)制循環(huán)鍋爐或下聯(lián)箱帶有隔板的鍋爐（多見在福斯特惠勒公司鍋爐），一定要制定出確保酸洗中良好循環(huán)的措施。爐前系統(tǒng)的清洗，與正式設(shè)備相連的大直徑管道可以考慮用法蘭連接，避免使用焊接接連，減少切割引起系統(tǒng)的再次污染。清洗完成之后，對(duì)汽包、水冷壁下聯(lián)箱、除氧器水箱（在參加酸洗時(shí)）等進(jìn)行一次全面的清理，將雜物清理出系統(tǒng)后可減輕啟動(dòng)時(shí)的負(fù)擔(dān)。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，1 kg泥沙在熱力系統(tǒng)中，若僅通過蒸汽攜帶將其排出系統(tǒng)外，則要污染10 000 t以上的蒸汽。外方在中國清洗的機(jī)組，對(duì)清洗后的清掃要求得非常嚴(yán)格，甚至用面團(tuán)粘去小的顆粒，直至無肉眼看得見的固形顆粒。這一點(diǎn)值得國內(nèi)化學(xué)清洗時(shí)借鑒。清洗質(zhì)量的好壞及系統(tǒng)清理干凈程度，關(guān)系到啟動(dòng)時(shí)的水質(zhì)。

　　3.3 冷、熱態(tài)水沖洗是關(guān)鍵

　　根據(jù)《電力基本建設(shè)熱力設(shè)備化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則（SDJJS-03-88）》，鍋爐經(jīng)化學(xué)清洗后，為使水質(zhì)達(dá)到具備點(diǎn)火和蒸汽管道吹洗的條件，要進(jìn)行冷態(tài)沖洗和熱態(tài)沖洗，這已引起各方重視。在帶負(fù)荷試運(yùn)期間，停爐后的每次啟動(dòng)前，還應(yīng)進(jìn)行水沖洗，比較可行的辦法是每次上水后，第一爐水全排，上第二爐水后，鍋爐才開始點(diǎn)火，鍋爐起壓后還應(yīng)進(jìn)行大量排污。

　　3.4 吹管是清除系統(tǒng)內(nèi)雜物最佳時(shí)期

　　鍋爐蒸汽吹管時(shí)，熱力系統(tǒng)基本投運(yùn)，產(chǎn)生的蒸汽又不進(jìn)汽缸，這是清潔熱力系統(tǒng)的最佳時(shí)期。但是，吹管完成后的清理工作往往被忽視。吹管完成，為了保證系統(tǒng)的清潔，需對(duì)如下部位進(jìn)行清理：凝汽器熱水井、凝結(jié)水泵濾網(wǎng)、除氧器給水箱、給水泵濾網(wǎng)、汽包。

　　3.5 補(bǔ)給水質(zhì)量是前提

　　在某廠4號(hào)爐168 h試運(yùn)過程中，由于除鹽系統(tǒng)失效后繼續(xù)運(yùn)行，鍋爐補(bǔ)充水的二氧化硅高達(dá)700 μg/kg，導(dǎo)致爐水和蒸汽的全面劣化。所以，補(bǔ)給水的質(zhì)量沒有保證，機(jī)組水汽質(zhì)量控制無從談起。

　　3.6 分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是基礎(chǔ)

　　水汽質(zhì)量控制的依據(jù)就是測(cè)試得出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性決定了水汽質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。某廠試運(yùn)中，凝結(jié)水突然出現(xiàn)較大硬度、鈉離子含量顯著升高，由于測(cè)試準(zhǔn)確，及時(shí)判斷出凝汽器的泄漏并進(jìn)行停機(jī)檢查，縮短了水質(zhì)不合格的運(yùn)行時(shí)間?；C(jī)組凝汽器的泄漏往往是一根或幾根銅管斷裂，而非滲漏，這樣的泄漏若不及時(shí)被判斷后果是很嚴(yán)重的。

　　3.7 精處理的早期投運(yùn)是最有效方法

　　精處理的早期投運(yùn)就是在機(jī)組第一次整套啟動(dòng)的沖轉(zhuǎn)前即投入凝結(jié)水精處理設(shè)備，并對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行了100%處理，以后精處理設(shè)備不管進(jìn)水水質(zhì)如何，機(jī)組啟動(dòng)（鍋爐點(diǎn)火或汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)）立即100%投入，中間即使降負(fù)荷或解列，只要凝結(jié)水泵不停，精處理就不退出。這樣，在整套試運(yùn)期間，洗硅時(shí)間大大縮短，凝結(jié)水、給水、爐水、蒸汽的二氧化硅等項(xiàng)指標(biāo)，都得到了全面的改善［1］。該方法已成功應(yīng)用于湖北省內(nèi)9臺(tái)300 MW基建機(jī)組的試運(yùn)行中，取得了良好的效益。

　　3.8 合理的鍋爐排污是必不可少的途徑

　　凝結(jié)水精處理主要作用是除去凝結(jié)水中的雜質(zhì)，純化給水。精處理的早期投運(yùn)解決了系統(tǒng)中能通過蒸汽帶到凝結(jié)水中的雜質(zhì)問題，精處理對(duì)爐水的純化表現(xiàn)在蒸汽攜帶系數(shù)比較大的那部分雜質(zhì)。這也是為什么精處理對(duì)降低系統(tǒng)中的硅效果明顯，而對(duì)爐水中的鐵不是很明顯。所以，鍋爐的排污仍是必不可少的手段之一。在試運(yùn)初期，連排開度應(yīng)在100%，定排每隔1～2h進(jìn)行一次，以后視水質(zhì)情況，逐漸減少排污量。在每次停爐的間隙，可能情況下盡量將爐水全部排盡。

　　3.9 洗硅運(yùn)行是重要措施

　　基建機(jī)組在帶初負(fù)荷試運(yùn)后，帶大負(fù)荷之前，往往面臨蒸汽硅超標(biāo)，這就需要進(jìn)行洗硅運(yùn)行。這是因?yàn)椋杷嵩谡羝械娜芙鈹y帶系數(shù)最大。硅在蒸汽中的溶解攜帶系數(shù)受蒸汽壓力和爐水的pH值的影響。蒸汽壓力越大，硅酸溶解攜帶系數(shù)也越大［2］。

　　HSiO₃－＋H₂OnOH－＋H₂SiO₃

　　HSi₂O₅－＋2H₂OnOH－＋2H₂SiO₃

　　在爐水中，硅酸與硅酸鹽之間處在水解平衡狀態(tài)。

　　如果提高爐水的pH值，OH－離子濃度增大，平衡向生成硅酸鹽方向移動(dòng)，而硅酸鹽的溶解攜帶系數(shù)比硅酸小得多，因此，飽和蒸汽溶解攜帶的二氧化硅將減少。但當(dāng)pH值超過12，pH值對(duì)硅酸溶解攜帶系數(shù)影響減小，pH值太高爐管有苛性脆化的危險(xiǎn)。

　　在洗硅運(yùn)行時(shí)需注意以下二點(diǎn)：第一，洗硅時(shí)盡量將爐水pH值調(diào)高，但不宜超過10.0，減少蒸汽帶硅量；第二，在洗硅運(yùn)行時(shí)，盡量將汽機(jī)的調(diào)門開度關(guān)小，提高汽包壓力，這樣就做到了帶低電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)洗硅目的。這在試運(yùn)中電負(fù)荷不能按洗硅曲線的要求變化時(shí)，顯得特別重要。

　　3.10 合理的停爐保護(hù)方法是要點(diǎn)

　　基建機(jī)組的特點(diǎn)是：停爐隨機(jī)性大，停爐的持續(xù)時(shí)間不確定性大，停爐后有時(shí)還需進(jìn)行爐管檢修。這就決定了保護(hù)方法多用帶壓放水、余熱烘干法。這被證明是較有效的方法，但對(duì)停用時(shí)間長(zhǎng)的鍋爐，還需使用其他成膜保護(hù)方法。

　　3.11 熱力設(shè)備的提前投入

　　熱力系統(tǒng)中的設(shè)備和管道能在空負(fù)荷或低負(fù)荷時(shí)投入應(yīng)盡量在空負(fù)荷或低負(fù)荷時(shí)投入，不把在低負(fù)荷能完成的項(xiàng)目帶到高負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。高、低加的水側(cè)可在上水時(shí)就投入，旁路在爐升溫時(shí)投入，小汽機(jī)也可在空負(fù)荷時(shí)完成沖轉(zhuǎn)試運(yùn)，高、低加的汽側(cè)在大機(jī)沖轉(zhuǎn)后逐漸投入。因?yàn)?，這些系統(tǒng)在首次投入前未進(jìn)行任何的沖洗，第一次投入時(shí)，表面附著物必將進(jìn)入熱力系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)造成污染。在空負(fù)荷時(shí)，雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，通過排放等措施，能將其排出，而在帶負(fù)荷時(shí)將會(huì)帶入汽缸。

　　3.12 凝結(jié)水部分排放及疏水合格回收

　　在機(jī)組啟動(dòng)的最初時(shí)候，機(jī)組帶低負(fù)荷，這時(shí)凝結(jié)水比較臟，而蒸發(fā)量又不大，可以將部分凝結(jié)水從凝結(jié)水泵出口或降氧器處排放掉，這也是減輕熱力系統(tǒng)污染的可行方法。試運(yùn)中時(shí)刻注意疏水對(duì)系統(tǒng)水質(zhì)的影響，如某廠在168 h連續(xù)運(yùn)行前一天試運(yùn)中出現(xiàn)過凝結(jié)水硅含量較低，但給水硅卻較高。給水的污染主要來自高加的疏水，從運(yùn)行記錄可明顯得到印證。這一天，在21：20之前由于泄漏高加未投入，20：00時(shí)給水硅為18.3μg/kg、凝結(jié)水硅為19.0μg/kg，而22：00時(shí)給水硅為62.4μg/kg.所以，高低加的疏水系統(tǒng)在首次投運(yùn)時(shí)，將疏水全排，在后續(xù)的試運(yùn)中出現(xiàn)不合格，也應(yīng)及時(shí)排放。

　　3.13 密切關(guān)注汽機(jī)真空及除氧效果

　　對(duì)堿性工況下的熱力系統(tǒng)，極易發(fā)生氧腐蝕，所以要嚴(yán)格控制氧的含量。凝結(jié)水溶解氧的除去部位在凝汽器中，從除氧這個(gè)角度看，汽機(jī)真空系統(tǒng)的投入應(yīng)在鍋爐點(diǎn)火前甚至在凝汽器上水時(shí)就投入的好。試運(yùn)中還應(yīng)注意真空系統(tǒng)的泄漏和凝結(jié)水泵軸封的泄漏。給水的熱力除氧在除氧器中進(jìn)行，要維持除氧器的水溫、壓力，保證除氧效果。除氧器的對(duì)空排汽門要根據(jù)溶解氧量，及時(shí)調(diào)整。

　　4、總結(jié)

　　在總結(jié)各種水汽質(zhì)量控制措施的基礎(chǔ)上，根據(jù)基建機(jī)組污染物的特點(diǎn)，提出一些行之有效的方法，如凝結(jié)水精處理的早期投運(yùn)、各試運(yùn)過程中各階段的系統(tǒng)清掃、由汽機(jī)控制汽包壓力的洗硅運(yùn)行、熱力系統(tǒng)的設(shè)備管道的盡早投運(yùn)等。盡管基建機(jī)組的試運(yùn)情況千差萬別，根據(jù)以上的水汽質(zhì)量控制途徑，結(jié)合機(jī)組的試運(yùn)特點(diǎn)，一定能找到一套符合該機(jī)組的水質(zhì)控制措施，使水汽品質(zhì)盡快合格。