基建機組啟動過程中水汽質(zhì)量控制途徑

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　摘要：根據(jù)基建機組特點，結(jié)合多臺機組調(diào)試的實際，分析了基建機組試運中水汽的雜質(zhì)特點，提出了最佳除去時機和手段，進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 控制途徑

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

　　1、基建機組系統(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；鍋爐補給水帶來的鹽類；金屬腐蝕產(chǎn)物。

　　1.2 雜質(zhì)除去時機及手段

　　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。但隨著機組的整套啟動進行，鍋爐溫度、壓力的逐步提高，未徹底清除的腐蝕產(chǎn)物、泥沙污染物又會重新溶解下來。這時，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)，主要靠蒸汽吹管時除去，清除不盡的腐蝕產(chǎn)物、泥沙污染物，在整套啟動時，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)，在整套啟動時，汽側(cè)投入后，通過疏水的排放清除。凝汽器泄漏和鍋爐補給水帶來的鹽類及機組運行過程中產(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)在基建機組中不占主要地位。

　　2、基建機組啟動過程中的化學(xué)工作

　　機組的化學(xué)加藥系統(tǒng)要隨機組的試運及時啟動。在凝結(jié)水泵啟動后要啟動凝結(jié)水加氨裝置；除氧器水箱水位較高時，啟動給水加氨及聯(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，啟動磷酸鹽加藥裝置。

　　從機組上水時就及時分析各水水質(zhì)，控制各階段水質(zhì)。凝汽器水質(zhì)合格后，才啟動凝結(jié)水泵向除氧器上水；除氧器水質(zhì)合格后，才啟動給水泵向鍋爐上水；汽包水質(zhì)合格后，鍋爐才點火；蒸汽品質(zhì)合格后，才進行汽機沖轉(zhuǎn)。

　　鍋爐點火后通知主控開連排，以便取得有代表性爐水水樣。

　　3、基建機組啟動時的水汽質(zhì)量控制

　　3.1 從設(shè)計、制造、安裝開始

　　機組啟動時的水汽品質(zhì)有很多方面在設(shè)計、制造、安裝過程中就被決定。汽包內(nèi)部裝置是實現(xiàn)汽水分離的場所，它的制造安裝質(zhì)量就會影響蒸汽的品質(zhì)，所以對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格控制；汽包水位高低也會影響蒸汽質(zhì)量，汽包水位過高會導(dǎo)致蒸汽帶水，引起蒸汽品質(zhì)不合格，因此對水位計指示水位與真實水位的關(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狀態(tài)和機組建設(shè)工期會影響到爐管的銹蝕程度；取樣、磷酸鹽加藥管道的安裝，會影響到試運行時的取樣代表性和磷酸鹽能否正常加入。例如某廠由于場地原因，磷酸鹽加藥管彎頭過多，有時磷酸鹽就不能加入汽包。某廠2號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不出磷酸鹽。因此，機組水汽質(zhì)量的控制應(yīng)從設(shè)計、制造、安裝開始，建立一整套的檢查監(jiān)督機制。

　　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基建機組啟動前必需進行化學(xué)清洗，清洗范圍包括鍋爐本體和爐前系統(tǒng)。針對300 MW機組化學(xué)清洗的方法有很多，一定要制定出符合機組特點的方案。對于有下水包的強制循環(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，對汽包、水冷壁下聯(lián)箱、除氧器水箱（在參加酸洗時）等進行一次全面的清理，將雜物清理出系統(tǒng)后可減輕啟動時的負擔(dān)。據(jù)有關(guān)資料報道，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組，對清洗后的清掃要求得非常嚴格，甚至用面團粘去小的顆粒，直至無肉眼看得見的固形顆粒。這一點值得國內(nèi)化學(xué)清洗時借鑒。清洗質(zhì)量的好壞及系統(tǒng)清理干凈程度，關(guān)系到啟動時的水質(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)達到具備點火和蒸汽管道吹洗的條件，要進行冷態(tài)沖洗和熱態(tài)沖洗，這已引起各方重視。在帶負荷試運期間，停爐后的每次啟動前，還應(yīng)進行水沖洗，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，鍋爐才開始點火，鍋爐起壓后還應(yīng)進行大量排污。

　　3.4 吹管是清除系統(tǒng)內(nèi)雜物最佳時期

　　鍋爐蒸汽吹管時，熱力系統(tǒng)基本投運，產(chǎn)生的蒸汽又不進汽缸，這是清潔熱力系統(tǒng)的最佳時期。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，需對如下部位進行清理：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 補給水質(zhì)量是前提

　　在某廠4號爐168 h試運過程中，由于除鹽系統(tǒng)失效后繼續(xù)運行，鍋爐補充水的二氧化硅高達700 μg/kg，導(dǎo)致爐水和蒸汽的全面劣化。所以，補給水的質(zhì)量沒有保證，機組水汽質(zhì)量控制無從談起。

　　3.6 分析數(shù)據(jù)的準確性是基礎(chǔ)

　　水汽質(zhì)量控制的依據(jù)就是測試得出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的可靠性、準確性決定了水汽質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。某廠試運中，凝結(jié)水突然出現(xiàn)較大硬度、鈉離子含量顯著升高，由于測試準確，及時判斷出凝汽器的泄漏并進行停機檢查，縮短了水質(zhì)不合格的運行時間?；C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被判斷后果是很嚴重的。

　　3.7 精處理的早期投運是最有效方法

　　精處理的早期投運就是在機組第一次整套啟動的沖轉(zhuǎn)前即投入凝結(jié)水精處理設(shè)備，并對凝結(jié)水進行了100%處理，以后精處理設(shè)備不管進水水質(zhì)如何，機組啟動（鍋爐點火或汽機沖轉(zhuǎn)時）立即100%投入，中間即使降負荷或解列，只要凝結(jié)水泵不停，精處理就不退出。這樣，在整套試運期間，洗硅時間大大縮短，凝結(jié)水、給水、爐水、蒸汽的二氧化硅等項指標，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300 MW基建機組的試運行中，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降低系統(tǒng)中的硅效果明顯，而對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。在試運初期，連排開度應(yīng)在100%，定排每隔1～2h進行一次，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 洗硅運行是重要措施

　　基建機組在帶初負荷試運后，帶大負荷之前，往往面臨蒸汽硅超標，這就需要進行洗硅運行。這是因為，硅酸在蒸汽中的溶解攜帶系數(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，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。

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

　　3.10 合理的停爐保護方法是要點

　　基建機組的特點是：停爐隨機性大，停爐的持續(xù)時間不確定性大，停爐后有時還需進行爐管檢修。這就決定了保護方法多用帶壓放水、余熱烘干法。這被證明是較有效的方法，但對停用時間長的鍋爐，還需使用其他成膜保護方法。

　　3.11 熱力設(shè)備的提前投入

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

　　3.12 凝結(jié)水部分排放及疏水合格回收

　　在機組啟動的最初時候，機組帶低負荷，這時凝結(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。試運中時刻注意疏水對系統(tǒng)水質(zhì)的影響，如某廠在168 h連續(xù)運行前一天試運中出現(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時給水硅為18.3μg/kg、凝結(jié)水硅為19.0μg/kg，而22：00時給水硅為62.4μg/kg.所以，高低加的疏水系統(tǒng)在首次投運時，將疏水全排，在后續(xù)的試運中出現(xiàn)不合格，也應(yīng)及時排放。

　　3.13 密切關(guān)注汽機真空及除氧效果

　　對堿性工況下的熱力系統(tǒng)，極易發(fā)生氧腐蝕，所以要嚴格控制氧的含量。凝結(jié)水溶解氧的除去部位在凝汽器中，從除氧這個角度看，汽機真空系統(tǒng)的投入應(yīng)在鍋爐點火前甚至在凝汽器上水時就投入的好。試運中還應(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行，要維持除氧器的水溫、壓力，保證除氧效果。除氧器的對空排汽門要根據(jù)溶解氧量，及時調(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)基建機組污染物的特點，提出一些行之有效的方法，如凝結(jié)水精處理的早期投運、各試運過程中各階段的系統(tǒng)清掃、由汽機控制汽包壓力的洗硅運行、熱力系統(tǒng)的設(shè)備管道的盡早投運等。盡管基建機組的試運情況千差萬別，根據(jù)以上的水汽質(zhì)量控制途徑，結(jié)合機組的試運特點，一定能找到一套符合該機組的水質(zhì)控制措施，使水汽品質(zhì)盡快合格。