基建机组启动过程中水汽质量控制途径

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　摘要：根据基建机组特点，结合多台机组调试的实际，分析了基建机组试运中水汽的杂质特点，提出了最佳除去时机和手段，进而提出了全面水汽质量控制途径，并在有关的电厂应用中得到证明。

　　关键词：水汽质量 腐蚀结垢 整套启动 控制途径

　　随着电力工业的发展，新建300MW机组越来越多，在基建机组的每次整套启动过程中，化学工作者总要面临着水汽品质调整的任务。机组在首次启动时，汽水品质从不合格到合格是一个漫长的过程，如何通过一些有效的措施，缩短这一过程，本文针对凝汽式、有汽包的300MW机组，作一些有益的探讨。

　　1、基建机组系统内杂质

　　1.1 杂质来源

　　管道轧制、加工过程中形成的高温氧化轧皮；存放、运输、安装过程中产生的腐蚀产物；焊渣、泥沙污染物；凝汽器泄漏带来的盐类；锅炉补给水带来的盐类；金属腐蚀产物。

　　1.2 杂质除去时机及手段

　　凝结水主管道、给水主管道、省煤器、汽包、水冷壁、集中下降管、水冷壁上下联箱等部位的杂质，除去主要手段为：化学清洗、大容器底部沉积物的人工清除、冷热态水冲洗、吹管时的排污换水，经过以上步骤后，这些部位的杂质基本清除干净。但随着机组的整套启动进行，锅炉温度、压力的逐步提高，未彻底清除的腐蚀产物、泥沙污染物又会重新溶解下来。这时，只能靠锅炉排污和凝结水精处理来除去。

　　再热器、过热器的杂质，主要靠蒸汽吹管时除去，清除不尽的腐蚀产物、泥沙污染物，在整套启动时，由蒸汽带入凝汽器，通过凝结水精处理除去。

　　高、低压加热器汽侧杂质，在整套启动时，汽侧投入后，通过疏水的排放清除。凝汽器泄漏和锅炉补给水带来的盐类及机组运行过程中产生的腐蚀产物等主要通过凝结水精处理来去除，这些杂质在基建机组中不占主要地位。

　　2、基建机组启动过程中的化学工作

　　机组的化学加药系统要随机组的试运及时启动。在凝结水泵启动后要启动凝结水加氨装置；除氧器水箱水位较高时，启动给水加氨及联胺装置，并通知主控开启除氧器再循环泵，将加入的药品混合均匀；汽包见水后，启动磷酸盐加药装置。

　　从机组上水时就及时分析各水水质，控制各阶段水质。凝汽器水质合格后，才启动凝结水泵向除氧器上水；除氧器水质合格后，才启动给水泵向锅炉上水；汽包水质合格后，锅炉才点火；蒸汽品质合格后，才进行汽机冲转。

　　锅炉点火后通知主控开连排，以便取得有代表性炉水水样。

　　3、基建机组启动时的水汽质量控制

　　3.1 从设计、制造、安装开始

　　机组启动时的水汽品质有很多方面在设计、制造、安装过程中就被决定。汽包内部装置是实现汽水分离的场所，它的制造安装质量就会影响蒸汽的品质，所以对排污管的位置和方向、加药管的位置、旋风分离器的高度等必需严格控制；汽包水位高低也会影响蒸汽质量，汽包水位过高会导致蒸汽带水，引起蒸汽品质不合格，因此对水位计指示水位与真实水位的关系也需引起化学工程师的关心；炉管及加热器的保护状态和机组建设工期会影响到炉管的锈蚀程度；取样、磷酸盐加药管道的安装，会影响到试运行时的取样代表性和磷酸盐能否正常加入。例如某厂由于场地原因，磷酸盐加药管弯头过多，有时磷酸盐就不能加入汽包。某厂2号炉因炉水取样管安装位置不合理，取得的炉水样中始终检测不出磷酸盐。因此，机组水汽质量的控制应从设计、制造、安装开始，建立一整套的检查监督机制。

　　3.2 化学清洗是重要步骤

　　根据《火力发电厂锅炉清洗导则SD135－86》 规定，300 MW基建机组启动前必需进行化学清洗，清洗范围包括锅炉本体和炉前系统。针对300 MW机组化学清洗的方法有很多，一定要制定出符合机组特点的方案。对于有下水包的强制循环锅炉或下联箱带有隔板的锅炉（多见在福斯特惠勒公司锅炉），一定要制定出确保酸洗中良好循环的措施。炉前系统的清洗，与正式设备相连的大直径管道可以考虑用法兰连接，避免使用焊接接连，减少切割引起系统的再次污染。清洗完成之后，对汽包、水冷壁下联箱、除氧器水箱（在参加酸洗时）等进行一次全面的清理，将杂物清理出系统后可减轻启动时的负担。据有关资料报道，1 kg泥沙在热力系统中，若仅通过蒸汽携带将其排出系统外，则要污染10 000 t以上的蒸汽。外方在中国清洗的机组，对清洗后的清扫要求得非常严格，甚至用面团粘去小的颗粒，直至无肉眼看得见的固形颗粒。这一点值得国内化学清洗时借鉴。清洗质量的好坏及系统清理干净程度，关系到启动时的水质。

　　3.3 冷、热态水冲洗是关键

　　根据《电力基本建设热力设备化学监督导则（SDJJS-03-88）》，锅炉经化学清洗后，为使水质达到具备点火和蒸汽管道吹洗的条件，要进行冷态冲洗和热态冲洗，这已引起各方重视。在带负荷试运期间，停炉后的每次启动前，还应进行水冲洗，比较可行的办法是每次上水后，第一炉水全排，上第二炉水后，锅炉才开始点火，锅炉起压后还应进行大量排污。

　　3.4 吹管是清除系统内杂物最佳时期

　　锅炉蒸汽吹管时，热力系统基本投运，产生的蒸汽又不进汽缸，这是清洁热力系统的最佳时期。但是，吹管完成后的清理工作往往被忽视。吹管完成，为了保证系统的清洁，需对如下部位进行清理：凝汽器热水井、凝结水泵滤网、除氧器给水箱、给水泵滤网、汽包。

　　3.5 补给水质量是前提

　　在某厂4号炉168 h试运过程中，由于除盐系统失效后继续运行，锅炉补充水的二氧化硅高达700 μg/kg，导致炉水和蒸汽的全面劣化。所以，补给水的质量没有保证，机组水汽质量控制无从谈起。

　　3.6 分析数据的准确性是基础

　　水汽质量控制的依据就是测试得出的数据，数据的可靠性、准确性决定了水汽质量控制的基础。某厂试运中，凝结水突然出现较大硬度、钠离子含量显著升高，由于测试准确，及时判断出凝汽器的泄漏并进行停机检查，缩短了水质不合格的运行时间。基建机组凝汽器的泄漏往往是一根或几根铜管断裂，而非渗漏，这样的泄漏若不及时被判断后果是很严重的。

　　3.7 精处理的早期投运是最有效方法

　　精处理的早期投运就是在机组第一次整套启动的冲转前即投入凝结水精处理设备，并对凝结水进行了100%处理，以后精处理设备不管进水水质如何，机组启动（锅炉点火或汽机冲转时）立即100%投入，中间即使降负荷或解列，只要凝结水泵不停，精处理就不退出。这样，在整套试运期间，洗硅时间大大缩短，凝结水、给水、炉水、蒸汽的二氧化硅等项指标，都得到了全面的改善［1］。该方法已成功应用于湖北省内9台300 MW基建机组的试运行中，取得了良好的效益。

　　3.8 合理的锅炉排污是必不可少的途径

　　凝结水精处理主要作用是除去凝结水中的杂质，纯化给水。精处理的早期投运解决了系统中能通过蒸汽带到凝结水中的杂质问题，精处理对炉水的纯化表现在蒸汽携带系数比较大的那部分杂质。这也是为什么精处理对降低系统中的硅效果明显，而对炉水中的铁不是很明显。所以，锅炉的排污仍是必不可少的手段之一。在试运初期，连排开度应在100%，定排每隔1～2h进行一次，以后视水质情况，逐渐减少排污量。在每次停炉的间隙，可能情况下尽量将炉水全部排尽。

　　3.9 洗硅运行是重要措施

　　基建机组在带初负荷试运后，带大负荷之前，往往面临蒸汽硅超标，这就需要进行洗硅运行。这是因为，硅酸在蒸汽中的溶解携带系数最大。硅在蒸汽中的溶解携带系数受蒸汽压力和炉水的pH值的影响。蒸汽压力越大，硅酸溶解携带系数也越大［2］。

　　HSiO₃－＋H₂OnOH－＋H₂SiO₃

　　HSi₂O₅－＋2H₂OnOH－＋2H₂SiO₃

　　在炉水中，硅酸与硅酸盐之间处在水解平衡状态。

　　如果提高炉水的pH值，OH－离子浓度增大，平衡向生成硅酸盐方向移动，而硅酸盐的溶解携带系数比硅酸小得多，因此，饱和蒸汽溶解携带的二氧化硅将减少。但当pH值超过12，pH值对硅酸溶解携带系数影响减小，pH值太高炉管有苛性脆化的危险。

　　在洗硅运行时需注意以下二点：第一，洗硅时尽量将炉水pH值调高，但不宜超过10.0，减少蒸汽带硅量；第二，在洗硅运行时，尽量将汽机的调门开度关小，提高汽包压力，这样就做到了带低电负荷，实现洗硅目的。这在试运中电负荷不能按洗硅曲线的要求变化时，显得特别重要。

　　3.10 合理的停炉保护方法是要点

　　基建机组的特点是：停炉随机性大，停炉的持续时间不确定性大，停炉后有时还需进行炉管检修。这就决定了保护方法多用带压放水、余热烘干法。这被证明是较有效的方法，但对停用时间长的锅炉，还需使用其他成膜保护方法。

　　3.11 热力设备的提前投入

　　热力系统中的设备和管道能在空负荷或低负荷时投入应尽量在空负荷或低负荷时投入，不把在低负荷能完成的项目带到高负荷时进行。高、低加的水侧可在上水时就投入，旁路在炉升温时投入，小汽机也可在空负荷时完成冲转试运，高、低加的汽侧在大机冲转后逐渐投入。因为，这些系统在首次投入前未进行任何的冲洗，第一次投入时，表面附着物必将进入热力系统，对系统造成污染。在空负荷时，杂质进入系统，通过排放等措施，能将其排出，而在带负荷时将会带入汽缸。

　　3.12 凝结水部分排放及疏水合格回收

　　在机组启动的最初时候，机组带低负荷，这时凝结水比较脏，而蒸发量又不大，可以将部分凝结水从凝结水泵出口或降氧器处排放掉，这也是减轻热力系统污染的可行方法。试运中时刻注意疏水对系统水质的影响，如某厂在168 h连续运行前一天试运中出现过凝结水硅含量较低，但给水硅却较高。给水的污染主要来自高加的疏水，从运行记录可明显得到印证。这一天，在21：20之前由于泄漏高加未投入，20：00时给水硅为18.3μg/kg、凝结水硅为19.0μg/kg，而22：00时给水硅为62.4μg/kg.所以，高低加的疏水系统在首次投运时，将疏水全排，在后续的试运中出现不合格，也应及时排放。

　　3.13 密切关注汽机真空及除氧效果

　　对碱性工况下的热力系统，极易发生氧腐蚀，所以要严格控制氧的含量。凝结水溶解氧的除去部位在凝汽器中，从除氧这个角度看，汽机真空系统的投入应在锅炉点火前甚至在凝汽器上水时就投入的好。试运中还应注意真空系统的泄漏和凝结水泵轴封的泄漏。给水的热力除氧在除氧器中进行，要维持除氧器的水温、压力，保证除氧效果。除氧器的对空排汽门要根据溶解氧量，及时调整。

　　4、总结

　　在总结各种水汽质量控制措施的基础上，根据基建机组污染物的特点，提出一些行之有效的方法，如凝结水精处理的早期投运、各试运过程中各阶段的系统清扫、由汽机控制汽包压力的洗硅运行、热力系统的设备管道的尽早投运等。尽管基建机组的试运情况千差万别，根据以上的水汽质量控制途径，结合机组的试运特点，一定能找到一套符合该机组的水质控制措施，使水汽品质尽快合格。