600MW亞臨界汽包爐爐水處理工藝

生了較嚴(yán)重的汽輪機(jī)積鹽現(xiàn)象。2007年4月天津某電廠3號機(jī)組大修，對汽輪機(jī)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)積鹽非常嚴(yán)重，同時(shí)低壓缸首級葉片和二級葉片存在腐蝕現(xiàn)象，高壓缸第1級葉片的積鹽量高達(dá)301g/m2，主要成分為磷酸三鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)94.6%）；2008年5月內(nèi)蒙某電廠1號機(jī)大修，也發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)存在嚴(yán)重積鹽現(xiàn)象，高壓轉(zhuǎn)子第9級沉積速率達(dá)到了0.788mcm，主要成分為磷酸三鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)73.04%）。

汽輪機(jī)積鹽是由于飽和蒸汽品質(zhì)較差所致，飽和蒸汽中的雜質(zhì)來源于飽和蒸汽對爐水中鹽類的機(jī)械攜帶和溶解攜帶。目前600MW亞臨界機(jī)組鍋爐爐水多采用向爐水中加入適量磷酸三鈉的方法進(jìn)行處理。蒸汽中的磷酸三鈉來源于對爐水中磷酸三鈉的攜帶。影響蒸汽中Na3PO4攜帶水平的因素有汽包的汽水分離裝置的工作性能、爐水處理工況、機(jī)組運(yùn)行參數(shù)如負(fù)荷、汽包壓力、水位等。

筆者以A、B、C三個(gè)電廠的3臺同型號600MW亞臨界汽包爐機(jī)組為研究對象，在機(jī)組額定工況運(yùn)行條件下，對各機(jī)組鍋爐爐水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。通過考察爐水磷酸鹽含量對蒸汽品質(zhì)的影響，確保各機(jī)組飽和蒸汽鈉含量達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐爐水磷酸鹽濃度在控制范圍內(nèi)，從而對鍋爐目前的爐水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化選擇，同時(shí)確定鍋爐爐水的pH、電導(dǎo)率等其他水質(zhì)控制指標(biāo)，以期為提高蒸汽品質(zhì)、預(yù)防汽輪機(jī)積鹽做出貢獻(xiàn)。

1試驗(yàn)部分

試驗(yàn)機(jī)組名稱、型號及試驗(yàn)前爐水處理方式見表1。

試驗(yàn)條件：機(jī)組負(fù)荷550～600MW；汽包壓力＜18.5MPa；汽包水位為正常水位；鍋爐連排開度為正常開度（0.5%～1.0%）；爐水pH9.3～9.6；凝結(jié)水、給水各項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)控指標(biāo)達(dá)到水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

爐水低磷酸鹽處理對蒸汽鈉含量影響的試驗(yàn)：采用鍋爐磷酸鹽加藥系統(tǒng)，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的低磷酸鹽處理工況爐水磷酸鹽質(zhì)量濃度控制范圍（0.5～3.0mg/L）內(nèi)，將3臺試驗(yàn)機(jī)組爐水磷酸鹽含量依次控制在0.5、1.0、1.5、2.0、3.0mg/L（±0.2mg/L）。在每個(gè)濃度水平，維持爐水磷酸根含量，保持機(jī)組額定工況運(yùn)行4～6h。在此期間，重點(diǎn)監(jiān)測蒸汽鈉含量、爐水鈉含量、磷酸根含量、pH、電導(dǎo)率等監(jiān)控指標(biāo)。

爐水平衡磷酸鹽處理（EPT）對蒸汽品質(zhì)影響的試驗(yàn)：將A廠3號機(jī)和B廠1號機(jī)爐水處理方式由低磷酸鹽處理方式轉(zhuǎn)為平衡磷酸鹽處理方式，將磷酸根濃度控制在爐水磷酸鹽平衡點(diǎn)濃度以下，適量加入氫氧化鈉以調(diào)整爐水pH。機(jī)組額定工況運(yùn)行，重點(diǎn)檢測蒸汽鈉含量、爐水鈉含量、磷酸根含量、pH、電導(dǎo)率等監(jiān)控指標(biāo)。

爐水磷酸鹽濃度對蒸汽品質(zhì)的影響見表2。

由表2結(jié)果可以看出，隨著爐水磷酸根濃度的提高，各機(jī)組相應(yīng)的蒸汽鈉含量均呈現(xiàn)出較明顯的升高趨勢。為達(dá)到飽和蒸汽鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5.0×10-9的控制要求，A廠3號機(jī)（大修后）爐水采用低磷處理時(shí)需將磷酸根控制在1.0mg/L，B廠1號機(jī)（大修前）采用低磷酸鹽處理時(shí)，需將爐水磷酸根控制在0.5mg/L以下。相比之下，C廠1號機(jī)采用低磷酸鹽處理時(shí)，蒸汽鈉含量較低，顯著優(yōu)于A、B兩廠。對過熱蒸汽鈉含量監(jiān)測結(jié)果表明，3臺機(jī)組過熱蒸汽鈉含量明顯低于飽和蒸汽鈉含量，說明過熱器中存在鈉鹽沉積現(xiàn)象。

對爐水pH的監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)爐水磷酸根質(zhì)量濃度小于2.0mg/L時(shí)，爐水pH偏低（小于9.30），不利于鍋爐防腐要求。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，同型號的600MW機(jī)組額定工況運(yùn)行時(shí)，采用同種爐水處理工況（低磷酸鹽處理），蒸汽品質(zhì)呈現(xiàn)明顯的差異。分析其原因，與鍋爐汽包的汽水分離效能有很大關(guān)系。

2.2汽包汽水分離效能對蒸汽鈉含量的影響

汽包汽水分離器的工作效能直接影響蒸汽的機(jī)械攜帶水平。汽水分離器的數(shù)量、安裝水平和運(yùn)行狀態(tài)會影響汽水分離效果。汽水分離裝置工作不正常，蒸汽的機(jī)械攜帶就會增加。鍋爐運(yùn)行過程中，有的旋風(fēng)分離器傾斜或倒了，使第一級汽水分離失去了應(yīng)有的功能，蒸汽嚴(yán)重帶水使蒸汽的含鹽量增加。

在B廠和C廠1號機(jī)機(jī)組大修期間，對兩臺鍋爐的汽包和過熱器進(jìn)行了有針對性的化學(xué)檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)了以下問題：

（1）兩臺鍋爐汽包旋風(fēng)分離器數(shù)量只有110個(gè)，是常規(guī)600MW機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)量（200個(gè)）的一半。

（2）B廠1號機(jī)鍋爐汽包頂部波紋板汽水分離器以下的焊縫總長度約為160m，共22道焊縫，其中的5道焊縫開裂，開裂焊縫長度為2m，其中1.2m位于水位線以上。汽包夾層焊縫開裂，夾層存有砂眼，會導(dǎo)致部分汽水混合物沒有經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離而直接進(jìn)入汽空間，引起飽和蒸汽帶水嚴(yán)重，使飽和蒸汽含鹽量增大。

（3）B廠1號機(jī)鍋爐汽包頂部波紋板分離器疏水槽與輸水管連接處的焊縫未滿焊，只進(jìn)行了點(diǎn)焊，導(dǎo)致波紋板分離器的疏水直接進(jìn)入汽空間，從而導(dǎo)致飽和蒸汽攜帶水分能力增大。

（4）B廠1號機(jī)過熱器中存在鈉鹽沉積現(xiàn)象。

（5）C廠1號機(jī)汽包未發(fā)現(xiàn)明顯的焊縫開裂及其他影響汽水分離效能的缺陷。

由此可見，因汽包存在的上述缺陷嚴(yán)重影響了汽包的汽水分離效能，是導(dǎo)致同型號鍋爐采用相同的爐水處理工藝（低磷酸鹽處理工藝），而飽和蒸汽鈉含量呈現(xiàn)顯著差異的主要原因。

還對A廠3號機(jī)大修期間汽包和過熱器的檢查情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該鍋爐也不同程度地存在以上問題。從A廠3號機(jī)大修后和B廠1號機(jī)大修前的上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，A廠3號機(jī)大修時(shí)處理了汽包缺陷后蒸汽鈉含量有所降低。

2.3爐水平衡磷酸鹽處理對蒸汽鈉含量的影響

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，A廠3號機(jī)（大修后）和B廠1號機(jī)（大修前）采用低磷酸鹽處理工況時(shí)，因爐水磷酸鹽加入量少，爐水pH偏低，難以保證鍋爐防腐要求。所以，對這兩臺鍋爐爐水采用了平衡磷酸鹽處理，向爐水中加入一定量的氫氧化鈉，來提高爐水pH。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可以看出，因B廠1號機(jī)大修前汽包存在缺陷，汽水分離效果較差，導(dǎo)致飽和蒸汽嚴(yán)重帶水，即使采用EPT處理工況，為保證飽和蒸汽鈉含量滿足水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制要求（小于5.0×10-9），氫氧化鈉的加入量將十分有限，致使?fàn)t水pH仍然偏低，只能達(dá)到9.25～9.35，處于9.30～9.60的期望范圍下限附近。表3數(shù)據(jù)顯示，大修時(shí)對汽包缺陷進(jìn)行了處理后，大修后的A、B兩廠鍋爐采用EPT方式時(shí)，蒸汽鈉含量均有所降低，爐水pH也比較容易控制在9.30～9.60的期望值內(nèi)。

3爐水水質(zhì)最優(yōu)控制方案

通過上述試驗(yàn)，為了降低試驗(yàn)機(jī)組飽和蒸汽鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，達(dá)到小于5×10-9的標(biāo)準(zhǔn)控制要求，確定了各試驗(yàn)機(jī)組鍋爐爐水最優(yōu)控制指標(biāo)，見表4。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4結(jié)論

通過對不同電廠的3臺同型號600MW亞臨界汽包爐機(jī)組進(jìn)行爐水處理工藝優(yōu)化試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）爐水采用低磷酸鹽處理方式時(shí)，為保證蒸汽品質(zhì)（鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5×10-9），同型號鍋爐因蒸汽攜帶水平的不同，對爐水磷酸鹽濃度的控制水平也不盡相同。

（2）同型號600MW汽包爐爐水選擇處理方式前，應(yīng)在水汽質(zhì)量監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，進(jìn)行爐水處理方式優(yōu)化試驗(yàn)，以確定最優(yōu)處理工況及其控制指標(biāo)，改善蒸汽品質(zhì)，預(yù)防汽輪機(jī)積鹽。

（3）A廠3號機(jī)和B廠1號機(jī)鍋爐爐水采用平衡磷酸鹽處理方式，爐水磷酸根質(zhì)量濃度應(yīng)小于0.5mg/L，爐水電導(dǎo)率小于10μS/cm，爐水pH控制在9.30～9.60范圍內(nèi)，可保證飽和蒸汽鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在小于5×10-9的合格水平。

（4）C廠1號機(jī)鍋爐采用低磷酸鹽處理方式，爐水磷酸根質(zhì)量濃度應(yīng)小于1.0mg/L，爐水電導(dǎo)率小于15μS/cm，爐水pH控制在9.30～9.60范圍內(nèi)，可保證飽和蒸汽鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在小于3×10-9的期望值水平。

（5）3臺機(jī)組過熱器中不同程度存在鈉鹽沉積現(xiàn)象，建議利用停機(jī)機(jī)會對過熱器進(jìn)行反沖洗。