田磊

摘 要：對(duì)河南某新投產(chǎn)350MW超臨界直流爐機(jī)組臨修后啟動(dòng)過程的化學(xué)監(jiān)督進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)沖洗流程存在缺陷，沖洗過程部分?jǐn)?shù)據(jù)超標(biāo)。對(duì)超標(biāo)原因進(jìn)行分析，并針對(duì)該機(jī)組情況，對(duì)啟動(dòng)沖洗過程及化學(xué)監(jiān)督提出建議。

關(guān)鍵詞：超臨界機(jī)組 直流鍋爐 啟動(dòng)沖洗 化學(xué)監(jiān)督 控制

中圖分類號(hào)：TK227.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）009-009-03

1 引言

機(jī)組化學(xué)監(jiān)督貫穿在機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行及停備的整個(gè)階段，而機(jī)組啟動(dòng)過程是水汽品質(zhì)等化學(xué)監(jiān)督指標(biāo)最為惡劣的階段。機(jī)組啟動(dòng)期間實(shí)施全面的化學(xué)監(jiān)督是非常必要和重要的，否則，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)造成極大影響。但是，目前電力市場競爭加劇，各發(fā)電企業(yè)盡量縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，盡快帶上負(fù)荷，致使機(jī)組啟動(dòng)期間的化學(xué)監(jiān)督得不到足夠的重視。

本文結(jié)合河南省內(nèi)某350MW超臨界直流爐機(jī)組臨修后啟動(dòng)沖洗過程的分析，對(duì)如何做好機(jī)組啟動(dòng)沖洗及啟動(dòng)過程化學(xué)監(jiān)督管理進(jìn)行分析與探討。機(jī)組啟動(dòng)期間的化學(xué)監(jiān)督是全過程的監(jiān)督工作，在啟動(dòng)過程中，化學(xué)監(jiān)督的范圍、內(nèi)容、對(duì)象不斷地發(fā)生變化，一般可分為冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)及正常監(jiān)督等階段。

2 概述

河南省內(nèi)某350MW機(jī)組于2011年11月通過168h試運(yùn)投產(chǎn)，2012年9月6日開始實(shí)施弱氧化處理加氧轉(zhuǎn)化，2012年10月18日-11月13日，機(jī)組臨時(shí)停機(jī)。按生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度要求，機(jī)組于11月13日18：10開始水沖洗，除氧器水溫50℃，進(jìn)行冷態(tài)沖洗。14日8：00轉(zhuǎn)入熱態(tài)沖洗，14日12：07機(jī)組并網(wǎng)。機(jī)組啟動(dòng)沖洗過程中，部分技術(shù)監(jiān)督數(shù)據(jù)超標(biāo)，延長水汽品質(zhì)合格時(shí)間，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、安全性收到很大影響。因此，有必要查明原因，采取措施，做好機(jī)組啟動(dòng)過程化學(xué)監(jiān)督工作。

3 沖洗系統(tǒng)分析

3.1 理想的沖洗系統(tǒng)

理想的水沖洗系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾方面條件：

（1）沖洗水加藥（氨）調(diào)節(jié)及其監(jiān)控系統(tǒng)，防止腐蝕產(chǎn)物溶解度增大。

（2）分段大流量小循環(huán)沖洗，將疏松顆粒物等充分沖起，以利排出系統(tǒng)；這里特別指凝汽器和除氧器間由旁路形成的循環(huán)沖洗系統(tǒng)。

（3）分段排放設(shè)計(jì)，及時(shí)排出沖起的疏松顆粒物，防止進(jìn)入下游。

3.2 該機(jī)組沖洗系統(tǒng)的不足

（1）該機(jī)組沖洗由熱水井補(bǔ)入，無加氨和監(jiān)測設(shè)計(jì)，因此最初補(bǔ)入凝汽器熱水井內(nèi)的除鹽水不能加氨調(diào)節(jié)。

（2）機(jī)組除氧器溢、放水管道未設(shè)計(jì)連接至鍋爐側(cè)疏水?dāng)U容器，而是連接至凝汽器疏水?dāng)U容器，繼而進(jìn)入凝汽器熱水井。

（3）該機(jī)組只能在除氧器上水至一定液位后，啟動(dòng)電泵向鍋爐上水沖洗，由汽水分離器底部向系統(tǒng)外爐側(cè)排放。

3.3 沖洗系統(tǒng)分析

這種沖洗系統(tǒng)和方式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行水沖洗，流速較小。無法對(duì)凝汽器至除氧器之間給水系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行充分沖洗和排放沖洗水，不能將此部分沖起的雜物和大顆粒沖洗出系統(tǒng)；必將凝汽器至除氧器給水系統(tǒng)內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物帶入爐本體，引起省煤器入口含鐵量升高，且數(shù)值波動(dòng)大；控制不當(dāng)或沖洗不充分時(shí)，帶入的較大粒徑腐蝕產(chǎn)物顆?？赡軙?huì)在爐內(nèi)發(fā)生沉積。

4 機(jī)組啟動(dòng)沖洗過程水質(zhì)分析

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，按照運(yùn)行規(guī)程分別進(jìn)行了冷態(tài)沖洗和熱態(tài)沖洗，沖洗過程中水樣鐵含量的變化如圖1所示。

圖1 啟動(dòng)沖洗過程中凝結(jié)水泵出口與省煤器入口含鐵量變化曲線

由圖1可見，在沖洗階段，凝泵出口和省煤器入口的含鐵量較高，且數(shù)值波動(dòng)較大。對(duì)其原因，可分別作如下分析。

4.1 凝泵出口鐵含量分析

在冷態(tài)沖洗階段，凝泵出口鐵含量由1500 g/L高含量迅速下降至300 g/L左右，但隨著繼續(xù)沖洗又達(dá)到一個(gè)1300 g/L高峰并再次下降。

4.1.1 凝泵出口鐵含量偏高原因分析

（1）在沖洗過程中沖洗水加氨基本正常、充分，但加入點(diǎn)在精處理之后，不能加入凝結(jié)水補(bǔ)水中，不排除熱水井補(bǔ)水加氨不足造成凝汽器系統(tǒng)表面鐵氧化物溶解引起鐵含量升高。

（2）水樣明顯黑褐色渾濁，含有大量顆粒物疑似腐蝕形成的鐵氧化物。它們?cè)诤F量測定的消化過程中可以溶解，應(yīng)是形成高含鐵量的最主要原因。

（3）沖洗過程中，凝泵流量明顯大于凝汽器熱水井補(bǔ)水流量，無小循環(huán)的連續(xù)沖洗必然引起水位下降，在水位過低時(shí)易引起熱水井凝泵入口和補(bǔ)給水加入局部的較高流速甚至沖擊，如果凝汽器底部殘留有基建殘留物及其停機(jī)、運(yùn)行腐蝕產(chǎn)物，則會(huì)加劇凝泵出水渾濁，導(dǎo)致含鐵量測定出現(xiàn)高值。

（4）當(dāng)水位過低影響凝泵正常運(yùn)行，被迫降低凝泵上水流量，形成間歇沖洗時(shí)，熱水井水位不斷升高，低水位的影響迅速消除，沖洗水中顆粒物迅速減少，測定含鐵量隨之必然迅速下降。

上述現(xiàn)象，可以確認(rèn)熱水井中殘留物及停機(jī)、運(yùn)行腐蝕產(chǎn)物的存在和水沖洗影響，是機(jī)組啟動(dòng)沖洗階段凝泵出口鐵含量偏高的原因。

4.1.2 凝泵出口鐵含量規(guī)律波動(dòng)分析

基于機(jī)組沖洗系統(tǒng)現(xiàn)狀，在冷態(tài)沖洗前，凝汽器熱井補(bǔ)水至高水位后啟動(dòng)凝泵向除氧器上水；待除氧器達(dá)到一定溫度和水位后，再啟動(dòng)電泵向鍋爐上水。沖洗中外排流量大于除鹽水補(bǔ)水流量，所以凝汽器水位不斷下降，低于報(bào)警值時(shí)便會(huì)減小沖洗流量，待凝汽器水位較高時(shí)再增大沖洗水流量。在熱態(tài)沖洗中后期，改為閉式循環(huán)沖洗，凝汽器熱水井內(nèi)凝結(jié)水pH迅速堿化，同時(shí)投入凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，有效截留凝結(jié)水顆粒物，凝泵出口含鐵量迅速下降。當(dāng)凝汽器水位較低時(shí)，凝汽器熱井底部的未清理完的腐蝕產(chǎn)物顆粒會(huì)被除鹽水沖刷起來，從而導(dǎo)致凝泵出口和省煤器入口含鐵量有規(guī)律的波動(dòng)。

4.1.3 并網(wǎng)后凝泵鐵含量分析

機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行后，各取樣點(diǎn)鐵含量見表1，進(jìn)入正式運(yùn)行后，蒸汽冷凝形成的凝結(jié)水可以穩(wěn)定熱水井水位并保持合格pH，水樣顆粒物的存在和影響迅速消失，已有腐蝕產(chǎn)物的溶解也因pH上升抑制迅速下降，凝結(jié)水含鐵量隨之下降到正常值并保持平穩(wěn)。

在精處理出口之后，由于更高的加氨量、pH，對(duì)鐵氧化物的溶解抑制更為有利，同樣表現(xiàn)為正常運(yùn)行后，鐵含量測定值迅速下降至正常值并保持穩(wěn)定。此外硅含量也呈同樣快速下降趨勢(shì)，不排除也有含硅難溶物，和鐵氧化物顆粒共存，機(jī)組并網(wǎng)后各取樣點(diǎn)鐵、硅含量下降趨勢(shì)見圖2。

機(jī)組熱態(tài)沖洗及并網(wǎng)后的數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明，凝汽器熱水井內(nèi)存在基建殘留物及其腐蝕產(chǎn)物并進(jìn)入沖洗水，是沖洗階段高鐵含量的關(guān)鍵原因。

4.2 省煤器入口鐵含量分析

省煤器入口含鐵量與凝泵出口相似、同步波動(dòng)，但省煤器入口較凝泵出口明顯滯后。這是因?yàn)椴扇〈?lián)、直流沖洗方式，在冷態(tài)沖洗和熱態(tài)沖洗前期未投運(yùn)凝結(jié)水精處理，凝泵出口沖洗水直接到達(dá)省煤器出口，會(huì)明顯攜帶凝結(jié)水中顆粒物，引起省煤器入口鐵含量升高，另外凝泵出口沖洗水達(dá)到省煤器出口，需要先充滿低加、凝汽器、高加，必然會(huì)引起滯后。

由省煤器入口鐵含量峰對(duì)凝泵出口鐵含量峰在滯后，可以確認(rèn)其來源是凝結(jié)水?dāng)y帶的凝汽器熱水井基建殘留物及其腐蝕產(chǎn)物。

由省煤器入口鐵含量的峰值和凝泵出口鐵含量的峰值間的位置，結(jié)合低加、凝汽器、高加水容積，可以推斷此段冷沖洗的平均流量和總水量，可以確認(rèn)沖洗水量有限，并不充分，難免對(duì)沖洗效果產(chǎn)生一定影響。因此，在評(píng)價(jià)沖洗效果時(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋容^應(yīng)與沖洗流量和總沖洗水量相結(jié)合。

在熱態(tài)沖洗中后期，進(jìn)行閉式循環(huán)沖洗，并投入凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，進(jìn)入除氧器的含鐵顆粒物量大幅下降，同時(shí)還在除氧器中受到小循環(huán)高流量的有效稀釋，出口顆粒物含量迅速下降，不僅迅速削減了省煤器入口鐵含量測定值峰的高度，而且使其快速降至正常值并穩(wěn)定。正常運(yùn)行1周后首次腐蝕查定，機(jī)組各取樣點(diǎn)水樣鐵含量見表2所示。

相對(duì)于其它水樣含鐵量的低水平，凝結(jié)水和給水含鐵量稍高于標(biāo)準(zhǔn)，可能與初啟動(dòng)凝汽器和除氧器中疏松腐蝕顆粒剝落有關(guān)。

5 結(jié)論與建議

5.1 機(jī)組沖洗過程總結(jié)

此次機(jī)組啟動(dòng)過程中，凝泵出口及省煤器入口鐵含量較高且出現(xiàn)周期性波動(dòng)的主要原因是凝汽器熱水井內(nèi)存在基建殘留物及其腐蝕產(chǎn)物，沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)沖洗過程中殘留物及腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入沖洗水。另機(jī)組啟動(dòng)過程操作和化學(xué)監(jiān)督疏漏延長水質(zhì)合格時(shí)間，主要包括：

（1）熱態(tài)沖洗不充分。熱態(tài)沖洗時(shí)間較短，約4～5h。機(jī)組14日并網(wǎng)前，11：40最后一次含鐵量測定數(shù)據(jù)是：凝泵出口230 g/L，省煤器入口250 g/L。機(jī)組并網(wǎng)13：30首次含鐵量測定數(shù)據(jù)是：省煤器入口25.06 g/L。

（2）精處理投運(yùn)滯后。按照精處理的設(shè)計(jì)目的，應(yīng)在機(jī)組啟動(dòng)沖洗過程中及時(shí)投入，截留顆粒物和其它形態(tài)的腐蝕產(chǎn)物。投入精處理后，鐵含量下降很快，詳見圖3所示，雖然監(jiān)測數(shù)據(jù)較少，仍可見明顯的下降趨勢(shì)。如能按照要求投入精處理高速混床運(yùn)行，或再延長數(shù)小時(shí)熱態(tài)沖洗，有希望獲得理想沖洗效果。

（3）沖洗過程中加加氨量略顯不足。機(jī)組啟動(dòng)沖洗過程應(yīng)按照弱氧化性處理的各項(xiàng)優(yōu)化要點(diǎn)（精處理出口一點(diǎn)加氨、電導(dǎo)率監(jiān)控、目標(biāo)值控制精準(zhǔn)加氨）和規(guī)范控制進(jìn)行上限加氨，進(jìn)行水沖洗，提高沖洗階段防腐性能。防止沖洗過程中，在pH和系統(tǒng)溫度均較低的情況下，加速疏松沉積的剝落和鐵的溶解。

5.2 機(jī)組未來啟動(dòng)建議

根據(jù)此次機(jī)組啟動(dòng)過程操作及沖洗各階段水質(zhì)情況，對(duì)機(jī)組未來啟動(dòng)及沖洗過程中化學(xué)監(jiān)督提出幾點(diǎn)建議：

（1）未來機(jī)組檢修時(shí)，應(yīng)重視凝汽器檢查和徹底清理。

（2）未來機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，按運(yùn)行規(guī)程應(yīng)分別進(jìn)行冷態(tài)和熱態(tài)沖洗分段沖洗排放，水質(zhì)達(dá)標(biāo)回收，避免高含量腐蝕產(chǎn)物隨凝結(jié)水、給水進(jìn)入爐內(nèi)。先沖洗低加、除氧器，再?zèng)_洗高加及爐本體。應(yīng)通過建立凝汽器與除氧器循環(huán)，進(jìn)行大流量沖洗。按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，如水質(zhì)較差，應(yīng)換水沖洗；水質(zhì)不合格，不應(yīng)進(jìn)入鍋爐。水質(zhì)合格后，才能啟動(dòng)電泵向鍋爐上水。

（3）未來機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持化學(xué)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)執(zhí)行GB/T 12145-2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》中控制量，保持充分熱態(tài)沖洗時(shí)間。及時(shí)投入凝結(jié)水精處理，保障機(jī)組在整個(gè)啟動(dòng)過程中的水汽品質(zhì)能迅速改善，同時(shí)減少不必要的排放。

（4）未來機(jī)組啟動(dòng)沖洗時(shí)，電導(dǎo)率上限控制一點(diǎn)加氨，目標(biāo)pH為9.5，并盡快投入除氧器-凝汽器循環(huán)，提高沖洗階段防護(hù)效果。

（5）機(jī)組啟動(dòng)過程中控制指標(biāo)的測定尤其是鐵的測量是極其重要的。鐵含量的測定采用鄰菲羅啉分光光度法，化驗(yàn)速度慢，影響機(jī)組啟動(dòng)過程中指標(biāo)監(jiān)控的及時(shí)性，應(yīng)該找到合適的解決方法來提高鐵含量的化驗(yàn)速度。建議更換新型化驗(yàn)設(shè)備，可較為快速的為機(jī)組是否可以進(jìn)入下一啟動(dòng)城西提供有力的參考依據(jù)。

（6）機(jī)組并網(wǎng)后應(yīng)繼續(xù)監(jiān)測鐵含量，頻率逐步降低，根據(jù)給水含鐵量的變化來決定機(jī)組參數(shù)的變化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳進(jìn)生.300MW機(jī)組正常啟動(dòng)過程中化學(xué)監(jiān)督工作的探討[J].福建電力與電工，2002，22（4）：28-30.

[2] 劉相.600MW超臨界機(jī)組直流鍋爐水汽質(zhì)量監(jiān)督與控制[J].江蘇電機(jī)工程，2005，024（6）：55-57.

[3] 張志國，郭包生，韓志遠(yuǎn)，等.淺談600MW機(jī)組正常啟動(dòng)過程中的化學(xué)監(jiān)督工作[A].全國發(fā)電機(jī)組技術(shù)協(xié)作會(huì).全國火電大機(jī)組（600MW級(jí)）競賽第十二屆年會(huì)論文集[C].涼城，2008：333.

[4] GB/T 12145-2008.火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量[S].