某150 MW機組新投運期間水汽品質異常分析及控制

劉蘭平

(江蘇國華太倉發電有限公司，江蘇太倉215433)

某電廠2臺新裝超高壓150 MW機組，熱力系統由DGJ500/13.7-Ⅱ7型超高壓參數自然循環汽包爐和C135/N150-13.24/535/535/0.6865型超高壓中間再熱抽汽凝汽式汽輪機組成。首臺機組在試運及投產后的水質超標問題嚴重影響了鍋爐和汽輪機的安全運行，給鍋爐腐蝕和汽輪機通流部分結垢埋下了隱患。文中分析了機組汽水品質超標的原因，提出了新的解決方法，在第二臺機組試運時取得了良好的效果。由于新建或大修后機組水質超標現象在各類機組及各電廠普遍存在,這種低成本且快速使水汽品質達標的方法，對實現機組的安全、經濟、節能運行具有一定參考價值。

1 典型汽水品質超標實例

第一臺機組在約30 d的試運期間水汽品質完全不合格，商業運行初期水汽品質也不合格，定排和連排排污量較大，機組補水率達8%，至水汽系統汽水品質完全合格歷時82 d，嚴重影響了機組的經濟性，并影響到機組的長期安全運行。

整理啟動后35 d、每2 h進行一次化驗，數據趨勢如圖（1-6）所示，分析結果見表1。給水溶氧最小值為31.7 μg/L，全部不合格；給水二氧化硅連續不合格天數為25 d；爐水二氧化硅最小值0.961 mg/L連續不合格天數為25 d；飽和蒸汽電導35 d內僅有2次合格；過熱蒸汽二氧化硅不合格率為37.1%；過熱蒸汽電導僅有2次合格。

表1 汽水品質分析數據

2 水汽品質超標因素分析

在原始數據中，各監督點的二氧化硅、聯氨、氫電導、溶氧等均有嚴重超標現象，其原因分析如下。

2.1 聯氨超標

聯氨超標是由于人工或者自動加聯氨加藥不當而引起的。

2.2 氫電導

氫電導是衡量熱力系統水汽品質的重要指標[1]，綜合反映水汽質量的優劣，尤其當系統陰離子含量異常時，氫電導率能夠準確反映鍋爐汽水系統陰離子雜質含量的變化。氫電導超標反映出水質可能存在多種因素的污染，應根據以下分析進行控制。

（1）機組啟動初期，系統安裝及鍋爐酸洗等遺留雜質在短時間內未得到控制，上水過程中攪動某些死角的雜質或酸洗存水容易造成氫電導超標。

（2）正常運行時，凝汽器泄漏造成水質污染，漏真空引起系統內部二氧化碳增多，導致 H+，OH-，Cl-，HCO3-，NO3-，CO32-，SO42-，CHCOO-相關離子增加，從而造成氫電導超標。

（3）正常運行時，精處理控制不當、陽樹脂被過量氧化或凝補水攜帶有機物造成有機酸含量增加，造成氫電導超標。

2.3 二氧化硅

二氧化硅超標會造成汽輪機葉片積鹽，影響鍋爐的安全和汽輪機效率。其超標有以下幾個方面原因。

（1）新機組中二氧化硅主要來源于管道內的泥沙，在安裝前以及噴砂處理后沒有完全清理干凈。

（2）機組在啟動階段凝泵采用工業水等不合格的水進行密封，工業水進入水系統。

（3）正常運行時凝汽器鈦管泄漏，循環水進入汽水系統。

（4）除鹽水制水過程工藝出現問題或者水質污染，通過凝補水進入系統。

2.4 溶氧

溶氧超標會引起管道及受熱面等腐蝕，嚴重的會引起氧化皮脫落，對機組的安全運行造成隱患。由原始數據得知，凝結水溶氧超標嚴重，除氧器的除氧效果很好，但由于凝結水溶氧較高，導致給水溶氧不合格。凝汽器漏真空、凝泵濾網漏氣、凝泵密封水不足和凝補水量過多都是凝結水溶氧超標的主要原因。

3 控制措施

3.1 聯氨超標

運行人員只要嚴格執行操作規程，就可以避免聯胺超標。

3.2 氫電導超標

（1）新系統投運時分系統、分階段徹底清洗基建或酸洗等過程中留存雜質以及存水。

（2）正常運行時控制凝結水補給水的水質，控制好化水制水工藝。

（3）凝結水精處理運行時，防止陽樹脂過度氧化，生成有機酸。

3.3 二氧化硅超標

電廠新機組的洗硅過程是必需經歷的步驟，按照規定，一定的壓力等級對應一定的二氧化硅含量，當含量超標時，禁止進入下一個壓力等級。二氧化硅在蒸汽中的溶解性隨著壓力和溫度的升高而升高，二氧化硅將隨著蒸汽進入汽輪機中。當蒸汽在汽輪機做功后，隨著壓力的降低二氧化硅析出，沉積在通流部分形成積鹽。積鹽會增加汽輪機的軸向推力以及降低汽輪機效率，影響汽輪機的經濟運行，嚴重者影響汽輪機的安全運行。另外，如果二氧化硅含量不合格，在正常運行時必須采用排污的方法進行控制。大量排污不僅浪費凝結水，而且造成大量的熱量損失。采取以下方法可以有效降低以上風險。

（1）試運初期，系統管道內部的泥沙、雜質會沉積在凝汽器、除氧器、汽包及各個聯箱等處，隨著機組的排污，雜質會逐漸減少。為了使機組在啟動后短時間內汽水品質達到標準，在上水前仔細清理凝汽器、除氧器底部遺留或沉淀雜質。在試運及初期運行過程中，如果有停運機會，也要及時檢查清理凝汽器和除氧器。

（2）上水階段的沖洗，即冷態沖洗。機組上水時要保證每一個階段水質合格后才能進入下一個環節，冷態沖洗至關重要。具體步驟如下。

首先進行凝汽器沖洗。凝補水合格，凝汽器上水沖洗。凝泵密封水使用工業水時盡可能在啟動凝泵時投入，啟動凝泵后應及時切換密封水至凝結水供給。凝泵啟動后檢查凝結水水質，如果水質不合格，則必須放水或者利用低加出口放水門進行管路沖洗，最終達到合格，然后才能進入除氧器。

其次進行除氧器沖洗。除氧器上水初期，利用除氧器底部放水對除氧器進行初步沖洗，沖洗合格后啟動電泵打循環直到水質合格再給鍋爐上水。機側沖洗合格標準[2，3]為：全鐵≤200 μg/L；聯氨 100～300 μg/L；pH值≥90；濁度FTU≤2。

鍋爐上水時，先開啟水冷壁底部放水門對汽包及水冷壁下聯箱進行沖洗，沖洗合格后關閉底部放水，鍋爐上水至正常。爐側沖洗合格標準[2，3]為：濁度≤2 μmol/L； 全鐵≤200 μg/L； 聯氨 200～300 μg/L； pH值≥90；磷酸根3.0～5.0 mg/L。

（3）點火升溫升壓階段的沖洗，即熱態沖洗，汽包爐稱之為洗硅。隨著機組壓力和溫度的升高，爐水二氧化硅含量升高，此時加強底部排污，并將連排開到最大，進行熱態沖洗過程。在汽水品質超標時，嚴禁進入下一個壓力等級。升溫升壓階段加強排污沖洗不僅對在短時間內改善水質起到重要作用，而且在機組啟動過程中排放的總熱量和水量都較少。

（4）并網時，汽水品質應合格，否則應繼續進行熱態洗硅過程，防止溶硅進入汽輪機。汽輪機沖車及并網后，應及時投入高低加系統，便于及早沖洗高低加汽側，在低負荷階段對高低加進行洗硅，汽水品質合格后升負荷進入下一個壓力等級。

（5）正常運行汽水品質超標時，應當降壓運行，加強排污。由于新機組是全周進汽，因此調門可以全開降壓運行而不影響機組負荷。壓力降低時，不僅蒸汽攜帶二氧化硅的能力降低，而且有利于爐水排污。鍋爐排污應當主要用連排進行，不僅可以回收工質，而且可以回收熱量，也可以防止底部排污影響水循環，有益于機組安全和經濟運行。

3.4 凝結水溶氧超標

在機組試運初期或者有條件時進行凝汽器灌水查漏實驗，確定泄露點，然后進行相應處理。在汽缸結合面涂抹黃油前后的真空嚴密性試驗可以確定汽缸結合面是否嚴密不漏。

在正常情況下，應當控制系統的漏水漏汽，發現閥門內漏外漏應及時消除。汽水品質合格時，限制定排次數及連排外排閥門開度，降低補水率。

3.5 進行全過程化學監督

機組啟動至正常運行是一個持續漸進和正常監督的過程，在機組的全壽命期間，化學監督起到了至關重要的作用。汽水品質長期不合格會影響機組的安全、穩定、長壽命和高效運行。因此，在機組啟停的一個循環中，必須進行全過程化學監督。

4 實效對比

根據以上分析，在第二臺機組試運投產階段參考了相關措施，第一臺機組和第二臺機組的綜合水汽品質從最初到合格的實踐對比如表2所示。

表2 2臺新裝機組水汽品質對比

5 結束語

第二臺機組采用上述措施，從啟動開始，僅30 d水汽品質已經合格，大大縮短了從初負荷至滿負荷的時間。此結果表明文中的原因分析正確，采取的措施有效，節水節能效果良好。

[1]丁桓如，吳春華，龔云峰，等.工業用水處理工程[M].北京：清華大學出版社，2005：27-29.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員.GB/T 12145—2008火力發電廠機組及蒸汽動力設備水汽質量[S].北京：中國電力出版社，2008.

[3]國家能源局.DL/T 805—2011火電廠汽水化學導則[S].北京：中國電力出版社，2011.