爐水二氧化硅超標原因分析

廖亮 梁靜

摘要：本文針對某300MW火電廠#2機組爐水二氧化硅超標現象，通過對比爐水左右側二氧化硅的數值，對化學在線儀表的準確性、給水水質、機組負荷變化情況及排污量進行檢查，進一步分析超標原因，得出連排門卡澀開度不足從而排污量不夠是導致該機組爐水二氧化硅超標的主要原因。

關鍵詞：火電廠;爐水;二氧化硅

中圖分類號：TD713? 文獻標識碼：A

引言

某火電廠為300MW直接空冷機組，于2015年下半年投產發(fā)電。鍋爐采用亞臨界參數，自然循環(huán)、一次中間再熱循環(huán)流化床鍋爐，型號為DG1058/17.5-Ⅱ1。汽輪機為亞臨界參數、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、單軸、直接空冷凝汽式汽輪機。發(fā)電機為上海電氣集團股份有限公司設計制造的QFSN-300-2型水-氫-氫冷卻、三項交流兩級同步汽輪發(fā)電機。原水取自附近煤礦的井下疏干水。預處理采用平流沉淀池，預處理出水經過濾器、超濾、一二級反滲透以及EDI處理后進入除鹽水箱。鍋爐給水采用加氨和聯氨處理[1]，爐水采用低磷酸鹽處理，凝結水精處理采用2×100%中壓粉末樹脂覆蓋過濾器和100%旁路系統。

1異常情況

2021年7月15日，2號機組停機檢修，8月5日啟動并網，正常運行后汽水系統爐水左側二氧化硅超標，最高達到216.9ug/l，平均值為120.7 ug/l，爐水右側二氧化硅平均值81.0 ug/l，左右側二氧化硅數值偏差大，左側數值大于右側數值40ug/l左右，按照GB/T12145-2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量》[2]的要求，鍋爐汽包壓力>15.6MPa，處理方式為爐水固體堿化劑處理時，爐水二氧化硅數值應≤100 ug/l。自8月5日啟動后至8月20日爐水水質恢復前，爐水左右側二氧化硅在線儀表測定水質數值如表1所示，根據在線儀表測定的數據，每兩小時抄一次表，表1數值取左右側爐水二氧化硅每日最大值以及平均值。

鍋爐運行時，為了使爐水中的含鹽量和含硅量維持在極限允許值以內，和排掉爐水中的水渣，必須進行連續(xù)排污和定期排污，定排主要是排除沉積在底部的水渣，連排的目的則是防止爐水中的含鹽量和含硅量過高且排除爐水中細微的懸浮的水渣。化驗人員聯系值長加大連續(xù)排污，程控顯示爐水左側連排門開度30%，爐水右側連排門開度20%，8月10日爐水二氧化硅有所下降，但是仍然超標，左側大于右側數值。

水中硅化物的存在是造成水垢的原因之一，硅酸鹽水垢的化學成分較復雜，絕大部分是鋁、鐵的硅酸化合物，常常勻整地覆蓋在熱負荷很高或水循環(huán)不良的爐管內壁及汽輪機低壓缸葉片上。水垢由于其熱導率遠比金屬小，致使影響過濾傳熱，造成熱量損失，同時也會使鍋爐產生局部過熱而損壞。水垢還會引起沉積物下面金屬的腐蝕，危機鍋爐的安全運行。此外，硅化物由于能溶解在高壓蒸汽中，而被攜帶到汽輪機內，在汽輪機的噴嘴和葉片上形成二氧化硅沉積物，危機汽輪機的安全運行。因此，必須迅速查明爐水二氧化硅超標原因。

2原因排查

2.1化學在線儀表的準確性

檢查爐水左側汽水取樣系統，取樣管路暢通，高溫冷卻器無明顯泄露。加大取樣系統的排污力度，將水溫嚴格控制在（25±1）℃范圍內，發(fā)現爐水左右側二氧化硅數據差值無明顯變化。與實驗室臺式二氧化硅測定儀測量的數據進行對比，左右側二氧化硅在線儀表數據均大10ug/l左右，但二者的測量結果仍相差40ug/l左右。在線儀表維護人員對爐水二氧化硅在線儀表進行校驗，并對在線儀表測量所需的藥劑進行更換，儀表測量準確性滿足相關標準要求，但二者測量數據差值仍無明顯變化。將爐水左右側二氧化硅在線儀表測量通道互換，即左側水樣進原右側水樣測量通道，右側水樣進原左側水樣測量通道，測量結果也相互轉換，差值不變。因此排除化學在線儀表顯示不準確的可能性。

2.2 給水水質檢查

原水中的含硅化合物主要是以活性硅的形式存在，同時含有少量的膠體硅和惰性硅。活性硅主要是以硅酸鹽的形式存在于水中，能夠通過離子交換基本去除;而水中的膠體硅通常呈不安定狀態(tài)，它通常是由水中的正硅酸分子聚合而成的膠體硅酸，當水中的pH值和溫度較高時可以轉化為溶解性的硅酸化合物，除鹽水進人給水系統，水的pH值和溫度升高，水中的膠體硅向活性硅轉化，給水系統和爐水中就會出現活性硅含量升高的現象。在鍋爐排污力度不足的情況下，爐水濃縮加劇，爐水中的硅很快就會超標，進而影響蒸汽品質。

對給水水質進行檢查，給水二氧化硅7.1ug/l，除鹽水二氧化硅4.5ug/l，給水水質及除鹽水水質均滿足標準要求，排除給水水質異常;同一爐水，右側二氧化硅合格，左側不合格也排除了給水水質異常的可能性。

2.3排污量核查

連續(xù)排污管設在鍋爐鍋筒液面，是含鹽量最大的部位，具有代表性。一根連排母管分成左右兩根排污管接至連排擴容器，爐水取樣管分別接在這左右兩根連排管排污門之前，成為爐水左右側取樣管，接至取樣架系統，因此對鍋爐連排系統進行檢查及排污量進行核對檢查。

化驗人員聯系值長加大連續(xù)排污后，程控顯示爐水左側連排門開度30%，爐水右側連排門開度20%，對排污量進行核對檢查，調整兩個連排門開度，左側排污門調整為20%，右側排污門調整為30%，2小時后爐水二氧化硅在線儀表數據為：左側89.4ug/l;右側60.9ug/l;4小時后爐水二氧化硅在線儀表數據為：左側76.5ug/l;右側53.4ug/l。再調整兩個連排門開度，左側排污門調整為20%，右側排污門調整為20%，2小時后爐水二氧化硅在線儀表數據為：左側66.2ug/l;右側52.8ug/l;4小時后爐水二氧化硅在線儀表數據為：左側67.6ug/l;右側52.2ug/l。最后將兩個連排門開度均調整為10%，2小時后爐水二氧化硅在線儀表數據為：左側59.3ug/l;右側52.4ug/l;4小時后爐水二氧化硅在線儀表數據為：左側48.7ug/l;右側53.6ug/l。

經過對連排門的開度調整后，爐水左側二氧化硅數值逐漸減小，平均值為52.3ug/l，右側爐水二氧化硅數值為46.9ug/l，兩個的差值也達到正常。

3結論

根據調整連排門后的左右側二氧化硅值及其他檢查結果表明：連排門卡澀開度不足從而排污量不夠是導致該機組爐水二氧化硅超標的主要原因。程控顯示爐水左側連排門開度30%，爐水右側連排門開度20%，其實際開度并未達到30%，經過反復的調整閥門開度后，連排門按照控制設定完全打開，連續(xù)不斷地將汽包中水面附近高濃度的鹽分的鍋水排除鍋爐外，使鍋水的堿度、溶解固形物符合鍋爐水質標準的要求。

連排門采用調節(jié)閥，其流量的大小隨調節(jié)閥開度大小而增加或減少，調節(jié)閥經常出現的問題是卡堵，常出現在新投運系統和大修投運初期，由于管道內焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導向部位造成堵塞使介質流通不暢，或調節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導致小信號不動作大信號動作過頭的現象。若發(fā)現卡堵可迅速開、關調節(jié)閥，讓臟污從調節(jié)閥處被介質沖跑，如一次不行，反復開關幾次。

參考文獻：

[1]李培元，周柏青.火力發(fā)電廠水處理及水質控制[M].北京：中國電力出版社，2018.

[2]GB/T 12145-2016，火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量[S].中國國家標準化管理委員會發(fā)布，2016.

[3]DL/T805.5-2013，火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則第5部分：汽包鍋爐爐水全揮發(fā)處理[S]. 國家能源局發(fā)布，2013.