600MW亞臨界汽包爐爐水處理工藝

生了較嚴重的汽輪機積鹽現象。2007年4月天津某電廠(chǎng)3號機組大修，對汽輪機進(jìn)行了檢查，發(fā)現汽輪機積鹽非常嚴重，同時(shí)低壓缸首級葉片和二級葉片存在腐蝕現象，高壓缸第1級葉片的積鹽量高達301g/m2，主要成分為磷酸三鈉（質(zhì)量分數94.6%）；2008年5月內蒙某電廠(chǎng)1號機大修，也發(fā)現汽輪機存在嚴重積鹽現象，高壓轉子第9級沉積速率達到了0.788mcm，主要成分為磷酸三鈉（質(zhì)量分數73.04%）。

汽輪機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(lái)源于飽和蒸汽對爐水中鹽類(lèi)的機械攜帶和溶解攜帶。目前600MW亞臨界機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(lái)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、機組運行參數如負荷、汽包壓力、水位等。

筆者以A、B、C三個(gè)電廠(chǎng)的3臺同型號600MW亞臨界汽包爐機組為研究對象，在機組額定工況運行條件下，對各機組鍋爐爐水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗。通過(guò)考察爐水磷酸鹽含量對蒸汽品質(zhì)的影響，確保各機組飽和蒸汽鈉含量達到控制標準，鍋爐爐水磷酸鹽濃度在控制范圍內，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、電導率等其他水質(zhì)控制指標，以期為提高蒸汽品質(zhì)、預防汽輪機積鹽做出貢獻。

1試驗部分

試驗機組名稱(chēng)、型號及試驗前爐水處理方式見(jiàn)表1。

試驗條件：機組負荷550～600MW；汽包壓力＜18.5MPa；汽包水位為正常水位；鍋爐連排開(kāi)度為正常開(kāi)度（0.5%～1.0%）；爐水pH9.3～9.6；凝結水、給水各項水質(zhì)監控指標達到水汽質(zhì)量標準要求。

爐水低磷酸鹽處理對蒸汽鈉含量影響的試驗：采用鍋爐磷酸鹽加藥系統，在標準規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，將3臺試驗機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，保持機組額定工況運行4～6h。在此期間，重點(diǎn)監測蒸汽鈉含量、爐水鈉含量、磷酸根含量、pH、電導率等監控指標。

爐水平衡磷酸鹽處理（EPT）對蒸汽品質(zhì)影響的試驗：將A廠(chǎng)3號機和B廠(chǎng)1號機爐水處理方式由低磷酸鹽處理方式轉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整爐水pH。機組額定工況運行，重點(diǎn)檢測蒸汽鈉含量、爐水鈉含量、磷酸根含量、pH、電導率等監控指標。

爐水磷酸鹽濃度對蒸汽品質(zhì)的影響見(jiàn)表2。

由表2結果可以看出，隨著(zhù)爐水磷酸根濃度的提高，各機組相應的蒸汽鈉含量均呈現出較明顯的升高趨勢。為達到飽和蒸汽鈉質(zhì)量分數小于5.0×10-9的控制要求，A廠(chǎng)3號機（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(chǎng)1號機（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(chǎng)1號機采用低磷酸鹽處理時(shí)，蒸汽鈉含量較低，顯著(zhù)優(yōu)于A(yíng)、B兩廠(chǎng)。對過(guò)熱蒸汽鈉含量監測結果表明，3臺機組過(guò)熱蒸汽鈉含量明顯低于飽和蒸汽鈉含量，說(shuō)明過(guò)熱器中存在鈉鹽沉積現象。

對爐水pH的監測結果發(fā)現，當爐水磷酸根質(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。

上述試驗結果表明，同型號的600MW機組額定工況運行時(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械攜帶水平。汽水分離器的數量、安裝水平和運行狀態(tài)會(huì )影響汽水分離效果。汽水分離裝置工作不正常，蒸汽的機械攜帶就會(huì )增加。鍋爐運行過(guò)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有的功能，蒸汽嚴重帶水使蒸汽的含鹽量增加。

在B廠(chǎng)和C廠(chǎng)1號機機組大修期間，對兩臺鍋爐的汽包和過(guò)熱器進(jìn)行了有針對性的化學(xué)檢查，檢查中發(fā)現了以下問(wèn)題：

（1）兩臺鍋爐汽包旋風(fēng)分離器數量只有110個(gè)，是常規600MW機設計數量（200個(gè)）的一半。

（2）B廠(chǎng)1號機鍋爐汽包頂部波紋板汽水分離器以下的焊縫總長(cháng)度約為160m，共22道焊縫，其中的5道焊縫開(kāi)裂，開(kāi)裂焊縫長(cháng)度為2m，其中1.2m位于水位線(xiàn)以上。汽包夾層焊縫開(kāi)裂，夾層存有砂眼，會(huì )導致部分汽水混合物沒(méi)有經(jīng)過(guò)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重，使飽和蒸汽含鹽量增大。

（3）B廠(chǎng)1號機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(mǎn)焊，只進(jìn)行了點(diǎn)焊，導致波紋板分離器的疏水直接進(jìn)入汽空間，從而導致飽和蒸汽攜帶水分能力增大。

（4）B廠(chǎng)1號機過(guò)熱器中存在鈉鹽沉積現象。

（5）C廠(chǎng)1號機汽包未發(fā)現明顯的焊縫開(kāi)裂及其他影響汽水分離效能的缺陷。

由此可見(jiàn)，因汽包存在的上述缺陷嚴重影響了汽包的汽水分離效能，是導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顯著(zhù)差異的主要原因。

還對A廠(chǎng)3號機大修期間汽包和過(guò)熱器的檢查情況進(jìn)行了調查，發(fā)現該鍋爐也不同程度地存在以上問(wèn)題。從A廠(chǎng)3號機大修后和B廠(chǎng)1號機大修前的上述試驗數據可以看出，A廠(chǎng)3號機大修時(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

試驗中發(fā)現，A廠(chǎng)3號機（大修后）和B廠(chǎng)1號機（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(lái)提高爐水pH。試驗結果見(jiàn)表3。

由表3可以看出，因B廠(chǎng)1號機大修前汽包存在缺陷，汽水分離效果較差，導致飽和蒸汽嚴重帶水，即使采用EPT處理工況，為保證飽和蒸汽鈉含量滿(mǎn)足水汽質(zhì)量標準控制要求（小于5.0×10-9），氫氧化鈉的加入量將十分有限，致使爐水pH仍然偏低，只能達到9.25～9.35，處于9.30～9.60的期望范圍下限附近。表3數據顯示，大修時(shí)對汽包缺陷進(jìn)行了處理后，大修后的A、B兩廠(chǎng)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。

3爐水水質(zhì)最優(yōu)控制方案

通過(guò)上述試驗，為了降低試驗機組飽和蒸汽鈉質(zhì)量分數，達到小于5×10-9的標準控制要求，確定了各試驗機組鍋爐爐水最優(yōu)控制指標，見(jiàn)表4。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4結論

通過(guò)對不同電廠(chǎng)的3臺同型號600MW亞臨界汽包爐機組進(jìn)行爐水處理工藝優(yōu)化試驗，得出以下結論：

（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)量分數小于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，應在水汽質(zhì)量監督標準的指導下，進(jìn)行爐水處理方式優(yōu)化試驗，以確定最優(yōu)處理工況及其控制指標，改善蒸汽品質(zhì)，預防汽輪機積鹽。

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

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

（5）3臺機組過(guò)熱器中不同程度存在鈉鹽沉積現象，建議利用停機機會(huì )對過(guò)熱器進(jìn)行反沖洗。