超_超超_临界机组调试阶段的化学汽水品质控制

超(超超)临界机组调试阶段的化学汽水品质控制

茆顺涵

(上海电力建设启动调整试验所,上海　200031)

摘　要:超(超超)临界机组由于机组容量大、蒸汽参数高,为了确保机组长周期安全稳定高效运行,如何减少热力系统的腐蚀和结垢就显得尤其重要。化学监督所参考的标准和过程控制手段都要求更加严格。新机组建设和启动调试阶段的化学监督工作是第一道工序,对运行中的汽水品质影响较大,重点介绍上海外高桥发电三期工程1000MW机组的分系统调试、化学清洗、机组冲管及整组启动等各阶段化学监督工作的控制优化、技术创新等方面的工作情况。

关键词:超(超超)临界;化学汽水品质;控制;调试

作者简介:茆顺涵(19782),男,工程师,从事火电厂脱硫脱硝、电厂化学监督等方面的调试、优化。中图分类号:TM621.8　　文献标志码:B　　文章编号:100129529(2009)0621053203Qualitycontrolofthechemicalsteamwaterinthetrialrunofultra2supercriticalunits

MAOShun2han

(ShanghaiPowerConstructionTestingInstitued,Shanghai200031,China)

Abstract:Theultra2supercriticalunitsarecharacterizedbylargecapacityandhighsteamparameters.Toensurethelong2termsafe,stableandefficientoperationoftheunits,itisimportanttoreducethecorrosionandboilerscale.Thereferencestandardsandcontrolmeasuresforchemicalsrelatedsupervisingareevenstricter.Thesupervisionofchem2icalsduringtheconstructionandtrialrunperiodisthefirststage,whichgreatlyaffectsthequalityofsteamwaterdur2ingoperation.Theauthorintroducesthecontroloptimizingandtechnicalinnovationduringeveryaspectsofthechemi2calsupervisionprocessofthe100MWunitsof3rdphasepowergenerationprojectinShanghaiWaiGaoqiao,includingthetrialrunofindividualsystems,chemicalcleaning,pipewashingandstartupoftheunits.Keywords:ultra2supercritical;qualityofchemicalsteamwater;control;trialrun

　　目前我国新建的超临界和超超临界机组越来越多,由于其煤耗低、容量大、控制手段先进,发电的经济性得到提高,同时也满足节能、环保的要求。化学汽水品质监督作为基建调试和运行生产的重要环节,如何使热力系统清洁无污染、减少腐蚀和结垢程度、化学处理和控制方式更加科学合理化,对大机组的安全经济生产至关重要。通过多台机组的基建调试和生产,总结了一些化学监督方面的经验,并通过本次上海外高桥发电三期工程超超临界机组安装调试化学监督工作的具体要求在实际中展开应用,同时进一步作了技术创新。

1　1000MW机组化学清洗

1.1　机组化学清洗范围扩大,涵盖整个热力系统

上海外高桥发电三期工程1000MW机组在制定化学清洗方案时,首先要确定的就是清洗范

围,它直接影响清洗方案中清洗工艺(介质、流程、清洗水溶积及药量等)的确定,同时也影响今后机组运行的汽水品质。常规化学清洗范围的确定主要依据《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DL/T79422001)中的相关内容,但随着机组容量进一步提高,1000MW机组已经成为当前发展的主流,原有关化学清洗范围的一些规定被突破了。我们在制定上海外高桥发电三期工程2台1000MW机组的化学清洗方案时重点结合了机组本身类型和国内外的先进技术,对化学清洗的范围进行了扩大,再热器、过热器以及除氧器都参与了清洗。这样机组清洗的范围就包括:省煤器、水冷壁、过热器、再热器、给水、除氧给水箱、凝结水、凝汽器等,几乎包含了整个热力系统。1.2　机组化学清洗控制工艺改进、清洗效果优于以往同类型机组

(1)改进酸洗后的冲洗工艺　采用加氨水调

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节pH9.5～10的除盐水顶酸,再大流量水冲洗,既节约冲洗用水,又能有效防止水冲洗时金属表面二次锈蚀,影响钝化的效果。

(2)流量叠加的清洗系统　临时系统采用多回路布置,分级补液。清洗过程中,锅炉本体和过热器为第一主回路,大部分清洗液流经该回路,再热器为第二回路,在再热器的进口汇集了过热器流出的清洗液和附加补液,以确保再热器清洗效果。

(3)分回路、大流量冲洗　在水冲洗阶段采用2台凝结水泵并列运行、分三回路进行冲洗的方案。第一回路为炉本体及过热器部分,第二回路为再热器左侧部分,第三回路为再热器右侧部分,以确保过热器和再热器完全冲通。

(4)临时系统保护　针对塔式炉受热面布置位置高达100多m,酸洗冲洗流量大的特点,在酸洗临时管道上设置压力侧点,引入DCS,设置超压保护,从源头上防止了清洗各阶段系统超压运行,保证系统安全。实际表明这些工艺改进都取得了很好的效果,整个清洗过程安全、有序,清洗结果优于以往同类型机组。

设备及管系在组装前,对其内部进行检查和清扫,去除内部铁锈、泥沙、焊渣和保温材料等污物,在焊接过程中严格监测焊接质量和工艺,并将其产生的焊渣、焊条、氧化皮等物清除干净,减少安装环节对今后水质的影响。对内径较小无法直接清理的管束在安装调试阶段增加了100%通球试验,确保内部清洁减少污染。

(3)辅机的试转和系统的投运都以水汽品质符合要求为前提

一些蒸汽管道如辅汽母管及各支管、高低压加热器的进汽管道、疏水管道、小机汽源管道等处都连接了临时排放管,使用外部辅助蒸汽对其进行了严格的吹扫,确保内部垃圾等物全部吹扫干净;一些重要的蒸汽管路甚至采取了单独酸洗措施,外三机组是单汽泵的机组型式,为了确保小机的工作效率不降低,小机的高压进汽和五抽进汽管道都单独采取了外送酸洗的方式除去内部氧化皮、铁锈等物,减少了其对小机叶片的冲击。在辅机试转过程中基本都采取了泵前管道和容器先冲洗干净再结合泵试转对出口管道和支管进行冲洗至水质澄清的方式。在冲洗过程中变动冲洗流量,扰动系统中死角处聚集的杂质使其被冲洗出系统,冲洗完毕后清洗容器和滤网。这些基础措施的采取都对机组启动阶段的汽水品质尽早合格起到了重要的帮助作用。

(4)凝结水精处理装置及早投用上海外高桥发电三期工程的凝结水精处理装置是由2台前置过滤器、4台高速混床及旁路组成。在冲管阶段就将此装置投入使用并完全关闭旁路,凝结水中的各种悬浮固形物(以氧化铁为主)、胶体硅等腐蚀产物被前置过滤器截留,凝结水中一些有害离子经过混床处理后水质达到标准要求。及早投用精处理装置也为机组冲管和启动阶段节约了大量的除盐水资源、减少了系统热损失,汽水品质较快得以合格。

2　加强分部调试阶段的化学监督

分部调试阶段其实是安装与调试交叉进行的过程,现场既有大量设备、系统的安装工作在开展,也有相当部分的单机试转和分系统试运工作在同时进行,条件较为复杂,每一步调试项目的进行都受诸多因素的制约。这个阶段的化学监督工作尤其重要,监督力度强弱直接影响到机组化学清洗的效果、冲管及整套试运阶段的汽水品质能否尽快合格。在安装调试过程中我们主要加强监控以下工作。

(1)加强热力设备的现场保管

热力设备和管材等安装部件现场到货后距离安装就位一般都会有一定的时间周期。过热器、再热器、水冷壁、省煤器及其他相当多的管道是露天堆放的,容易受到外部大气环境的影响产生锈蚀、涂层损伤,这个阶段要派专人来负责防锈蚀监督和做好检查记录工作,发现问题及时提出和解决。摆放露天现场的时间尽可能短。

(2)设备和管道安装过程中加强清洁意识和责任意识

3　整组启动阶段的化学技术创新和优化

对于直流锅炉而言,汽水中腐蚀产物、机械携带、溶解携带等杂质都会无一例外地进入过热器、汽轮机,造成蒸汽管道堵塞、爆管或汽轮机叶片腐蚀、效率降低等后果,所以根据机组的材料特性、炉型、给水纯度要求,如何控制好给水水质,减少热力系统腐蚀是一个重要课题。在外三工程的2

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台超超临界机组中,整套启动阶段主要采取以下

几种手段来加强这方面的控制。

(1)提高给水温度,优化冲洗方式,缩短锅炉点火时间

传统方法是采用给水泵对锅炉上水和冷态水冲洗,在锅炉点火后再进行热态清洗,时间长且耗水量大。本工程则仅依靠凝结水泵和临炉辅汽加热对锅炉进行上水冲洗。临炉辅汽对除氧器加热产生一定的压力,通过调节省煤器进口阀控制冲洗水量,冲洗过程中及时投用高压加热器,提升给水温度基本被控制在200℃以上,氧化铁在这种温度下的溶解度较大,汽水分离器出口铁离子含量较快地就满足了锅炉点火要求(铁含量≤100μg/L)。因此这种冲洗方式既节约大量的能耗,同时又因冲洗水的温度高,极大地改善冲洗效果,保证了汽水品质的点火要求。

(2)增加旁路启动的次数和旁路吹扫的时间外三旁路的组合型式是100%高压旁路和65%的低压旁路,在旁路启动阶段主蒸汽通过高压旁路进入冷再管路,再经过再热器进入热再管道后通过低压旁路全部进入凝汽器。锅炉点火后通过旁路运行方式升温升压并建立热力系统循环,同时携带每次机组启停过程中产生的铁锈、氧化皮等杂质,使其进入凝汽器沉积或滤网拦截。每台机组汽轮机首次冲转前都安排了3次带旁路方式启动。在旁路启动过程中逐步增加蒸汽动能,煤量缓慢增加至规定值,主汽温度控制在约600℃,维持吹扫一定时间;之后降低参数至汽轮机冲转要求,控制煤量,维持主汽压8.0MPa,主汽温约400℃,再进行高低压旁路的左右侧单独吹扫。每次旁路启动完成后机组都进行大范围的清理,除了常规的锅炉热态放水、泵类滤网清洗、凝汽器、除氧器水箱清理外还进行了减温水、疏水调门的清理,实践证明这样的启动方式对改善系统内部的化学汽水工况作用是明显和高效的。

(3)加强汽水品质监督、优化给水加药控制超超临界机组的主汽温度为600℃,相比较以前的亚临界机组和超临界机组,高温作用下的腐蚀作用更为明显,加药控制方式也有极大的区别。在这个温度下管材受热面易发生高温蒸汽氧

化和随之产生的氧化皮固体颗粒侵蚀现象,很多同类型的超(超超)临界机组都存在这种现象。在日常采取的化学保证和控制措施中,控制锅炉的给水纯度成了重要的手段,只有严格控制给水(减温水)品质才能够获得过热器及汽轮机所要求的蒸汽纯度,进而确保机组安全、经济运行。

在机组整组启动调试阶段及启停机组过程中采用氧化性挥发处理方式(AVT),即锅炉给水除氧、加氨。氨计量泵采用自动调节方式控制给水pH(25℃)在9.2以上,通过除氧器的物理除氧,将给水溶解氧控制在7μg/L以下,实际运行中给水溶氧基本为0,从而起到预防钢管管壁腐蚀的作用。在机组稳定运行阶段,在给水氢导DDH(25℃)<0.15μs/cm时采用联合水处理方式(CWT),即锅炉给水加氧、加氨处理,给水pH维持在8.5～9.0,省煤器入口氧量控制在40～60μg/L,加氧调节在机组整组启动阶段已投入到自动控制方式。机组整组启动运行初期经常会发生高加各级疏水阀及过热器、再热器减温水阀有氧化皮堵塞现象,但经过及时清理和严格控制加氧工艺,上述现象的发生次数已经逐步减少。实践表明这样的给水加药控制方式起到了积极的作用。

在日常运行过程中加强对汽水系统的各项指标数据进行比较和分析,积极调整各系统的运行状态,达到控制优化的目的。

4　结语

超(超超)临界机组的热力系统复杂,参数大、容量高,化学汽水品质监督和控制要求严格。从机组的安装调试到正常运行生产,任何一个细节的监督工作都不能放松,积极总结经验合理改进。根据超(超超)临界机组的特点生产各方都要制定出相应的措施来减少机组的腐蚀结垢,并贯彻落实到实际中去。严格控制汽水品质、加强仪表的在线监测,优化热力系统的水处理控制方式,为机组安全、稳定、高效运行提供保障。

收稿日期:2009203204本文编辑:郑文彬