袁 弘，孟 浩，孫 利，郝薛剛，陳淑榮

（內(nèi)蒙古京能盛樂(lè)熱電有限公司，呼和浩特 011518）

1 機(jī)組概況及存在的問(wèn)題

內(nèi)蒙古某電廠2號(hào)機(jī)組鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造的SG-1181/25.4-M4414型350 MW超臨界、復(fù)合滑壓運(yùn)行、螺旋管圈直流煤粉爐，屬于單爐膛、四角切圓、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉的Π型燃煤鍋爐。

2號(hào)機(jī)組的凝結(jié)水處理采用100%處理的前置過(guò)濾器+高速混床系統(tǒng)，給水采用只加氨的弱氧化性全揮發(fā)處理（AVT（O））方式，鍋爐單煙道設(shè)計(jì)，過(guò)熱蒸汽溫度采用煤水比作為主要調(diào)節(jié)手段，并配合一、二級(jí)噴水減溫調(diào)節(jié)閥作為主汽溫度的細(xì)調(diào)節(jié)，一級(jí)噴水減溫調(diào)節(jié)閥在鍋爐后屏式過(guò)熱器出口左右側(cè)兩點(diǎn)布置，二級(jí)噴水減溫調(diào)節(jié)閥在鍋爐分隔屏過(guò)熱器出口左右側(cè)兩點(diǎn)布置，以減小鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的左右吸熱偏差和汽溫偏差。再熱器調(diào)溫以燃燒器上下擺動(dòng)調(diào)節(jié)為主，通過(guò)安裝于低溫再熱器入口管道上事故噴水裝置進(jìn)行輔助調(diào)溫。不同工況下減溫水調(diào)節(jié)流量見(jiàn)表1。

表1 不同工況下減溫水調(diào)節(jié)流量Tab.1 Adjustment flow of desuperheating water underdifferent working conditions t/h

目前，2號(hào)機(jī)組過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥頻繁堵塞，清理周期20～30天，減溫水調(diào)節(jié)閥全開后流量只有正常時(shí)的一半，影響鍋爐受熱面壁溫的控制，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 原因分析

對(duì)2號(hào)機(jī)組減溫水調(diào)節(jié)閥表面沉積物進(jìn)行元素和物相分析，結(jié)果顯示，沉積物主要成分為磁鐵礦（Fe3O4），質(zhì)量分?jǐn)?shù)約98%；有少量Fe2O3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約2%。根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果（見(jiàn)表2），綜合機(jī)組水汽系統(tǒng)的運(yùn)行方式，判斷沉積物主要來(lái)源于熱力系統(tǒng)流動(dòng)加速腐蝕的產(chǎn)物。

表2 減溫水調(diào)節(jié)閥表面沉積物化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果Tab.2 Mass fraction of chemical composition of sediment on surface of desuperheating water regulating valve %

3 調(diào)整措施及優(yōu)化試驗(yàn)

為滿足所屬電網(wǎng)的調(diào)頻需要，該電廠機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)大且調(diào)節(jié)頻繁?？紤]到水汽系統(tǒng)加氧的滯后性和加氧過(guò)剩后的危害，選擇從以下方面進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化：調(diào)整給水pH值及除氧器排氣閥，減緩水汽系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕速率，降低水汽系統(tǒng)中的鐵含量，并對(duì)減溫水調(diào)節(jié)閥的閥籠結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

3.1 給水pH值調(diào)整及優(yōu)化試驗(yàn)

3.1.1 熱力系統(tǒng)加氨點(diǎn)的優(yōu)化

目前2號(hào)機(jī)組加氨方式為凝結(jié)水和給水兩點(diǎn)加氨，即凝結(jié)水精處理裝置出口母管和除氧器出口各一點(diǎn)加氨。在此方式下，低壓給水系統(tǒng)pH值控制較低，通過(guò)除氧器出口加氨提高給水pH值?？紤]到低壓給水加熱器為不銹鋼，不含銅材質(zhì)，且在當(dāng)前除氧器排氣閥微開或關(guān)閉狀態(tài)下，除氧器排氣造成的氨損失量很少，因此，停止向除氧器出口給水加氨，改為凝結(jié)水精處理裝置出口母管一點(diǎn)加氨方式。這樣既有利于低壓給水管路、除氧器等設(shè)備的防腐，還可以節(jié)約給水加氨泵的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。加氨程控自動(dòng)控制邏輯也由原來(lái)的跟蹤給水電導(dǎo)率改為前饋跟蹤凝結(jié)水流量、輔以跟蹤給水電導(dǎo)率，提高了加氨自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定性[1-3]。

3.1.2 給水pH值的調(diào)整試驗(yàn)

為了確定給水pH值最佳控制范圍，通過(guò)13天的連續(xù)監(jiān)測(cè)，考查給水不同pH值對(duì)水汽鐵含量的影響。鐵含量分別采用鄰菲羅啉法和DL/T 955—2016《火力發(fā)電廠水、汽試驗(yàn)方法銅、鐵的測(cè)定原子吸收分光光度法》中規(guī)定的方法測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖1，水汽樣品為實(shí)時(shí)采集。

圖1 不同pH值條件下水汽中鐵質(zhì)量濃度平均值對(duì)比圖Fig.1 Comparison of average concentration of water vapor and iron under different pH values

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，可以看出：采用兩種方法測(cè)試水汽系統(tǒng)鐵含量，結(jié)果稍有差別，但總體變化趨勢(shì)一致。當(dāng)給水pH值控制在9.20～9.31時(shí)，省煤器入口給水鐵質(zhì)量濃度平均值>3μg/L；當(dāng)給水pH值控制在9.31以上時(shí)，省煤器入口給水鐵質(zhì)量濃度平均值<3μg/L。相比其他水樣，高加疏水的鐵質(zhì)量濃度一直偏高，pH值在9.20～9.31時(shí)，鐵質(zhì)量濃度平均值在10μg/L左右；提高給水pH值至9.44～9.50，高加疏水鐵質(zhì)量濃度平均值在5μg/L左右。

為了考查實(shí)時(shí)采集的樣品是否具有代表性，試驗(yàn)期間，同時(shí)采用連續(xù)采樣+濾膜法測(cè)試水樣的全鐵質(zhì)量濃度。采用0.45μm孔徑的濾膜在一定時(shí)間內(nèi)（8～12 h）連續(xù)過(guò)濾水樣，同時(shí)將過(guò)濾后的水樣收集到干凈容器中；過(guò)濾結(jié)束后，分別測(cè)試濾膜上截留的鐵質(zhì)量濃度和透過(guò)濾膜的濾液中鐵質(zhì)量濃度，兩者之和即為水樣中全鐵質(zhì)量濃度。本次試驗(yàn)重點(diǎn)采集省煤器入口給水和高加疏水鐵質(zhì)量濃度，每個(gè)工況下，每個(gè)樣品測(cè)試兩次，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 水汽鐵質(zhì)量濃度測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test results of water vapor iron mass concentration

對(duì)比圖1與表3的試驗(yàn)結(jié)果，可以看出，在相同pH值條件下，與實(shí)時(shí)采樣相比，連續(xù)采樣+濾膜法得出的給水和高加疏水鐵質(zhì)量濃度平均值偏高一些。由于后者是連續(xù)測(cè)試一個(gè)時(shí)間段內(nèi)（8～12 h）水樣的平均鐵質(zhì)量濃度，因此認(rèn)為其更能反映真實(shí)情況。根據(jù)表3數(shù)據(jù)，當(dāng)給水pH值提高至9.38以上時(shí)，省煤器入口給水鐵質(zhì)量濃度平均值<3μg/L，高加疏水鐵質(zhì)量濃度平均值<7μg/L。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，在目前給水AVT（O）處理工況下，為了使省煤器入口給水鐵質(zhì)量濃度滿足GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》規(guī)定的期望值（≤3μg/L），給水氨加藥自動(dòng)跟蹤給水電導(dǎo)率（6.5～7.0μS/cm），pH值控制在9.38及以上?？紤]到pH值的控制上限需要兼顧精處理混床的氫型運(yùn)行周期，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，給水pH值控制范圍宜為9.34～9.50，對(duì)應(yīng)的給水直接電導(dǎo)率為6.0～8.5μS/cm（目標(biāo)值6.5μS/cm）。

3.2 除氧器排氣閥調(diào)節(jié)

2號(hào)機(jī)組除氧器在對(duì)空排氣狀態(tài)下排氣量較大?？紤]到除氧器入口溶氧質(zhì)量濃度較低，因此，調(diào)整除氧器排氣閥至關(guān)閉狀態(tài)后，基本不冒氣。

除氧器排氣閥關(guān)閉前后，機(jī)組水汽溶氧曲線見(jiàn)圖2。調(diào)整前，由于機(jī)組供暖，凝汽器回收熱網(wǎng)疏水和暖風(fēng)器疏水，凝結(jié)水溶氧質(zhì)量濃度15～30μg/L。期間由于除氧器對(duì)空排氣閥為開啟狀態(tài)，因此除氧器出口溶氧質(zhì)量濃度始終維持在較低水平。4月15日供暖結(jié)束后，凝汽器停止回收熱網(wǎng)疏水和暖風(fēng)器疏水，凝結(jié)水溶氧質(zhì)量濃度降低至2μg/L以下；至4月25日，即使在除氧器排氣閥關(guān)閉狀態(tài)下，除氧器出口溶氧質(zhì)量濃度始終<5μg/L。

圖2 凝結(jié)水、除氧器入口、除氧器出口氧質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)Fig.2 Change trend of oxygen mass concentration in condensate,deaerator inlet and deaerator outlet

當(dāng)水的純度達(dá)到一定要求后（一般氫電導(dǎo)率≤0.15μS/cm），一定濃度的氧不但不會(huì)造成碳鋼的腐蝕，反而能使碳鋼表面形成均勻致密的Fe2O3+磁性Fe3O4雙層結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜，從而抑制給水系統(tǒng)碳鋼及低合金鋼制設(shè)備的流動(dòng)加速腐蝕[4-8]。因此，除氧器排氣閥的運(yùn)行方式為：省煤器入口給水的氫電導(dǎo)率≤0.10μS/cm且省煤器入口溶解氧質(zhì)量濃度≤10μg/L時(shí)，除氧器排氣閥維持關(guān)閉狀態(tài)。在此情況下給水溶解氧質(zhì)量濃度也符合GB/T 12145—2016中AVT（O）的控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 減溫水調(diào)節(jié)閥的閥籠結(jié)構(gòu)改造

改造前減溫水調(diào)節(jié)閥閥籠結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3（a），閥籠節(jié)流孔徑較小，易被熱力系統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物磁鐵礦（Fe3O4）堵塞。將閥籠節(jié)流孔結(jié)構(gòu)改為大孔徑的節(jié)流孔（見(jiàn)圖3（b）），減少了熱力系統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物磁鐵礦（Fe3O4）沉積。

圖3 改造前、后減溫水調(diào)節(jié)閥閥籠Fig.3 Cage of desuperheating water regulating valve after renovation

4 應(yīng)用效果

按照以上措施進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率，氯離子、鈉離子及硅質(zhì)量濃度均滿足GB/T 12145—2016中規(guī)定要求。根據(jù)pH值調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果，在給水AVT（O）處理方式下，給水pH值控制在9.38以上，省煤器入口給水鐵質(zhì)量濃度≤3μg/L。除氧器排氣閥調(diào)整至關(guān)閉狀態(tài)后，省煤器入口氧質(zhì)量濃度保持在2～6μg/L。機(jī)組連續(xù)運(yùn)行一年再未發(fā)生過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞現(xiàn)象，未在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行熱器減溫水調(diào)節(jié)閥閥籠清理工作。

5 結(jié)語(yǔ)

單煙道設(shè)計(jì)的超臨界機(jī)組過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞情況較為普遍。本文采用的調(diào)整給水pH值、調(diào)節(jié)除氧器排氣閥、減緩水汽系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕速率，降低水汽系統(tǒng)中的鐵含量、并對(duì)減溫水調(diào)閥的閥籠結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造等措施，對(duì)過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥頻繁堵塞的電廠具有一定借鑒意義。