有關600MW機組蒸汽品質控制及其優化分析

高曉茜

(國網能源新疆準東煤電有限公司,新疆烏魯木齊 830000)

有關600MW機組蒸汽品質控制及其優化分析

高曉茜

(國網能源新疆準東煤電有限公司,新疆烏魯木齊 830000)

本文以某600MW機組為研究對象,對其蒸汽品質控制及優化問題進行了深入分析,首先介紹了影響蒸汽品質的因素,然后分析了蒸汽品質異常的表現和原因,最終基于爐水品質優化控制角度探討了蒸汽品質控制及其優化措施,以期為業內人士提供一些有益的參考。

600MW機組 蒸汽品質 控制 優化

某600MW亞臨界、中間再熱式、四缸四排氣、單軸、凝汽式汽輪機,型號為N600-16.7/538/538,于2010年6月25日正式投入生產運營。2013年下半年多次發生蒸汽品質異常問題,如Na超標等,經過嚴格排查、系統論證及采用針對性控制及其優化措施之后,蒸汽品質明顯改善,回歸期望值范圍之內[1]。

1 影響蒸汽品質的因素

1.1 蒸汽攜帶爐水

壓力越高越有可能攜帶爐水;汽包內徑及汽水分離裝置的差異將會影響蒸汽攜帶爐水的差異;爐水含鹽量下降到某個值以下時,隨著爐水含鹽量的增加,蒸汽含鹽量也會隨之增長;在蒸汽壓力以及爐水含鹽量保持恒定的前提下,隨著鍋爐負荷的增加,蒸汽帶水量也隨之表現出小幅度的增加,當鍋爐處于超負荷狀態時,這一情況將會愈發明顯;當汽包水位超過正常標準某個值時,蒸汽帶水量將會大幅增多[2]。

1.2 蒸汽溶解雜質

對于大容量高壓鍋爐而言,其飽和蒸汽將會具備水的性質,即將鍋爐水中的個別雜質溶解于其中。蒸汽溶解雜質的能力(包括數量以及種類等)在一定程度上取決于蒸汽壓力高低。在壓力不斷增大的條件下,蒸汽溶鹽能力也隨之增長。另外,蒸汽溶鹽還表現出一定的選擇性,硅酸最容易被溶解。

2 蒸汽品質異常分析

2.1 異常表現

2013年7～9月期間,該600MW機組的蒸汽品質開始出現異常,較為突出的異常表現是,過熱蒸汽條件下,Na及氫導等部分指標出現較為劇烈的波動,另外,無論是飽和蒸汽,又或者是再熱蒸汽,其部分品質指標也發生小范圍的波動,上述波動絕大多數會在一個較短的時間內回歸到正常水平。給水和凝結水等關鍵水質指標仍處于正常范圍之內。

2.2 原因分析

基于統計到的異常情況,同時參考影響蒸汽品質的一系列因素,得出影響蒸汽品質的因素可能涉及以下幾個方面：(1)爐水含鹽量的影響。(2)鍋爐負荷變化等集控參數的影響。(3)其他因素影響。如汽水分離裝置存在故障等。

為查清過熱蒸汽條件下鈉離子含量超過正常值的真正原因,為將來的生產中的蒸汽品質控制及其優化提供更為準確的依據,有必要對該機組采取相應的熱化學試驗,主要包括三個方面的內容：(1)爐水含鹽量對主蒸汽品質的影響試驗。發現即便處于額定負荷運行條件下,硅酸也會表現出較快的溶解攜帶,所以,重視并控制好爐水硅的實際含量便顯得特別重要了。(2)汽包水位對主蒸汽品質的影響試驗。在保證蒸汽品質處于正常范圍的前提下,水位最高允許+200mm,蒸汽品質不會發生顯著改變。(3)鍋爐負荷對蒸汽品質的影響試驗。在試驗采用的負荷波動條件下,蒸汽品質沒有發生顯著改變。

3 蒸汽品質控制及其優化措施——基于爐水品質優化控制角度

參考熱化學試驗結果,同時結合日常工作數據,可得知蒸汽品質是高是低關鍵取決于蒸汽溶解攜帶爐水中雜質的數量以及種類,所以,若想更好地優化蒸汽品質,有必要選擇爐水含鹽量控制為突破口,具體而言,就是合理控制爐水之中鈉離子及硅酸根含量、電導率大小[3]。

值得一提的是,若想實現對爐水水質的有效控制,應重視并做好兩點工作。一個是確保鍋爐具有足夠的排污量,將爐水pH值約束在正常區間之內,借助鍋爐排污實現對爐水的有效控制,降低其電導率的同時,降低其硅含量,另一個是堅持低磷酸鹽加藥,換而言之,在保證pH正常的前提下,盡量減少爐水加藥量從而實現對爐水含鹽量的有效降低。在爐水低磷酸鹽處理方面,該600MW機組現階段實現了對相關指標的良好控制,具體是：爐水DD≤5uS/cm,Na集中在200～300ug/L之間[4],SiO2集中在10～40ug/L之間。就現階段情況而言,爐水低含鹽工作得以有效實施,有效規避了蒸汽品質頻繁異常的發生,由大修檢報告可知,汽輪機中、高壓缸葉片各自對應的積鹽結垢情況得到有效改善。

基于爐水的低磷酸鹽進行相應處理將會給高參數機組帶來極大的益處,如大幅降低爐水含鹽量,從而更好地保證蒸汽品質。與此同時,也很好地保護了鍋爐及汽機,使其在一定程度上規避了鹽類產生的相關腐蝕。值得關注的是,降低爐水磷酸鹽含量將會大幅弱化爐水的緩沖性,特別是氯離子等有較大幾率給爐水pH帶來擾動,假若出現凝汽器泄露等問題,往往會給整個熱力系統帶來十分嚴重的負面影響。

給水中氯離子在流入鍋爐之后便會發生成倍濃縮效應,若想實現對爐水氯根濃度的有效控制,應重視并做好給水中氯離子含量的有效控制,所以,有必要采取100%凝結水精處理的做法,以實現對混床出水的精處理,保證其水質優良。有鑒于此,該廠在化學運行過程中,首先,重視并做好樹脂精處理工作以保證再生質量,其次,借助日常生產以及試驗的有機結合以確定精處理混床所對應的最理想制水期,從而盡量保證混床出水“不漏氯”的理想效果。經過一段時間的實踐運行,最終確定混床運行周期：出水DDH≤0.07uS/cm,制水量集中在15～20wt之間,從而實現對爐水中氯離子含量的有效控制,使其在正常范圍之內。

[1]游 喆 ,黃興德,張紅,劉文強,姚勇,祝青,費劍影,施依娜.脫氣氫導在聯合循環機組化學水汽品質控制中的應用[J].華東電力,2013,12：2620-2624.

[2]李和平.燃氣-蒸汽聯合循環發電機組水汽品質監督和加藥控制[J].冶金動力,2014,01：34-37.

[3]李路江,孫心利.起臨界660MW空冷機組基建期汽水品質控制要點[J].熱力發電,2014,01：140-141+144.

[4]宋宇輝,紀琳,徐安利,呂小剛.裂解爐廢熱鍋爐蒸汽品質惡化的原因分析及控制措施[J].乙烯工業,2011,03：22-25+21.

[5]朱紀林,王哲.裂解爐超高壓蒸汽品質的控制[J].石油化工技術與經濟,2010,03：24-28.