燃氣-蒸汽聯合循環發電機組水汽品質監督和加藥控制

李和平

(湖南華菱漣源鋼鐵有限公司能源中心,湖南婁底 417009)

1 前言

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組利用高爐、焦爐煤氣燃燒發電，是鋼鐵企業循環經濟的重要方法，排放的煙氣中幾乎沒有二氧化硫產生，煙氣中的NOx排放很低，一般為20×10-6左右，有效的保護環境，改善環境質量。同時，其熱功轉換效率比同等容量的常規鍋爐蒸汽單循環發電裝置高出約10%。可實現企業資源優化配置，降低企業能耗和生產成本，增加企業的經濟效益和市場競爭能力。湖南華菱漣源鋼鐵股份有限公司2009年通過煤氣平衡新建二套CCPP（2×50MW）發電站。

2 系統概況

2.1 機組介紹

湖南華菱漣源鋼鐵股份有限公司燃氣輪機聯合循環發電機組由燃氣輪機、蒸汽輪機、發電機和余熱鍋爐組成。機組最大出力50MW。燃機采用MHⅠ的M251S，汽輪機型號LZN22-5.88/（0.4），為雙壓、單軸、單缸、沖動凝汽式機組，余熱鍋爐國內配套，為DELTAK雙壓、臥式、無補燃、自然循環鍋爐。余熱鍋爐基本參數見表1。

表1 余熱鍋爐基本參數

2.2 燃氣-蒸汽聯合循環發電機組水汽監督

(1)燃氣-蒸汽聯合循環發電機組補給水設計為RO+混床工藝，除鹽水加氨調節pH值，由發電站外部水站提供。給水沒有除氧器，補水進入凝結器，低壓給水采用氨-聯氨處理，高低壓汽包爐水設計采用磷酸鹽處理。

(2)余熱鍋爐高低壓均設計連續排污和定期排污。

(3)發電站汽水在線取樣分析和給水、爐水處理采用DCS調節。

(4)機組沒有設化學運行人員，中晚班主要由鍋爐運行人員進行化學監控，對化學在線儀表的準確性和給水、爐內水處理加藥控制的穩定性依賴性強。

3 余熱鍋爐水汽控制指標制定

燃氣-蒸汽聯合循環機組啟停快速，對水系統水質影響大。國家標準沒有專門的燃氣-蒸汽聯合循環發電機組水汽質量標準，這就需要結合國標和制造廠標準制定出一套合適的控制標準來執行，保證機組的安全經濟運行。

3.1 高低壓汽包爐水制造廠設計均采用磷酸三鈉處理，根據余熱鍋爐二個不同壓力等級的汽包和水汽系統特點，低壓爐水是高壓鍋爐的給水和過熱蒸汽減溫水，實際控制中取消低壓汽包爐內磷酸鹽處理。

3.2 外部除鹽水站用戶多，包括轉爐汽化爐用水、燒結余熱鍋爐用水和燃氣-蒸汽聯合循環余熱鍋爐用水，水質波動較大，水質控制指標主要為pH、硬度、SiO2。

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組水汽控制標準見表2所示。

表2 燃氣-蒸汽聯合循環發電機組水汽控制標準

4 余熱鍋爐給水、爐內水處理控制與應用

4.1雙壓余熱鍋爐給水聯氨處理

4.1.1 系統組成及功能簡要描述

余熱鍋爐低壓給水聯氨處理實現遠程和就地操作兩種功能，系統由貯液罐、溶液罐、計量泵、卸液泵、配液泵、配液計量箱、控制器、變頻器、DCS控制系統等組成一套加藥控制單元（系統圖見圖1）。

圖1 給水聯氨加藥系統示意圖

計量泵一用一備，配變頻調速馬達，并有手動調節裝置。控制面板可以實現遠程、就地轉換，同時可以控制加藥泵的起停。就地模式啟動后按默認頻率運行，遠程模式由DCS進行控制。

4.1.2 加藥的特性分析和投加

系統影響給水聯氨含量的主要因素有給水流量、低壓給水含氧量、加藥量，在加藥控制過程中系統模型的參數是一個變數而非常數，變量參數越少，則控制指標越穩定。

加藥量調試在通過長時間的試驗后，固化了每次配制的濃度和計量泵行程，調節以輸出頻率控制。

4.2 雙壓余熱鍋爐汽包爐水處理

4.2.1 系統組成及功能簡要描述

余熱鍋爐低壓爐水是高壓鍋爐的給水和過熱蒸汽減溫水，取消低壓爐水磷酸鹽處理。

高壓汽包爐水處理實現遠程和就地操作兩種功能，系統由溶液箱、計量泵、控制器、變頻器、DCS控制系統等組成一套加藥控制單元（系統圖見圖2）。

圖2 高壓爐水加藥系統示意圖

計量泵一用一備，配變頻調速馬達，并有手動調節裝置。控制面板可以實現遠程、就地轉換，同時可以控制加藥泵的起停。就地模式啟動后按默認頻率運行，遠程模式由DCS進行控制。

4.2.2 加藥的特性分析和投加

影響爐水磷酸鹽含量的因素主要有給水量、給水殘余硬度、排污量和加藥量等，鍋爐正常運行中主要變量是排污量和加藥量，并且相互影響。

加藥量調試在通過長時間的試驗后，固化了每次配制的濃度、計量泵行程，調節以輸出頻率控制。

4.2.3 爐內水調質方法

外供除鹽水站制水工藝為RO+混床，外供用戶多且低、中、高壓標準用戶共用，同時RO系統受成本影響脫鹽率下降，除鹽水受有機物污染，根據制造廠設計投加磷酸三鈉處理爐水，爐水pH值指標pH＜9，爐水具有侵蝕性。項目投產時通過反復試驗確定投加混合溶液R＝3.47。

5 實際應用效果

5.1 水汽運行數據

隨意抽取典型連續運行數據如圖3～圖6（2012年4月數據）。

圖3 聯氨控制曲線表

圖4 磷酸鹽控制曲線

圖5 低壓給水、爐水p H控制曲線

圖6 爐水電導率控制曲線

從日常水汽運行數據分析，機組整個水汽系統能維持在一個較好的狀態，pH維持9.0以上。運行時其它指標較好，蒸汽陽電導率0.15～0.5 μS/cm，蒸汽 Na+＜2 μg/kg，SiO2=1～3 μg/kg。

5.2 大修時狀態檢查

2013年1月1#CCPP機組大修,汽輪機揭蓋檢查轉子照片，葉面表面干凈無腐蝕與結垢現象。

6 結論

6.1 經過3年多的運行，2013年1月機組大修解體檢修，檢查鍋爐汽包、凝汽器、汽輪機葉片表面干凈，沒有腐蝕和結垢現象，效果較好，運行實踐證明燃氣-蒸汽聯合循環機組水汽控制標準是合理的。

6.2 鍋爐給水、爐水處理調節方便，可操作性強，調質方法能滿足水汽監督指標的要求，運行數據基本穩定。

6.3 在爐水pH控制方面大修后通過管理和技術措施期望控制在9.5左右。