高背壓供熱凝汽器對空冷機組水質的影響

趙亞偉 張宇

(1.山西省科技情報研究所,山西太原 030001;2.國電榆次熱電有限公司,山西榆次 030600)

高背壓供熱凝汽器對空冷機組水質的影響

趙亞偉1張宇2

(1.山西省科技情報研究所,山西太原 030001;2.國電榆次熱電有限公司,山西榆次 030600)

本文詳細介紹了熱電廠增設高背壓供熱凝汽器的調試和試運行過程中,出現沖洗困難和試運行后機組水汽品質嚴重惡化現象,通過對水汽指標的研究和設備的檢查,找出了水汽品質惡化的原因,提出了相應的處理措施。運行實踐表明,投運高背壓供熱凝汽器后,可以合理控制機組水汽品質,確保機組的安全穩定經濟運行。

高背壓供熱凝汽器 水汽品質 節能降耗

目前，大部分熱電廠采用的供熱方式為供熱蒸汽經高中壓缸做功后，經中壓缸末級抽汽口，進入熱網加熱器(一般為表面式換熱器)，加熱流經水側的熱網循環水，被加熱的循環水經熱網循環泵輸送至城區二級換熱站供至熱用戶，抽汽蒸汽凝結的水經疏水泵回流至主機系統內；汽輪機乏汽采用空冷冷卻，乏汽在帶走熱量的同時，還增加了廠用電率。

1 高背壓供熱概述

表1 高背壓凝汽器沖洗化驗記錄

表2 高背壓凝汽器試投運前后水質變化

國內某熱電廠1號機組為亞臨界燃煤空冷熱電聯產機組，根據機組的原有系統，在不改變主設備結構、保證機組長期安全穩定運行的情況下，通過增設空冷汽輪機排汽管旁路供熱系統和廠內熱網站部分進行綜合改造，在供熱期利用空冷機組可以高背壓運行的技術特點、實現直接供熱，即利用汽輪機乏汽直接加熱熱網循環水，實現了蒸汽熱量的大部甚至全部利用，變蒸汽廢熱為供熱熱量，可即利用了乏汽的熱量，又降低了空冷系統的耗電率，汽輪機的冷源損失大幅減少，實現本機組的供熱改造目標。

2 機組補水及爐內水處理概述

該熱電廠鍋爐補給水系統為：原水→蓄水池→化學補水泵→混凝劑加藥→殺菌劑加藥→雙濾料機械過濾器→SFP超濾裝置→超濾水箱→一級RO增壓泵→加鹽酸→阻垢劑加藥→還原劑加藥→5μm保安過濾器→一級高壓泵→一級反滲透裝置→除碳器→中間水箱→二級RO增壓泵→氫氧化鈉加藥→5μm保安過濾器→二級RO高壓泵→二級反滲透裝置→EDI裝置→除鹽水箱。爐內水處理系統為：凝結水泵出口加氨水；省煤器入口加氨水和聯氨；汽包采用氫氧化鈉處理。凝結水精處理采用粉末樹脂覆蓋過濾器。

3 高背壓凝汽器調試出現的問題

調試開始，凝結水溫度由40℃升至60℃，開始沖洗高背壓凝汽器，疏水排放(沖洗結果見表1)。

4 根據水質結果確定機組水汽品質變化的原因

(1)檢查設備安裝情況，發現設備安裝存在問題。將設備停運后，通過壓縮空氣打壓逐支檢查泄露情況。經檢查，凝汽器的部分換熱管與支撐部分存在微滲現象。(2)溫度快速上升，引起空冷島回水水質惡化。當機組背壓由12kPa快速升至37kPa，使得凝結水溫度由40℃快速升至75℃時，由表2可以看出，凝結水水質惡化嚴重，精處理過濾器在1小時內失效。根據對空冷凝結水連續采樣的結果分析，一股水質極差的凝結水進入機組水汽系統，持續時間為15～25分鐘，最高含鐵量達2000μg/L，嚴重影響機組水質。(3)凝結水精處理除鹽效果差，無法滿足精處理要求。精處理設置粉末樹脂覆蓋過濾器，由于其交換容量十分有限，運行周期中除鹽效果差，在過濾器投運初期尚有除鹽能力，根據表2數據顯示，運行2小時后進出口氫電導率即達到平衡，之后段時間基本喪失除鹽能力，待過濾器壓差超標再重新鋪膜投入運行。同時鋪膜漿料中樹脂粉所占比例較小，其中陰樹脂粉的用量僅為25%，即35公斤，說明其交換陰離子的總量相對高混嚴重偏小。(4)精處理粉末樹脂過濾器濾芯在熱漲作用下，截污能力下降。高背壓凝汽器投運前，凝結水水溫長期維持在40～50℃，粉末樹脂過濾器濾芯已適應在50℃下工作，在此溫度下鋪成的粉末樹脂膜可以很好的完成截留雜質和離子交換的工作任務。當凝結水溫度快速升至75℃并長期穩定在75℃時，由于溫度升高產生的熱漲作用，精處理過濾器濾芯孔徑變大，大量小粒徑的雜質漏入給水中，造成截污能力的下降，從而影響機組水汽品質。具體表現在：精處理過濾器指標嚴重超標，但壓差依然維持很小。

5 解決措施

(1)微滲現象原因分析。由于凝汽器內部換熱管及端板需焊接至其的支撐部分上，焊接手法的問題可能導致換熱管與支撐部分出現微滲現象。而換熱器及端板采用的是316不銹鋼管，其支撐部分采用的是碳鋼，運行過程中溫度對于不同材質的膨脹程度不同，可能致使微滲部分擴大，以至于熱網循環式滲入高背壓凝汽器疏水中，從而導致高背壓凝汽器沖洗困難，并且凝結水溫度越高，凝結水水質越差。

建議逐支檢查換熱器的焊接部位，泄露部位及時補焊。

(2)快速升溫導致水質惡化原因分析。由于機組背壓的快速升高，引發凝結水溫度的快速升高，導致空冷島上所沉積的大量灰塵、雜質在溫度急劇升高的作用下，被沖洗至凝結水中，以至于凝結水水質惡化嚴重。

建議提升機組背壓時，應盡可能的緩慢提高背壓，按0.1℃/min的凝結水溫升速度來提升背壓，而且凝結水溫度每升高3℃，穩定48小時后確定機組水質穩定后再繼續提高機組背壓，使得空冷島上沉積的雜質緩慢進入凝結水系統，在精處理過濾器和連排的聯合處理下，凝結水水質變化不大，盡可能將凝結水溫度提升對機組水汽品質的影響降至最低。

(3)優化過濾器陰陽樹脂比例，使其適應機組水質的變化。進行現場試驗，適當增加過濾器鋪膜劑量與漿料中樹脂粉的比例，以提高交換陰離子的能力；同時注意漿料訂貨與保存周期，防止陰樹脂粉污染；嚴格按監測標準控制入廠漿料質量，避免鋪膜后導致爐水氫導率大幅上漲，而增加鍋爐的排污量。

(4)縮小粉末樹脂過濾器濾芯的過濾精度，提高粉末樹脂過濾器濾芯的工作溫度，恢復正常的截污能力一般常用的粉末樹脂過濾器濾芯過濾精度為5μm，其工作溫度一般為0～60℃。根據機組工況的調整，要求縮小濾芯的過濾精度，提高工作溫度。運行實踐表明，使用新的過濾器濾芯，將其過濾精度改為3μm，工作溫度改為0～80℃，可以保證在凝結水溫度升高的工況下，濾芯的截污能力不下降，從而確保精處理過濾器的出水水質。

6 結語

綜上所述，通過全面分析得出空冷機組增設高背壓凝汽器后，熱力系統中水汽品質惡化的原因所在，并在原因分析清楚的基礎上，提出了相應的對策措施：首先應確保換熱器的焊接工藝，其次應緩慢提升機組背壓，盡可能將空冷島上雜質緩慢沖洗下來，然后通過優化過濾器陰陽樹脂比例，使其適應機組水質的變化，另外從縮小粉末樹脂過濾器濾芯過濾精度和提高粉末樹脂過濾器濾芯工作溫度方面也提出了相應的改進措施。

運行實踐表明：通過上述改進措施的順利實施，可以有效降低高背壓供熱凝汽器投運后對機組水汽品質的影響，確保高背壓供熱凝氣器的順利投運和機組的安全穩定運行。

經計算，整個供熱期內，使用高背壓供熱凝汽器機組比普通抽氣供熱機組，平均可降低煤耗15g/kWh，按供熱期發電量約為8.4×107kWh計算，可節約標煤1260噸，按每噸標煤570元計算，可折合人民幣71.82萬元。由此可見，使用高背壓供熱凝汽器，成為北方供熱發電機組節能降耗新的方向，值得廣泛推廣。

趙亞偉(1961—),女 ,副研究員職稱,山西省科技情報研究所。