葛雪靜,徐錦影,宋敬霞
(1.國華寧海電廠,浙江 寧海 315612;2.西安熱工研究院有限公司,西安 710032)
浙江國華寧海電廠1-4號(hào)機(jī)組鍋爐為上海鍋爐廠制造的亞臨界一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐,型號(hào)SG-2028/17.5-M908。汽機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司和美國西屋公司合作制造的600 MW亞臨界、中間再熱式、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī),型號(hào)N600-16.7/537/537。發(fā)電機(jī)型號(hào)QFSN-600-2。
1-4號(hào)機(jī)組汽包爐水均采用低磷酸鹽處理,具體控制指標(biāo)為 pH 值(25℃)9.0~9.7(標(biāo)準(zhǔn)值)、9.3~9.6(期望值); 磷酸根(PO43-)≤1 mg/L; 氯離子(Cl-)≤0.5 mg/L;電導(dǎo)率(DD)<20 μS/cm。
4號(hào)機(jī)組于2006年11月建成投產(chǎn),在2009年3月檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)高壓缸葉片存在積鹽現(xiàn)象。經(jīng)分析,鹽類主要元素為鈉和磷,判斷為蒸汽攜帶磷酸鹽所致,因此于2010年5月將4號(hào)機(jī)組鍋爐爐水改為氫氧化鈉處理。
近年來,爐水磷酸鹽處理引起的腐蝕、結(jié)垢、積鹽問題逐年增多,尤其是亞臨界參數(shù)汽包爐,因鍋爐熱負(fù)荷較高,磷酸鹽隱藏傾向增加,水冷壁管存在酸性腐蝕、沉積速率增加的隱患;蒸汽中鹽類攜帶量增加時(shí),存在過熱器、汽輪機(jī)積鹽的風(fēng)險(xiǎn)。為避免這些影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問題,開始采用爐水氫氧化鈉處理技術(shù)。氫氧化鈉除了能維持pH值外,還可以抑制氯離子對(duì)氧化膜的破壞,爐水采用氫氧化鈉處理的特點(diǎn)如下:
(1)有效防止水冷壁受熱面的酸性腐蝕。徹底消除磷酸鹽隱藏現(xiàn)象,避免酸式磷酸鹽與水冷壁反應(yīng)而造成的酸性腐蝕破壞;同時(shí)由于氫氧根對(duì)維持水冷壁金屬表面氧化膜的完整性以及修復(fù)膜的缺陷有積極作用,能夠抑制氯離子對(duì)水冷壁管的腐蝕破壞。
(2)減緩水冷壁的結(jié)垢速率。由于磷酸鹽存在隱藏風(fēng)險(xiǎn),使酸式磷酸鹽與氧化鐵的反應(yīng)產(chǎn)物沉積在水冷壁高熱負(fù)荷區(qū),增加了水冷壁的沉積物量,最終導(dǎo)致腐蝕加劇。但NaOH不會(huì)發(fā)生隱藏,在局部沉積的概率也較低。
(3)減少蒸汽鹽類攜帶,降低過熱器、汽輪機(jī)的積鹽。爐水加藥量降低,含鹽量減少,爐水品質(zhì)優(yōu)良,蒸汽中鹽類攜帶量相應(yīng)大大降低,避免了鹽類在過熱器和汽輪機(jī)上的沉積。
因此,實(shí)施爐水氫氧化鈉處理技術(shù)可有效避免水冷壁管的酸性腐蝕破壞,避免過熱器積鹽造成的超溫爆管,避免汽輪機(jī)積鹽造成的效率降低等問題,提高機(jī)組運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
爐水在磷酸鹽處理工況下的品質(zhì)查定結(jié)果見表1。
查定結(jié)果表明,爐水含鹽量較高,電導(dǎo)率一般為 6~8 μS/cm, 磷酸根含量為 0.3~0.6 mg/L,氯離子含量超過150 μg/L。爐水氫電導(dǎo)率較高的主要原因是含有較多磷酸根。2010年5月17日,爐水停止加磷酸鹽,并開大鍋爐排污,爐水磷酸根、氫電導(dǎo)率均明顯下降。
從2010年5月19日開始,將4號(hào)機(jī)組爐水加藥改為氫氧化鈉,具體配藥濃度為:1個(gè)藥箱(容積約2 m3)內(nèi)溶解分析純氫氧化鈉125 g。對(duì)爐水各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析監(jiān)測,具體結(jié)果見表2。
改為氫氧化鈉處理后,爐水pH值、Cl-含量、氫電導(dǎo)率均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi),且爐水含鹽量降低,電導(dǎo)率一般為4~6 μS/cm,鈉含量不超過0.2 mg/L,Cl-含量不超過50 μg/L,氫電導(dǎo)率不超過 1 μS/cm。
要充分發(fā)揮爐水氫氧化鈉處理的技術(shù)優(yōu)勢,使?fàn)t水處理達(dá)到最佳運(yùn)行工況,還需要對(duì)爐水加藥工藝、鍋爐排污量及汽水品質(zhì)各項(xiàng)控制指標(biāo)進(jìn)行研究。通過試驗(yàn),結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求及4號(hào)機(jī)組的設(shè)備狀況,最后確定鍋爐爐水實(shí)施氫氧化鈉處理的控制指標(biāo)如下:pH值9.0~9.7(期望值9.2~9.5); 電導(dǎo)率(SC)<10 μS/cm; 氫電導(dǎo)率(CC)<1.5 μS/cm(期望值<1.0 μS/cm); 氯離子(Cl-)<0.2 mg/L(期望值<0.15 mg/L); 鈉離子(Na+)<0.3 mg/L(期望值<0.2 mg/L)。
表1 爐水采用低磷酸鹽處理時(shí)的水質(zhì)查定結(jié)果
表2 爐水采用氫氧化鈉處理后的水質(zhì)查定結(jié)果
圖1 爐水磷酸鹽處理時(shí)過熱蒸汽鈉含量隨負(fù)荷變化情況
圖2 爐水氫氧化鈉處理時(shí)過熱蒸汽鈉含量隨負(fù)荷變化情況
圖1、圖2為4號(hào)鍋爐爐水處理方式改變前后的過熱蒸汽鈉含量隨負(fù)荷變化曲線,可以看出,爐水改為氫氧化鈉處理后,由于含鹽量降低,過熱蒸汽品質(zhì)明顯改善,在負(fù)荷變化期間,鈉離子含量沒有出現(xiàn)短暫上升現(xiàn)象,有效避免了過熱器與汽輪機(jī)的積鹽隱患。
自從4號(hào)鍋爐爐水改用氫氧化鈉處理后,機(jī)組熱力系統(tǒng)各項(xiàng)汽水指標(biāo)得到明顯改善,爐水加藥量減少,含鹽量明顯降低,pH值控制穩(wěn)定,鍋爐排污率有所下降,蒸汽鹽類攜帶降低,解決了低磷酸鹽處理存在的問題,證明了氫氧化鈉處理方式的可行性,提高了鍋爐與汽輪機(jī)效率,取得了節(jié)能降耗的顯著效果。
[1]DL/T 805.3-2004火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則:第3部分 汽包鍋爐爐水氫氧化鈉處理[S].北京:中國電力出版社,2005.
[2]DL/T 805.2-2004火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則:第2部分 鍋爐爐水磷酸鹽處理[S].北京:中國電力出版社,2005.
[3]GB/T 12145-2008火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.