達(dá)海華

(甘肅大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332)

火力發(fā)電機(jī)組傳統(tǒng)的化學(xué)清洗管道方式存在工藝復(fù)雜、清洗成本高、污染環(huán)境、易造成管道腐蝕泄漏、須停機(jī)清洗等缺點(diǎn)，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代發(fā)電設(shè)備高效、環(huán)保與長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。針對(duì)此現(xiàn)狀，熱力系統(tǒng)在線清洗技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。近年來，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多臺(tái)300 MW及300 MW以上機(jī)組采用在線清洗技術(shù)進(jìn)行管道清洗。

1 機(jī)組熱力系統(tǒng)在線清洗原理

熱力系統(tǒng)在線清洗利用鍋爐、汽輪機(jī)等熱力設(shè)備在帶負(fù)荷正常運(yùn)行狀態(tài)下，加入清洗劑，使設(shè)備去垢、防腐蝕，發(fā)電機(jī)組安全、高效運(yùn)行。在線清洗技術(shù)為非溶解性清洗，其通過特種清洗劑作用于腐蝕產(chǎn)物和垢層，產(chǎn)生滲透、擠壓、剝落等界面效應(yīng)，使垢層和腐蝕產(chǎn)物變成微細(xì)粉末并逐步脫落。脫落的微細(xì)粉末分散、懸浮于水和蒸汽中，通過鍋爐定排、連排系統(tǒng)排出熱力設(shè)備之外。除了清除垢層，它還可以防止結(jié)垢物質(zhì)在受熱面上沉積，能在金屬表面形成致密鈍化膜，使金屬進(jìn)入鈍態(tài)，從而使基體金屬得到保護(hù)。特種清洗劑在高溫環(huán)境中的揮發(fā)物與在高溫高壓無氧環(huán)境中的部分分解產(chǎn)物，隨水汽介質(zhì)貫穿于整個(gè)熱力系統(tǒng)，使過熱器、再熱器的氧化物緩慢還原而逐步粉化脫落；部分清洗劑隨蒸汽直達(dá)汽輪機(jī)，從而使汽輪機(jī)系統(tǒng)也得到清洗。

某電廠采用的在線清洗劑為OLCA-1，該藥劑溶解于水后pH值大于8，不會(huì)對(duì)金屬造成酸性腐蝕。藥劑中的活性成分可改善汽、液2相的流體動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，使蒸汽膨脹做功過程穩(wěn)定、均勻，從而減少液相出現(xiàn)時(shí)的不可逆損失，降低蒸汽凝結(jié)時(shí)誘導(dǎo)流動(dòng)引起的葉片振動(dòng)(斷裂)危險(xiǎn)。同時(shí)，因藥劑中的活性成分能大大減小水滴生成尺寸及水滴表面張力，既可減少在滑參數(shù)停機(jī)過程中濕蒸汽區(qū)前移所帶來的沖擊腐蝕，又可保持汽輪機(jī)動(dòng)、靜葉片潔凈、光滑，使汽輪機(jī)始終工作在高效率狀態(tài)。在機(jī)組運(yùn)行過程中，用專用加藥設(shè)備將OLCA-1經(jīng)給水管道加入熱力系統(tǒng)即可。由于該廠給水加藥泵出口管上設(shè)有十八胺停爐保護(hù)加藥接口，因此可通過該接口利用停爐保護(hù)加藥溶液箱及高壓泵將清洗劑加入熱力系統(tǒng)內(nèi)，該操作簡(jiǎn)便且不需要購(gòu)買專用加藥設(shè)備。給水管道加藥點(diǎn)在除氧器下水管上。

清洗劑在熱力系統(tǒng)中的流程如下：除氧器下水管→給水泵→高壓加熱器→省煤器→汽包→四周水冷壁→低壓過熱器→高壓過熱器→汽輪機(jī)高壓缸及葉片→低壓再熱器→高壓再熱器→汽輪機(jī)中低壓缸及葉片→凝汽器管汽側(cè)→凝結(jié)泵→軸封冷卻器→低壓加熱器→除氧器。

鍋爐水側(cè)的垢層和腐蝕產(chǎn)物微細(xì)粉末通過連排和定排方式排出熱力設(shè)備；鍋爐蒸汽系統(tǒng)和汽輪機(jī)系統(tǒng)的垢層和腐蝕產(chǎn)物微細(xì)粉末通過凝汽器熱井排污和給水管道上的濾網(wǎng)截留等方式排出。

2 機(jī)組熱力系統(tǒng)在線清洗步驟和方法

2.1 總體方案

在機(jī)組檢修前1～2個(gè)月，分階段由少到多將清洗劑加入熱力系統(tǒng)，在機(jī)組運(yùn)行過程中完成清洗。由于該電廠為首次進(jìn)行在線清洗，制定了加藥控制表，如表1所示。

2.2 準(zhǔn)備工作

(1) 檢查清洗劑加藥系統(tǒng)正常備用。

(2) 對(duì)清洗劑進(jìn)行數(shù)量、質(zhì)量、性能檢測(cè)。該藥品正常外觀為淺綠色黏稠液體，灼燒殘?jiān)淮笥?.001 %，pH值8.5～10.0(1 %水溶液)。

(3) 化學(xué)監(jiān)督各儀器、儀表、分析試劑正常投運(yùn)或備用，排煙溫度、再熱蒸汽出口溫度監(jiān)控系統(tǒng)正常投運(yùn)。

(4) 確定清洗質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確定清洗后割管位置。在檢修期間割管取樣時(shí)將待割管兩邊的鰭片用切割機(jī)割開，保證管樣不因進(jìn)行熱割而失真。

(5) 確定清洗效果對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)，做好清洗前管樣表面狀況記錄。

(6) 為防止清洗下來的垢層等產(chǎn)物堵塞凝結(jié)水入口濾網(wǎng)造成機(jī)組斷水，清洗前將凝結(jié)水入口濾網(wǎng)由80目更換為20～30目，以確保機(jī)組運(yùn)行安全。

2.3 配藥

配藥比例為，藥品：除鹽水=1:(10～20)。向藥箱加除鹽水至藥箱容積的2/3，然后加藥30～60 kg(20 kg/桶)，再輕微攪拌2～3 s(切忌長(zhǎng)時(shí)間劇烈攪拌，以免產(chǎn)生大量泡沫)。

2.4 分階段加藥操作

(1) 加藥操作盡量安排在白天，加藥前解列凝結(jié)水精處理高速混床；停運(yùn)水汽在線電導(dǎo)率表，解列連排；檢查加藥系統(tǒng)連接正常，加藥門已開啟。

(2) 啟動(dòng)加藥泵將藥品從給水泵入口加入熱力系統(tǒng)，加藥時(shí)間控制為1 h。

(3) 藥品可分幾次配制加入，加藥結(jié)束后向系統(tǒng)加除鹽水20 m in沖洗管道。

(4) 加藥2 h后調(diào)整連排開度大于15 %，流量控制在10～15 t/h；排污操作盡量安排在鍋爐最低負(fù)荷時(shí)。各階段具體加藥、連排調(diào)整、定排及連排全開時(shí)間安排如表1所示。

(5) 為了保護(hù)儀表電極不受高濃度清洗藥品的影響，加藥前將所有電導(dǎo)率表退出運(yùn)行，加藥3 h后再投入運(yùn)行，進(jìn)行水汽品質(zhì)監(jiān)測(cè)。

表1 加藥控制及排污

2.5 化學(xué)監(jiān)督

(1) 機(jī)組加藥期間，水汽常規(guī)取樣分析項(xiàng)目、頻率不變，增加Fe指標(biāo)檢驗(yàn)：運(yùn)行班每天4次(03:00，09:00，15:00，21:00各1次)；化學(xué)試驗(yàn)班每天09:00取樣分析凝結(jié)水、給水、爐水、飽和蒸汽、過熱蒸汽、再熱蒸汽Fe含量。

(2) 其他常規(guī)取樣分析項(xiàng)目、頻率不變。

(3) 在線清洗過程中爐水pH值控制要求比較嚴(yán)格，控制目標(biāo)為(9.6±0.1)，而正常情況下為(9.5±0.2)；爐水電導(dǎo)率控制在小于40 μS/cm；給水pH值控制在(9.5±0.1)；其他各項(xiàng)監(jiān)督指標(biāo)均按機(jī)組正常運(yùn)行控制。

2.6 割管檢查

清洗結(jié)束后，利用機(jī)組停運(yùn)檢修時(shí)間，對(duì)水冷壁、省煤器進(jìn)行割管檢查。管樣最好帶焊口，長(zhǎng)度不小于1 000 mm。割管時(shí)必須冷割，不得用乙炔氣進(jìn)行熱割，不得污染管樣內(nèi)壁，并對(duì)汽包內(nèi)部進(jìn)行表面檢查。

2.7 注意事項(xiàng)

(1) 加藥期間必須嚴(yán)密關(guān)注水汽品質(zhì)，特別是凝結(jié)水、給水和爐水。在凝汽器泄漏導(dǎo)致凝結(jié)水硬度超標(biāo)時(shí)，須適當(dāng)加大排污并在藥箱中補(bǔ)加適量的Na3PO4，控制含量在2～5 mg/L，pH值在9.3～10.0，并進(jìn)行查漏。泄漏消除后要求硬度恢復(fù)到正常范圍。若凝結(jié)水或給水硬度不小于2 mmol/L，應(yīng)立即降負(fù)荷檢漏除漏，以確保在線清洗的效果。

(2) 如果爐內(nèi)有酸性雜質(zhì)進(jìn)入水汽系統(tǒng)導(dǎo)致pH值小于8.5，應(yīng)迅速查明原因。同時(shí)要減小負(fù)荷，加大排污，加入NaOH，迅速將pH值升高到9.5～10.0后運(yùn)行24 h，然后調(diào)整到優(yōu)化控制范圍。若同時(shí)出現(xiàn)凝汽器泄漏，給水硬度超標(biāo)，則在加大排污的同時(shí)加入NaOH和Na3PO4，以防結(jié)垢加重。

(3) 隨著藥品的加入，垢層會(huì)逐步脫落，垢層中所含成分會(huì)影響水汽的品質(zhì)，如電導(dǎo)率、Cu，F(xiàn)e，Na，SiO2指標(biāo)均會(huì)增大。因?yàn)榇藭r(shí)設(shè)備正處于保護(hù)性清洗狀態(tài)，所以不會(huì)引起結(jié)垢和腐蝕，但由于垢層的脫落并分散在爐水中，可能會(huì)使?fàn)t水透明度下降，因此必須加大排污。

(4) 機(jī)組停運(yùn)后應(yīng)對(duì)水汽流動(dòng)緩慢、清洗物不易被排掉的部位進(jìn)行清理，如省煤器入口聯(lián)箱等。

(5) 機(jī)組重新啟動(dòng)時(shí)，鍋爐上滿水后應(yīng)將爐水全部放掉，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底沖洗，然后再上水投運(yùn)。

(6) 在線清洗過程中要保證定期排污質(zhì)量，防止定排管路堵塞。每次定排工作結(jié)束后，值長(zhǎng)、機(jī)組長(zhǎng)要認(rèn)真分析定排前后1～24號(hào)定排電動(dòng)門閥體溫度變化情況，判斷1～24號(hào)定排管路的暢通情況。發(fā)現(xiàn)個(gè)別管路堵塞時(shí)，應(yīng)對(duì)相應(yīng)管路手動(dòng)排污1次并測(cè)溫，若仍不暢通應(yīng)及時(shí)處理。定排管路處理好后，應(yīng)手動(dòng)補(bǔ)排污1次，同時(shí)進(jìn)行閥體測(cè)溫，檢驗(yàn)暢通情況并做好記錄。

(7) 及時(shí)監(jiān)視凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)差壓、凝結(jié)水泵電流、凝結(jié)水泵出口壓力及凝結(jié)器水位的變化，發(fā)現(xiàn)凝汽器熱井水位逐漸上升時(shí)要及時(shí)切換凝結(jié)水泵，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

(8) 嚴(yán)密監(jiān)視前置泵入口濾網(wǎng)差壓、前置泵入口壓力、除氧器水位以及汽泵出口流量。發(fā)現(xiàn)前置泵入口濾網(wǎng)差壓逐步升高時(shí)，要及時(shí)分析，采取啟動(dòng)電泵、停運(yùn)汽泵等措施，來隔離汽泵水側(cè)以清掃入口濾網(wǎng)。

3 機(jī)組熱力系統(tǒng)在線清洗效果

3.1 清洗效果檢查

該電廠于2011年在4號(hào)機(jī)大修前1個(gè)月對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行了在線清洗工作，待機(jī)組停運(yùn)后，在大修時(shí)的化學(xué)檢查中對(duì)各熱力設(shè)備的結(jié)垢、積鹽、腐蝕狀況進(jìn)行了詳細(xì)檢查，具體如下。

(1) 割開水冷壁下聯(lián)箱A，B兩側(cè)手孔，檢查其內(nèi)部呈鋼灰色，無金屬氧化物沉積。

(2) 割管檢查水冷壁管內(nèi)壁有黑色薄層疏松水垢，質(zhì)軟；管樣經(jīng)酸洗去垢后，內(nèi)壁光滑，無明顯腐蝕。

(3) 檢查省煤器入口聯(lián)箱手孔有大量金屬沉積物，取樣檢查多為在線清洗后剝落沉積的腐蝕產(chǎn)物。

(4) 割管檢查省煤器入口管內(nèi)表面為灰褐色，表面覆蓋有一部分紅褐色附著物，沒有鼓包、剝皮等腐蝕現(xiàn)象。

(5) 割管檢查省煤器出口管樣表面呈黑灰色，表面覆蓋的鐵的氧化物結(jié)垢較致密、光滑，沒有鼓包、剝皮等腐蝕現(xiàn)象。酸洗去掉腐蝕產(chǎn)物后，基本沒有腐蝕坑點(diǎn)，且較入口管少。

(6) 割管檢查高溫過熱器內(nèi)壁附著的氧化皮致密、光滑，但強(qiáng)度不高，部分有脫落現(xiàn)象；氧化皮外層呈鋼灰色，內(nèi)表面呈黑褐色，無明顯腐蝕點(diǎn)。

(7) 在此次大修熱力設(shè)備割管檢查中，發(fā)現(xiàn)各種腐蝕產(chǎn)物和垢層有明顯脫落清除現(xiàn)象；汽輪機(jī)揭缸檢查，葉片上基本上沒有積鹽現(xiàn)象；水冷壁、省煤器管樣垢層有明顯的脫落和剝離現(xiàn)象。

3.2 清洗效果分析

該電廠于2010年4月對(duì)4號(hào)機(jī)組進(jìn)行了B級(jí)檢修，2011年7月對(duì)該機(jī)組熱力系統(tǒng)實(shí)施了在線清洗，而后進(jìn)行了A級(jí)檢修，2013年7月進(jìn)行了B級(jí)檢修，3次檢修割管檢查結(jié)果如表2所示。

表2 4號(hào)機(jī)鍋爐結(jié)垢速率 g/m2·a

通過對(duì)水冷壁、省煤器管3次結(jié)垢量檢查的結(jié)果看，對(duì)機(jī)組實(shí)施在線清洗后，清除、剝離了熱力設(shè)備上沉積的結(jié)垢層和氧化皮，結(jié)垢量有明顯的減少。由于該電廠是首次嘗試進(jìn)行在線清洗，所以在加藥量控制上相對(duì)比較保守，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同類其他300 MW機(jī)組可適量增大加藥量，以達(dá)到更好的清洗效果。

4 結(jié)束語

火力發(fā)電廠在機(jī)組運(yùn)行中實(shí)施在線清洗，不但對(duì)熱力設(shè)備能起到清洗剝離垢層、腐蝕產(chǎn)物的作用，更具有優(yōu)良的阻垢效果，減緩了結(jié)垢速率，大大提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。相對(duì)于傳統(tǒng)的化學(xué)清洗，在線清洗具有明顯的先進(jìn)性，具體如下。

(1) 傳統(tǒng)化學(xué)清洗屬于周期性的被動(dòng)清洗，需要停機(jī)進(jìn)行，不僅影響經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。而在線清洗屬于經(jīng)常性主動(dòng)清洗，可以隨時(shí)進(jìn)行，不需要停機(jī)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(2) 在線清洗把對(duì)金屬表面的清洗、保護(hù)工作融為一體，清洗過程中可在金屬表面形成致密鈍化膜，清洗和保護(hù)同時(shí)進(jìn)行。而傳統(tǒng)化學(xué)清洗使金屬表面變得活化、粗糙，更易被腐蝕。

(3) 傳統(tǒng)化學(xué)清洗主要是鍋爐水側(cè)的清洗，只能進(jìn)行局部清洗，局限性強(qiáng)。在線清洗的范圍是全系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽輪機(jī)、過熱器、再熱器的清洗，涵蓋了所有熱力設(shè)備。

(4) 傳統(tǒng)化學(xué)清洗是溶解性除垢，在溶垢的同時(shí)也溶解和腐蝕金屬，而且個(gè)別材質(zhì)對(duì)清洗介質(zhì)敏感性較高(例如不銹鋼、奧氏體鋼)，易受到損傷。在線清洗是非溶解性除垢，清洗介質(zhì)不會(huì)溶解和腐蝕金屬，所有的金屬材料都能得到保護(hù)。

(5) 傳統(tǒng)化學(xué)清洗需要龐大的臨時(shí)系統(tǒng)，清洗工藝較為復(fù)雜，有工期要求，有清洗材料和設(shè)備損耗，且有大量廢液排放，不利于環(huán)保。而在線清洗簡(jiǎn)單易行，無工期要求，無廢液排放和材料設(shè)備損耗，更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。

1 曹長(zhǎng)武，宋麗莎，羅竹杰，等．火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2005．