達海華

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

火力發(fā)電機組傳統(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、須停機清洗等缺點，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代發(fā)電設(shè)備高效、環(huán)保與長周期運行的要求。針對此現(xiàn)狀，熱力系統(tǒng)在線清洗技術(shù)應(yīng)運而生。近年來，國內(nèi)已經(jīng)有多臺300 MW及300 MW以上機組采用在線清洗技術(shù)進行管道清洗。

1 機組熱力系統(tǒng)在線清洗原理

熱力系統(tǒng)在線清洗利用鍋爐、汽輪機等熱力設(shè)備在帶負荷正常運行狀態(tài)下，加入清洗劑，使設(shè)備去垢、防腐蝕，發(fā)電機組安全、高效運行。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)物變成微細粉末并逐步脫落。脫落的微細粉末分散、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，使金屬進入鈍態(tài)，從而使基體金屬得到保護。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汽輪機，從而使汽輪機系統(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，不會對金屬造成酸性腐蝕。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)時的不可逆損失，降低蒸汽凝結(jié)時誘導(dǎo)流動引起的葉片振動(斷裂)危險。同時，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，又可保持汽輪機動、靜葉片潔凈、光滑，使汽輪機始終工作在高效率狀態(tài)。在機組運行過程中，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)有十八胺停爐保護加藥接口，因此可通過該接口利用停爐保護加藥溶液箱及高壓泵將清洗劑加入熱力系統(tǒng)內(nèi)，該操作簡便且不需要購買專用加藥設(shè)備。給水管道加藥點在除氧器下水管上。

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→汽輪機高壓缸及葉片→低壓再熱器→高壓再熱器→汽輪機中低壓缸及葉片→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)和汽輪機系統(tǒng)的垢層和腐蝕產(chǎn)物微細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 機組熱力系統(tǒng)在線清洗步驟和方法

2.1 總體方案

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

2.2 準備工作

(1) 檢查清洗劑加藥系統(tǒng)正常備用。

(2) 對清洗劑進行數(shù)量、質(zhì)量、性能檢測。該藥品正常外觀為淺綠色黏稠液體，灼燒殘渣不大于0.001 %，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。

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

(5) 確定清洗效果對照監(jiān)測點，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，以確保機組運行安全。

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(切忌長時間劇烈攪拌，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) 啟動加藥泵將藥品從給水泵入口加入熱力系統(tǒng)，加藥時間控制為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荷時。各階段具體加藥、連排調(diào)整、定排及連排全開時間安排如表1所示。

(5) 為了保護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)率表退出運行，加藥3 h后再投入運行，進行水汽品質(zhì)監(jiān)測。

表1 加藥控制及排污

2.5 化學(xué)監(jiān)督

(1) 機組加藥期間，水汽常規(guī)取樣分析項目、頻率不變，增加Fe指標(biāo)檢驗：運行班每天4次(03:00，09:00，15:00，21:00各1次)；化學(xué)試驗班每天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)取樣分析項目、頻率不變。

(3) 在線清洗過程中爐水pH值控制要求比較嚴格，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)；其他各項監(jiān)督指標(biāo)均按機組正常運行控制。

2.6 割管檢查

清洗結(jié)束后，利用機組停運檢修時間，對水冷壁、省煤器進行割管檢查。管樣最好帶焊口，長度不小于1 000 mm。割管時必須冷割，不得用乙炔氣進行熱割，不得污染管樣內(nèi)壁，并對汽包內(nèi)部進行表面檢查。

2.7 注意事項

(1) 加藥期間必須嚴密關(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，須適當(dāng)加大排污并在藥箱中補加適量的Na3PO4，控制含量在2～5 mg/L，pH值在9.3～10.0，并進行查漏。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。同時要減小負荷，加大排污，加入NaOH，迅速將pH值升高到9.5～10.0后運行24 h，然后調(diào)整到優(yōu)化控制范圍。若同時出現(xiàn)凝汽器泄漏，給水硬度超標(biāo)，則在加大排污的同時加入NaOH和Na3PO4，以防結(jié)垢加重。

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

(4) 機組停運后應(yīng)對水汽流動緩慢、清洗物不易被排掉的部位進行清理，如省煤器入口聯(lián)箱等。

(5) 機組重新啟動時，鍋爐上滿水后應(yīng)將爐水全部放掉，對系統(tǒng)進行徹底沖洗，然后再上水投運。

(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、機組長要認真分析定排前后1～24號定排電動門閥體溫度變化情況，判斷1～24號定排管路的暢通情況。發(fā)現(xiàn)個別管路堵塞時，應(yīng)對相應(yīng)管路手動排污1次并測溫，若仍不暢通應(yīng)及時處理。定排管路處理好后，應(yīng)手動補排污1次，同時進行閥體測溫，檢驗暢通情況并做好記錄。

(7) 及時監(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要及時切換凝結(jié)水泵，確保機組安全運行。

(8) 嚴密監(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，要及時分析，采取啟動電泵、停運汽泵等措施，來隔離汽泵水側(cè)以清掃入口濾網(wǎng)。

3 機組熱力系統(tǒng)在線清洗效果

3.1 清洗效果檢查

該電廠于2011年在4號機大修前1個月對熱力系統(tǒng)進行了在線清洗工作，待機組停運后，在大修時的化學(xué)檢查中對各熱力設(shè)備的結(jié)垢、積鹽、腐蝕狀況進行了詳細檢查，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，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。

(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4號機組進行了B級檢修，2011年7月對該機組熱力系統(tǒng)實施了在線清洗，而后進行了A級檢修，2013年7月進行了B級檢修，3次檢修割管檢查結(jié)果如表2所示。

表2 4號機鍋爐結(jié)垢速率 g/m2·a

通過對水冷壁、省煤器管3次結(jié)垢量檢查的結(jié)果看，對機組實施在線清洗后，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行在線清洗，所以在加藥量控制上相對比較保守，根據(jù)實踐經(jīng)驗，同類其他300 MW機組可適量增大加藥量，以達到更好的清洗效果。

4 結(jié)束語

火力發(fā)電廠在機組運行中實施在線清洗，不但對熱力設(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，大大提高了機組運行經(jīng)濟性。相對于傳統(tǒng)的化學(xué)清洗，在線清洗具有明顯的先進性，具體如下。

(1) 傳統(tǒng)化學(xué)清洗屬于周期性的被動清洗，需要停機進行，不僅影響經(jīng)濟性，而且對機組安全運行構(gòu)成威脅。而在線清洗屬于經(jīng)常性主動清洗，可以隨時進行，不需要停機，經(jīng)濟效益顯著。

(2) 在線清洗把對金屬表面的清洗、保護工作融為一體，清洗過程中可在金屬表面形成致密鈍化膜，清洗和保護同時進行。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，只能進行局部清洗，局限性強。在線清洗的范圍是全系統(tǒng)，實現(xiàn)了對汽輪機、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，在溶垢的同時也溶解和腐蝕金屬，而且個別材質(zhì)對清洗介質(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)不會溶解和腐蝕金屬，所有的金屬材料都能得到保護。

(5) 傳統(tǒng)化學(xué)清洗需要龐大的臨時系統(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、環(huán)保。

1 曹長武，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：中國電力出版社，2005．