潘麗娜，張 鑫

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東 煙臺(tái) 261441）

0 引言

火電機(jī)組給水處理普遍采用氨水提高汽水pH值的方式，結(jié)合其他方法，防止熱力系統(tǒng)鋼材腐蝕。隨著機(jī)組負(fù)荷的增大，普通氨水品質(zhì)難以滿足超超臨界機(jī)組對(duì)汽水品質(zhì)的要求，已出現(xiàn)機(jī)組因氨水雜質(zhì)含量高造成汽水系統(tǒng)鐵含量高的現(xiàn)象，影響機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 氨水品質(zhì)差原因分析

某公司2臺(tái)1 000 MW超超臨界機(jī)組給水采用OT加氧處理方式，如圖1所示。加氨水調(diào)整pH至9.0～9.2防止系統(tǒng)鋼材腐蝕，通過(guò)每周1次測(cè)定給水、蒸汽含鐵量觀察系統(tǒng)腐蝕情況。

GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》［1］規(guī)定：對(duì)于過(guò)熱蒸汽壓力大于18.3 MPa的直流爐，給水和蒸汽鐵離子質(zhì)量濃度不大于 5 μg/L。 2013年 1月至 2015年 1月，1號(hào)、2號(hào)機(jī)組汽水含鐵量合格率低下，導(dǎo)致機(jī)組結(jié)垢嚴(yán)重，1號(hào)機(jī)組水冷壁結(jié)垢速率0.022 mm/a，高壓缸積鹽率0.011 mm/a，增加煤耗 1.57 g/kWh；2 號(hào)機(jī)組水冷壁結(jié)垢速率0.025 mm/a，汽輪機(jī)葉片積鹽率0.011 mm/a，增加煤耗1.24 g/kWh，結(jié)垢情況如圖2～3所示。

圖1 汽水加氨水系統(tǒng)

圖2 1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)高壓葉片結(jié)垢

圖3 2號(hào)組汽輪機(jī)低壓葉片結(jié)垢

從電廠氨水儲(chǔ)存罐取樣，對(duì)庫(kù)存氨水進(jìn)行化驗(yàn)：ρ（SiO2）≤120 μg/L；c（YD）=1.5 μmol/L；ρ（Na＋）=0.85 mg/L；φ （Cl-）=0.003 1%。 氨水質(zhì)量不符合GB /T 631—2007 《化學(xué)試劑 氨水》［2］的要求，致使大量腐蝕因子進(jìn)入機(jī)組汽水系統(tǒng)，腐蝕系統(tǒng)鋼材，造成汽水系統(tǒng)含鐵量大。

1.1 運(yùn)輸罐車

與廠家及司機(jī)確認(rèn)，使用氨水專用配貨罐車進(jìn)行運(yùn)輸，從現(xiàn)場(chǎng)罐車中取存樣，有濃烈刺激性氣味，定性分析為氨水。從化工廠裝入罐車前取樣化驗(yàn)氨水：ρ（SiO2）≤109 μg/L；c（YD）=1.32 μmol/L；ρ（Na＋）=0.86 μg/L；φ（Cl-）=0.003 0%。 裝罐后取樣化驗(yàn)氨水：ρ（SiO2）≤116 μg/L；c（YD）=1.48 μmol/L；ρ（Na＋）=0.908 μg/L；φ（Cl-）=0.003 9%。 可見(jiàn)運(yùn)輸罐車清潔程度差也造成了氨水污染。

1.2 廠家生產(chǎn)氨水所用水質(zhì)

從生產(chǎn)氨水的某化工廠取樣化驗(yàn)其生產(chǎn)氨水所用的水質(zhì)：ρ（SiO2）≤138 μg/L；c（YD）=1.8 μmol/L；ρ（Na＋）=960 μg/L；ρ（Cl-）=1 090 μg/L。

由此可見(jiàn)，運(yùn)輸罐車清潔度差和廠家生產(chǎn)氨水所用水質(zhì)不合格，是造成電廠氨水品質(zhì)差的主要原因。

2 脫硝液氨用于汽水加氨系統(tǒng)可行性分析

基于以上分析，直接向汽水系統(tǒng)添加液氨，液氨是純凈物的NH3，尚未因配制水等原因而引入雜質(zhì)，用于鍋爐給水調(diào)節(jié)pH值，將大大減少腐蝕因子的引入。

液氨不需要單獨(dú)采購(gòu)，電廠脫硝過(guò)程中使用液氨，液氨罐存放于按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的氨區(qū)，安全性有保障。

在電廠加藥系統(tǒng)中采用液氨尚未見(jiàn)報(bào)道，如何從脫硝用液氨管道上引出一管路至水汽加藥間的配氨計(jì)量箱，并且確保安全可靠，是液氨加藥系統(tǒng)的難點(diǎn)。

3 汽水加液氨系統(tǒng)實(shí)施

3.1 安裝

從液氨罐與卸氨壓縮機(jī)之間管道引出液氨加藥管，沿廠房南墻和西墻架空敷設(shè)管道，如圖4所示。

圖4 汽水加液氨系統(tǒng)

3.2 氨水雜質(zhì)分析

汽水加液氨系統(tǒng)投運(yùn)后，液氨儲(chǔ)罐壓力1.0 MPa時(shí)，配制 2%氨溶液 4 m3，耗時(shí) 35 min。脫硝、化學(xué)運(yùn)行班組每2 h巡檢一次，氨區(qū)液氨儲(chǔ)罐壓力、氨氣檢漏儀無(wú)異常，水汽加藥間氨氣檢漏儀無(wú)異常，化學(xué)檢修班組連續(xù)10天檢查閥門(mén)、管道無(wú)泄漏。

從配氨計(jì)量箱取樣化驗(yàn)稀氨水雜質(zhì)含量，符合GB/T 631—2007《化學(xué)試劑氨水》分析純級(jí)別氨水要求和GB/T 12145 《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》對(duì)直流爐水質(zhì)量要求，見(jiàn)表1。

表1 脫硝液氨配制的氨水雜質(zhì)分析

4 應(yīng)用效果

脫硝用液氨在汽水加藥系統(tǒng)中應(yīng)用1年后，機(jī)組汽水平均鐵質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖5，平均鐵質(zhì)量濃度 分別為 1.5 μg/L、1.60 μg/L ，且 全部保 持 在GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》規(guī)定的期望值為3 μg/L以下，平均值為 1.59 μg/L，合格率為 100%。

圖5 汽水鐵質(zhì)量濃度散點(diǎn)圖

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 節(jié)能降耗

據(jù)資料，水冷壁結(jié)垢0.1 mm，鍋爐效率降低0.5%，高壓缸均勻積鹽0.08 mm，汽輪機(jī)效率降低3%。鍋爐效率每降低0.1%，煤耗增加0.3 g/kWh；汽輪機(jī)效率每降低0.1%，煤耗同樣增加0.3 g/kWh。

2016年10月，1號(hào)機(jī)組小修，水冷壁向火側(cè)結(jié)垢厚度0.016 mm，結(jié)垢速率0.006 mm/a。年結(jié)垢厚度較2014年1月改造以前減少了0.016 mm/a。相當(dāng)于煤耗減少0.24 g/kWh。汽缸未打開(kāi)，汽輪機(jī)積鹽未測(cè)量。

2016年5月，2號(hào)機(jī)組小修，水冷壁向火側(cè)沉積量為厚度0.019 mm，結(jié)垢速率為0.008 mm/a。年結(jié)垢厚度較2013年12月改造以前減少0.025-0.008=0.017（mm/a）。相當(dāng)于煤耗減少 0.255 g/kWh。汽缸未打開(kāi)，汽輪機(jī)積鹽未測(cè)量。

年發(fā)電總量為120億kWh時(shí)，則每年僅鍋爐熱效率提高可節(jié)約煤量為2 970 t，折算到廠標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格870元/t，每年節(jié)約的燃料費(fèi)用為258.39萬(wàn)元。

5.2 環(huán)保效益

節(jié)約燃料相應(yīng)的會(huì)降低污染物排放。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委節(jié)能減排相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際運(yùn)行情況分析，可減排二氧化碳（汽輪機(jī)節(jié)省能耗未統(tǒng)計(jì)）7781.4 t，減排有毒氣體二氧化硫252.45 t，減排氮氧化物219.78 t。

節(jié)省的脫硫費(fèi)用：處理1 t二氧化硫需要石灰石166.4元，則每年節(jié)省脫硫材料費(fèi)用為4.20萬(wàn)元。

節(jié)省的脫硝費(fèi)用：處理1 t氮氧化物需要0.423 t液氨，液氨 3 000 元/t，需催化劑 1 031 元/t，則每年節(jié)省脫氮氧化物材料費(fèi)為50.55萬(wàn)元。

合計(jì)節(jié)省環(huán)保費(fèi)用54.75萬(wàn)元。

5.3 節(jié)省藥品費(fèi)

采用外購(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%的氨水，每噸價(jià)格為4 500元，而液氨每噸為3 000元，每噸液氨可配4 t氨水。每年每臺(tái)機(jī)組要消耗30 t。每年可省112 500元，氨水加藥費(fèi)用可降低83%。采用新汽水加液氨系統(tǒng)，每年節(jié)省藥品費(fèi)用為22.5萬(wàn)元。

5.4 節(jié)省人工費(fèi)

采用新的液氨加藥系統(tǒng)可減少卸氨水、驗(yàn)收氨水、檢修維護(hù)的工作。

每年購(gòu)進(jìn)氨水5次，每次需要2個(gè)人工卸氨水0.5個(gè)工作日，化驗(yàn)室驗(yàn)收氨水需要2個(gè)人工，1.5個(gè)小時(shí)，每年檢修維護(hù)需要2個(gè)人工，2個(gè)工作日，1個(gè)人工每天工資400元，新的系統(tǒng)檢修維護(hù)需要2個(gè)人工，1個(gè)工作日，則年節(jié)省人工2.84萬(wàn)元。

5.5 初期設(shè)備投資少

在該公司二期建設(shè)中，采用新的液氨加藥系統(tǒng)，可精簡(jiǎn)機(jī)務(wù)系統(tǒng)，減少土地資源的占用。原氨水配藥系統(tǒng)初期設(shè)備、管道、閥門(mén)、人工等初期投資40萬(wàn)元，而現(xiàn)液氨系統(tǒng)管道、閥門(mén)、人工等初期投資僅2萬(wàn)元。則二期工程可減少初期投資38萬(wàn)元。

5.6 安全效益

垢是熱的不良導(dǎo)體，水冷壁管結(jié)垢，不僅影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重影響爐管安全性，造成垢下腐蝕，甚至?xí)鸨埽瑩p失不可估量。

汽輪機(jī)積鹽，不僅使機(jī)組的效率下降，而且增加推力軸承負(fù)荷，加速葉片腐蝕。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)普通氨水品質(zhì)難以滿足超超臨界機(jī)組對(duì)汽水品質(zhì)的要求，首次提出將脫硝用液氨配制成合適濃度的氨水加入電廠汽水系統(tǒng)，經(jīng)改造后檢驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到預(yù)期效果，對(duì)改造的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了論證。各電廠均投入了脫硝系統(tǒng)，本技術(shù)可應(yīng)用于所有電廠汽水加藥系統(tǒng)，具有較高的可移植性，不但安全性能高，而且提高汽水品質(zhì)效果顯著經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有推廣價(jià)值。