朱善哲

（山東電力建設(shè)第三工程公司，山東 青島 266000）

0 前言

水城鋼鐵公司動力廠8#鍋爐為JG-135/3.82-Q型中溫、中壓自然循環(huán)鍋爐。其額定鍋爐爐水蒸發(fā)量（額定運(yùn)行出力）為135 t/h，額定運(yùn)行出力工況壓力為3.4 MPa。鍋爐給水采用加氨水調(diào)節(jié)，鍋爐爐水采用外加磷酸三鈉溶液處理。機(jī)組于2005年8月投產(chǎn)運(yùn)行。為了考查此鍋爐運(yùn)行出力工況條件、鍋爐爐水品質(zhì)對蒸汽化驗(yàn)品質(zhì)的影響[1]，2006年4月對8#鍋爐進(jìn)行了必要的熱化學(xué)試驗(yàn)。試驗(yàn)前按標(biāo)準(zhǔn)控制鍋爐爐水水質(zhì)指標(biāo)，即 SiO2≤ 0.7mg/L，PO43-=5 mg/L～12 mg/L、pH=9～11。

1 鍋爐爐水含鹽量對蒸汽化驗(yàn)品質(zhì)的影響試驗(yàn)

1.1 鍋爐爐水中含硅鹽量的臨界化驗(yàn)濃度

試驗(yàn)時維持汽包壓力數(shù)值在3.05 MPa～3.70 MPa，鍋爐蒸發(fā)量數(shù)值在117 t/h～129 t/h，機(jī)組運(yùn)行出力負(fù)荷在11.7 MW～12.9 MW，汽包水位在-52.12 mm～0 mm，鍋爐排污全部關(guān)閉。通過外部磷酸鹽加藥系統(tǒng)向汽包爐水中注入合格化驗(yàn)濃度的硅酸鈉溶液，以提升鍋爐爐水中的SiO2鹽化驗(yàn)濃度。試驗(yàn)過程中人工測定蒸汽Na+最高化驗(yàn)濃度為2 mg/L，一直合格。說明蒸汽攜帶Na+的量變化不大；鍋爐爐水SiO2含量在0.65 mg/L～0.95 mg/L時蒸汽的SiO2含量達(dá)到最大允許值，飽和蒸汽為5.8μg/L，過熱蒸汽為5 μg/L，蒸汽的品質(zhì)并沒有惡化，可以認(rèn)為：鍋爐爐水含鹽量升高時，并不會對蒸汽品質(zhì)產(chǎn)生很大影響；鍋爐爐水的一些指標(biāo)可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，不僅能保證蒸汽品質(zhì)，還能使鍋爐爐水系統(tǒng)免受腐蝕、結(jié)垢的影響[2]。

1.2 蒸汽對磷酸鹽溶解攜帶

在試驗(yàn)過程中使用逐步濃縮方法，將飽和蒸汽的取樣樣品逐步濃縮，再測量其磷酸根的鹽化驗(yàn)濃度。測試結(jié)果顯示：當(dāng)鍋爐爐水的磷酸鹽化驗(yàn)濃度達(dá)到最大18.8 mg/L時，蒸汽中磷酸根的含量在3.1 μg/L～4.3 μg/L，磷酸根的分配系數(shù)為0.16‰ ～0.23‰。

2 鍋爐運(yùn)行工況條件對蒸汽品質(zhì)變化的影響試驗(yàn)

2.1 鍋爐運(yùn)行負(fù)荷出力及出力變化速率對蒸汽化驗(yàn)品質(zhì)變化的影響

2.1.1 鍋爐運(yùn)行負(fù)荷出力對蒸汽化驗(yàn)品質(zhì)變化的影響

機(jī)組在額定負(fù)荷時，汽包壓力為3.4 MPa，鍋爐出力約135 t/h。 維持鍋爐爐水SiO2=0.47 mg/L～2.05 mg/L，在試驗(yàn)過程中，鍋爐按額定負(fù)荷出力的75%、80%、85%、90%、95%、100%、105%、100%、95%、90%、85%、80%、75%分梯度運(yùn)行鍋爐，每個負(fù)荷梯度保持運(yùn)行2 h，圖1、圖 2表明鍋爐運(yùn)行負(fù)荷出力試驗(yàn)時對飽和蒸汽化驗(yàn)品質(zhì)中Na、SiO2含量變化的影響；可見，在鍋爐負(fù)荷的各個水平試驗(yàn)過程中，飽和蒸汽Na、SiO2含量在正常允許范圍內(nèi)，都在水汽質(zhì)量控制指標(biāo)范圍內(nèi)。

2.1.2 負(fù)荷變化速率對蒸汽品質(zhì)的影響

維持鍋爐爐水SiO2=0.47 mg/L～2.05 mg/L；鍋爐負(fù)荷變化速率試驗(yàn)持續(xù)時間為20 min，在鍋爐升負(fù)荷與降負(fù)荷過程中，都按鍋爐最大的負(fù)荷變化速率5.2 t/min進(jìn)行；在試驗(yàn)過程中，鍋爐按額定負(fù)荷的105%、100%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%、105%設(shè)定鍋爐的運(yùn)行方式，每個階段維持2 min。在鍋爐負(fù)荷波動過程中，鍋爐爐水電導(dǎo)率波動也較大，含F(xiàn)e量持續(xù)升高，化驗(yàn)濃度在210 μg/L～280 μg/L，嚴(yán)重超標(biāo)，原因分析為負(fù)荷的變化使鍋爐受熱、蒸發(fā)及過熱區(qū)段前后移動，導(dǎo)致管內(nèi)的氧化鐵沉積。負(fù)荷波動對給水和鍋爐爐水系統(tǒng)的影響較大，即負(fù)荷快速變化會引起鍋爐爐水系統(tǒng)的腐蝕發(fā)生[2]。3月13～19日熱化學(xué)試驗(yàn)中，F(xiàn)e含量普遍增大，原因可能與之前機(jī)組因供氣量不穩(wěn)定和停運(yùn)保養(yǎng)不善有關(guān)。鍋爐負(fù)荷在19∶45為137 t/h，在19∶55降為90 t/h，屬于鍋爐負(fù)荷變化值較大的情況。在負(fù)荷變化的過程中，蒸汽SiO2的含量變化不大，始終低于3.7 μg/L；相應(yīng)的飽和蒸汽Na含量變化略有上升，有若干點(diǎn)的Na含量達(dá)到22 μg/L，說明負(fù)荷波動過程中蒸汽有少量帶水。該試驗(yàn)說明：負(fù)荷波動速率過大對蒸汽有少量影響，使蒸汽的Na含量升高，但是SiO2含量變化不大，在日常運(yùn)行過程中要避免負(fù)荷波動速率過大。

2.2 汽包水位對蒸汽品質(zhì)的影響

2.2.1 汽包水位對蒸汽品質(zhì)的影響

機(jī)組負(fù)荷維持在12 MW左右，鍋爐爐水pH在10.59～10.78，SiO2在 1.33 mg/L～2.37 mg/L，PO43-在 0～8.8 mg/L， 鍋爐爐水采用磷酸鹽加藥處理， 鍋爐排污全部關(guān)閉。汽包運(yùn)行水位按-85 mm、-65 mm、-45 mm、-25 mm、0 mm、25 mm、45 mm、65 mm、85 mm的梯度水平上運(yùn)行保持2 h，觀察記錄蒸汽化驗(yàn)品質(zhì)的變化情況。

圖3給出了汽包水位試驗(yàn)時對飽汽中SiO2、Na含量的影響， 由圖可知，飽和蒸汽SiO2含量始終在3.8 μg/L以下，在正常標(biāo)準(zhǔn)

圖1 爐鍋爐負(fù)荷試驗(yàn)飽和蒸汽Na+含量的變化

圖2 爐鍋爐負(fù)荷試驗(yàn)飽和蒸汽、過熱蒸汽SiO2含量的變化

范圍內(nèi)；蒸汽Na含量始終小于0.9 μg/L，SiO2、Na在正常標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；說明在汽包水位的各個階段中，蒸汽品質(zhì)都在正常范圍內(nèi)[2]。所以，鍋爐可以在-85 mm～85 mm的水位正常運(yùn)行，未導(dǎo)致蒸汽攜帶水分，運(yùn)行蒸汽的品質(zhì)不會變差。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 汽水分離效果分析

鍋爐蒸汽的污染結(jié)果是因蒸汽機(jī)械攜帶（水分的攜帶）和蒸汽的溶解攜帶（選擇性的攜帶）雜質(zhì)而造成的[3]。試驗(yàn)結(jié)果表明，汽包水位在-50 mm～-20 mm，水位變化的速率小于30 mm/min，鍋爐運(yùn)行出力負(fù)荷出力變化速率小于6.0 t/min時， 汽水分離（蒸汽和水）的分離有良好的效果。

圖3 鍋爐汽包水位試驗(yàn)時飽和蒸汽Na、SiO2的變化

鍋爐蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽對鹽類雜質(zhì)的溶解（即溶解性選擇性的攜帶）隨鍋爐蒸汽壓力的升高而逐步提升。試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)分析表明，在機(jī)組運(yùn)行出力工況正常和給水的水質(zhì)合格條件下，鍋爐爐水中SiO2化驗(yàn)溶解含量小于2.94 mg/L，可保持蒸汽的SiO2含量小于 22 μg/L。

3.2 鍋爐排污量和頻次分析

為了減少鍋爐爐水中的鐵、銅溶解性惡性雜質(zhì)的化驗(yàn)濃度含量和防止鍋爐爐水冷壁出現(xiàn)大比例結(jié)垢，確保機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定安全，必須確保一定量的連續(xù)排污量，并保持每周不少于一次的定期底部排污。

3.3 鍋爐爐水運(yùn)行控制指標(biāo)分析

除了鍋爐蒸汽和爐水的分離設(shè)施外，鍋爐爐水中惡性雜質(zhì)的化驗(yàn)濃度含量直接影響鍋爐產(chǎn)生蒸汽和水的分離效果[4]。為了防止加藥劑量過大或排污水量過小時，鍋爐爐水惡性雜質(zhì)化驗(yàn)濃度過高而導(dǎo)致蒸汽品質(zhì)逐步惡化的現(xiàn)象，應(yīng)該控制鍋爐爐水SiO2檢測含量小于2.94 mg/L。為了避免汽輪機(jī)關(guān)鍵部位葉片等積結(jié)磷酸鹽垢給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來危害，應(yīng)該最大程度地降低鍋爐爐水中磷酸鹽的化驗(yàn)濃度。機(jī)組正常時，鍋爐爐水磷酸根控制在1.0 mg/L～6.0 mg/L較適宜。要降低汽輪機(jī)葉片等關(guān)鍵部位金屬氧化物的沉積量。要最大程度地降低給水系統(tǒng)腐蝕雜質(zhì)量以減少鍋爐爐水中的含鐵量，從而減少蒸汽中溶解鐵的氧化物量。

4 結(jié)論

4.1 最佳鍋爐爐水和給水水質(zhì)指標(biāo)

當(dāng)鍋爐爐水采用磷酸鹽處理時，建議鍋爐爐水中的PO43-化驗(yàn)濃度最好維持在1 mg/L～6 mg/L，鍋爐爐水氫離子化驗(yàn)濃度pH值的合理區(qū)間應(yīng)控制在9.5～11。正常運(yùn)行機(jī)組時，控制鍋爐給水有較高的pH值，利于水和蒸汽系統(tǒng)的防腐效果，建議最好控制給水pH值區(qū)間在9.1～9.4。

4.2 鍋爐運(yùn)行工況

為了使蒸汽品質(zhì)穩(wěn)定，應(yīng)保持控制鍋爐的正常運(yùn)行工況在以下范圍。1）鍋爐的汽包水位在-85 mm～+85 mm，汽包水位變化速率小于35 mm/min變化速率對蒸汽品質(zhì)影響不大，蒸汽中的Na含量隨著汽包水位的提高而略有增大，但Na含量仍合格，但是汽包運(yùn)行的最佳水位范圍應(yīng)該是-50 mm～-20 mm。2）在額定運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)，為保證機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行，建議鍋爐負(fù)荷變化速率小于6 t/min。