李帆

摘要：天津大唐國際盤山發(fā)電廠3號機組第一次大修檢查時發(fā)現(xiàn)汽輪機轉子葉片和隔板靜葉片積鹽嚴重，垢樣成份分析結果表明，高壓級垢樣的主要成份是鈉鹽和磷酸鹽。進行鍋爐熱化學試驗后，確定了爐水磷酸根、PH值、機組負荷及其變化速率、鍋爐水位、汽包壓力等參數(shù)的最佳控制范圍，對于預防汽輪機積鹽起到了積極的作用。

關鍵詞：600MW亞臨界汽包爐 過熱蒸汽鈉含量 鍋爐熱化學試驗

1 機組概況

天津大唐盤山發(fā)電有限責任公司3號機組鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責任公司生產(chǎn)的HG-2023/17.6-YM4型亞臨界、強制循環(huán)燃煤汽包爐，汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司生產(chǎn)的N600-16.7/537/537-1型亞臨界、中間再熱、四缸四排汽單軸反動式凝汽汽輪機，發(fā)電機為哈爾濱電機有限責任公司生產(chǎn)的QFSN-600-2YH型“水-氫-氫”冷卻發(fā)電機。機組第一次大修檢查時，發(fā)現(xiàn)汽輪機轉子葉片和隔板靜葉片積鹽嚴重，垢樣成份分析結果表明，高壓級垢樣的主要成份是鈉鹽和磷酸鹽。為了保證該機組大修后運行過程中蒸汽的品質，改善汽輪機積鹽狀況以保證汽輪機熱效率，決定對3號機進行鍋爐熱化學試驗。

2 試驗目的

①確定能保證蒸汽品質的最優(yōu)爐水處理工況。②確定鍋爐在不同運行工況下的汽水品質變化規(guī)律，考察鍋爐內(nèi)部汽水分離裝置的工作效能。③考察蒸汽攜帶隨鍋爐運行參數(shù)變化的規(guī)律，進而優(yōu)化汽包運行水位控制范圍及水位變化速度、汽包壓力、負荷變化速度以及排污量等鍋爐運行控制參數(shù)。④分析并確定影響蒸汽品質的其它因素。

3 試驗內(nèi)容

①鍋爐爐水磷酸鹽濃度對蒸汽品質影響試驗。②爐水磷酸鹽平衡點試驗。③鍋爐負荷及其變化速度對蒸汽品質的影響試驗。④汽包水位及其變化速率對蒸汽品質的影響試驗。⑤汽包壓力對蒸汽品質的影響試驗。

4 試驗結果與分析

4.1 鍋爐爐水磷酸鹽濃度對蒸汽品質的影響 本試驗采用鍋爐磷酸鹽加藥系統(tǒng)，將爐水磷酸鹽根含量分別控制在0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L，在每個濃度水平運行期間，可利用NaOH調(diào)整爐水的pH值在規(guī)定的范圍內(nèi)。當爐水磷酸鹽根含量穩(wěn)定在控制點以后，維持爐水磷酸鹽根含量并穩(wěn)定運行4～6小時。

試驗條件：機組負荷：550MW～600MW；汽包壓力：額定壓力；汽包水位：-50mm；鍋爐連續(xù)排污維持在正常運行時的開度（0.5%～1.0%）；爐水pH控制在9.5～9.7。

試驗發(fā)現(xiàn)：

①鍋爐保持額定工況運行，當爐水磷酸鹽濃度≤0.5mg/L時，飽和蒸汽鈉含量在1.0μg/Kg左右，在標準期望控制范圍（<3.0μg/Kg）。②鍋爐保持額定工況運行，當爐水磷酸鹽濃度>0.5mg/L時，飽和蒸汽鈉含量明顯增長；在1.0mg/L爐水磷酸鹽濃度水平，飽和蒸汽鈉含量出現(xiàn)了超過標準期望控制值的現(xiàn)象（<3.0μg/Kg）；在1.5mg/L爐水磷酸鹽濃度水平，飽和蒸汽鈉含量超出了標準期望控制范圍（<3.0μg/Kg）；在2.0mg/L爐水磷酸鹽濃度水平，飽和蒸汽鈉含量超出標準控制范圍（<5.0μg/Kg）。所以在固有的汽水分離性能條件下，爐水磷酸鹽含量越大，飽和蒸汽鈉含量越大。為保證蒸汽品質，爐水磷酸鹽濃度宜控制在0.5mg/L以下。③過熱蒸汽鈉含量低于飽和蒸汽鈉含量，過熱器中有鈉鹽沉積。根據(jù)不同鈉鹽在過熱器中的沉積性能的不同，分析認為沉積的鈉鹽是Na3PO4。

4.2 爐水磷酸鹽平衡點試驗 鍋爐爐水磷酸鹽濃度對蒸汽品質影響試驗完畢后，以5MW/min的速度將負荷降至300MW，同時將爐水磷酸鹽濃度穩(wěn)定在1.8～2.5mg/L范圍內(nèi)，30min后停止加藥泵，關閉鍋爐連續(xù)排污；緩慢升負荷，要求在2h左右將負荷從300MW升至600MW，并在600MW負荷下穩(wěn)定6～8h；再將負荷從600MW降至300MW，時間在2h左右，并在300MW負荷下穩(wěn)定2h；最后升至600MW。

在本階段試驗中，給水和凝結水水質均在控制標準范圍內(nèi)，水質比較穩(wěn)定，DDH<0.1μs/cm，爐水pH值在9.60～9.80范圍內(nèi)。通過試驗，確定爐水磷酸根濃度平衡點為0.40mg/L。下圖是整個平衡點試驗過程中爐水磷酸根濃度隨鍋爐負荷和連排開度變化而變化的示意圖。

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4.3 鍋爐負荷及其變化速度對蒸汽品質的影響 將爐水磷酸鹽濃度控制在平衡點濃度（0.40mg/L）以下，pH值控制在9.3～9.5，調(diào)整汽包水位在正常運行范圍內(nèi)，汽包連排正常開度，機組在80%負荷以上穩(wěn)定運行，水汽品質良好并穩(wěn)定。將機組負荷以12MW/min的速度從600MW降至300MW，并在300MW負荷穩(wěn)定運行1個小時，然后再以相同速度升至600MW，并穩(wěn)定運行至少2小時。再分別按6MW/min、9MW/min的負荷升降速度進行上述試驗。

試驗發(fā)現(xiàn)，當爐水采用平衡磷酸鹽處理工況時，鍋爐保持額定工況運行可以保證飽和蒸汽品質達到合格水平；當鍋爐以一定速度升負荷時，會使飽和蒸汽鈉含量產(chǎn)生波動，有時會出現(xiàn)超標現(xiàn)象。負荷增長速度越塊，飽和蒸汽鈉含量越容易超標。說明在鍋爐負荷劇烈變動時，容易使汽、水分離效果變差，引起飽和蒸汽機械攜帶能力增長。

4.4 汽包水位及其變化速率對蒸汽品質的影響 本試驗是在爐水磷酸鹽濃度為1.8～2.5mg/L水平穩(wěn)定運行期間進行的，爐水pH值控制在9.6～9.8，調(diào)整汽包水位在正常運行范圍內(nèi)，汽包連排正常開度，機組在80%負荷以上穩(wěn)定運行，水汽品質良好并穩(wěn)定。

試驗發(fā)現(xiàn)，當水位以20mm/min的速度波動時，在降水位或升水位的過程中，飽和蒸汽鈉出現(xiàn)了較大波動和超標現(xiàn)象，而且波動幅度越大，超標時間越長越不易在短期內(nèi)恢復到合格水平，進而影響過熱蒸汽品質。

汽包水位的變動引起汽、水分離效果變差，會使蒸汽帶水量增加，對蒸汽品質影響嚴重。而且在相同的水位變動速度下，水位變動幅度越大，越不利于汽、水分離，蒸汽帶水量明顯增加。但當水位穩(wěn)定時，在-50mm、-150mm、+100mm三個水位點，對飽和蒸汽品質影響不大。

4.5 汽包壓力對蒸汽品質的影響 將爐水磷酸鹽濃度控制在平衡點濃度以下，pH值控制在9.4～9.7，調(diào)整汽包水位在正常運行范圍內(nèi)，汽包連排正常開度，機組滿負荷穩(wěn)定運行，水汽品質良好并穩(wěn)定。將汽包壓力分別控制在18.0MPa、18.5MPa、18.8MPa下，每個階段穩(wěn)定2小時。

在本階段試驗中，給水和凝結水水質均在控制標準范圍內(nèi)，水質比較穩(wěn)定，DDH<0.1μs/cm，爐水pH值在9.30～9.50范圍內(nèi)。

試驗發(fā)現(xiàn)，隨著汽包壓力的波動式增長，飽和蒸汽鈉含量相應地也呈波動式增長。當汽包壓力從18.0MPa增大到18.8Mpa時，飽和蒸汽鈉含量也相應地從1.00μg/kg增長到2.77μg/kg，但在控制標準范圍內(nèi)，說明因汽包壓力的增大引起蒸汽溶解攜帶鈉鹽的效應有所增大，但不至于對蒸汽品質造成嚴重影響。經(jīng)計算，當汽包壓力在18.2～18.47Mpa范圍內(nèi)變化時，飽和蒸汽鈉的溶解攜帶系數(shù)在0.04%～0.12%之間。當鍋爐額定負荷正常運行時，汽包壓力一般控制在17.95～18.40Mpa，在這個壓力水平，蒸汽溶解攜帶鈉鹽的水平較低，不會對蒸汽品質造成實質性的影響。

5 結論

通過試驗，得出的最佳爐水控制指標范圍及鍋爐運行參數(shù)：

爐水磷酸根濃度控制范圍：0.2～0.4mg/L；DD≤10μS/cm。

爐水pH值控制范圍：9.30～9.50。

鍋爐負荷變化速度控制范圍：≤9MW/min。

鍋爐水位：-100～-50mm；水位變化速率應控制在20mm/min以下。

汽包壓力：<18.50MPa。

機組在爐水最佳控制指標范圍內(nèi)和上述運行參數(shù)下運行，可保證蒸汽鈉含量≤3.0μg/kg；在負荷波動時飽和蒸汽鈉含量≤5.0μg/kg。

參考文獻：

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