超临界新机组高加汽侧系统的化学清洗

冯礼奎，于志勇

（浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

超临界新机组高加汽侧系统的化学清洗

冯礼奎，于志勇

（浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

高加汽侧系统化学清洗对提高新建机组给水品质和降低锅炉结垢风险有重要作用。以乐清电厂1号机组为例，介绍了高加汽侧清洗方式和控制要点。根据高加汽侧系统特点和设备结构特点，高加汽侧系统宜采取碱洗+水冲洗方式清洗。清洗过程控制关键点是防止固态杂物和清洗液在汽侧系统沉积和残留。水质跟踪监测及对比结果表明，汽侧系统清洗对提高新机组高加疏水水质效果明显，高加汽侧系统采取碱洗工艺清洗安全、可行、有效。

超临界机组；高压加热器；汽侧系统；化学清洗

1 清洗的必要性

炉前系统清洁度不够是众多新投产超（超）临界机组锅炉结垢和汽轮机叶片积盐速率偏高的重要原因。高压加热器（简称高加）汽侧系统作为炉前热力系统的重要组成部分，系统中留存的腐蚀产物、泥砂等杂物对结垢积盐的“贡献”不可小视，受系统特点和运行方式限制，汽侧系统与水侧相比杂物更容易进入锅炉，使锅炉面临结垢风险：

（1）高加汽侧系统在投运前不能进行人工清理或冷、热态水冲洗，系统内杂物只能在机组热态运行过程中被疏水逐渐携带进入水系统。

（2）正常情况下高加疏水回收到除氧器，疏水不经精处理系统处理直接进入锅炉。虽然也可以经事故疏水管临时回收到凝汽器再经精处理系统处理或直接外排，但处理水量受到凝汽器相关参数限制。

（3）高加汽侧投入通常是在机组达到一定负荷之后，对于超临界锅炉一般已经转直流状态运行，锅炉排污关闭，热负荷较高，疏水所携杂质进入锅炉后无法排出，而在锅炉内沉积的可能性很高。随着机组负荷升高，疏水携带杂质能力增强，锅炉结垢风险大增。

新机组都采取化学清洗方式提高炉前热力系统清洁度，通常炉前系统清洗重点在水侧系统，高加汽侧系统因为系统复杂、清洗困难，或被认为影响有限等原因不被列入清洗范围，而是通过制造、安装过程中的管理来保证清洁度。对于超临界或更高参数机组，特别是设置双列高加系统的大容量机组，仅通过制造和安装阶段的保护措施来保证清洁度显然不够，从严格控制给水品质、降低锅炉结垢风险目的出发，对高加汽侧系统进行化学清洗是非常必要的。

2 清洗工艺

以乐清发电厂1号机组为例，高加为单列、3台串联，卧式布置，采用U型换热管，换热管材质为不锈钢，3台高加设计最大汽侧流量之和为300 t/h。高加汽侧清洗最大的困难是高加汽侧系统设备结构和管系复杂，清洗方案应充分考虑设备结构和管道布置特点，在保证设备安全的前提下确定合理的清洗工艺，设计合适的清洗系统，以达到最佳清洗效果。

2.1 清洗工艺选择

首次投用前热力系统中的杂物以泥砂、焊渣、金属氧化物和少量油脂为主。综合分析系统杂质类型、清洗安全性和操作可行性，确定高加汽侧系统采用碱洗+水冲洗工艺，不考虑酸洗工艺。

通过水冲洗将固态杂物带出，通过碱洗去除油脂、部分硅化合物以及疏松铁锈。不进行酸洗主要是考虑到高加汽侧酸洗有较大风险，首先高加汽侧系统结构复杂，与外界接口较多，且有多段U型管，难以确保酸洗期间相关设备完全隔离和死角不残留酸液；其次疏水管与加热器汽侧通流面积比疏水管要大得多，若要保证汽侧酸液流速，势必造成疏水管内流速过高，疏水管腐蚀速率难以控制；另外汽侧系统中表面积最大的换热管为不锈钢材质，基本无锈蚀。衡量酸洗的风险与效益，最终选择不进行酸洗，只进行碱洗。

2.2 清洗系统设计

设计清洗系统时将炉前水系统与高加汽侧整体考虑，根据高加汽侧及疏水管设计和布置，用临时管道将除氧器入口与1号高加事故疏水管连通，高加汽侧串入炉前清洗系统，如图1所示。

炉前清洗完整的碱洗循环回路为：除氧器水箱→汽泵前置泵→高加水侧→省煤器入口→临时管→凝泵出口管→低加水侧→临时管→高加汽侧→除氧器水箱。

图1 高加水、汽侧碱洗流程图

高加汽侧碱洗液走向为：5号低加水侧→1号高加危急疏水管→1号高加汽侧→疏水管→2号高加汽侧→疏水管→3号高加汽侧→疏水管→除氧器水箱。

清洗前将各加热器抽汽管上隔离阀和逆止阀完全关闭，防止清洗液或热蒸汽进入汽轮机，抽去疏水管上各调节阀阀芯以便提高清洗流量。

3 清洗工艺控制

3.1 碱洗前水冲洗

由于加热器汽侧无法进行人工清理，汽侧系统水冲洗时要特别考虑加热器内部构造对冲洗效果的影响，避免杂物在容器内沉积。图2为高加内部结构示意图，高加正常疏水从疏冷段引出，疏水引出口位置高出容器底部一段距离，事故疏水管口则在容器底部。要使容器内固态杂物能被冲洗水带出，冲洗过程中必须从正常疏水管进水，从事故疏水管排水。

图2 高加内部结构示意图

为保证除氧器水箱和高加汽侧承压安全，冲洗动力选择压力较低的凝结水输送泵。冲洗过程中不断变动流量加强水流扰动以提高冲洗效果，最大冲洗流量约500 t/h。

高加汽侧按如下方式进行冲洗：拆除3号高加至除氧器疏水管上逆止阀阀芯，除氧器水箱冲洗干净后由凝结水输送泵向除氧器上水至水箱满水，继续进水使冲洗水通过3号高加正常疏水管进入到3号高加。3台高加采取逐个冲洗方式，3号高加进水后从事故疏水管排放，反复进水、排水，直到排水澄清透明、无颗粒杂物后关闭事故疏水排放，冲洗水从2号高加正常疏水管进入到2号高加，同样方法将2号高加汽侧冲洗干净后再冲洗1号高加。最终串冲走向为：凝输泵→除氧器水箱→3号高加疏水管→3号高加→2号高加疏水管→2号高加→1号高加疏水管→1号高加→1号高加事故疏水管→凝汽器热井→排放。

3.2 碱洗过程控制

碱洗采用复合磷酸盐，高加汽侧与炉前水侧系统串联碱洗，碱洗过程中从提高碱液温度和循环流速两方面提高清洗效果，维持碱洗温度90～95℃，循环流量600 t/h（大于最大疏水流量），较高的温度和流速有助于管壁疏松附着物剥离。碱洗期间控制高加汽侧在满水状态，对碱液浓度、pH值、硅含量变化进行监测。

3.3 碱洗后水冲洗

碱洗后水冲洗是高加汽侧清洗过程中非常关键的一步，碱洗过程中产生的沉积物和残留碱液必须在此过程中得以清除，否则不仅达不到清除杂物目的，残留碱液还会成为新的污染物，影响机组启动后的疏水水质。

碱洗结束后先排尽汽侧系统碱液。采用除盐水进行冲洗，冲洗方式同碱洗前水冲洗一样，并特别注意控制加热器汽侧满水位。在水侧系统和除氧器冲洗合格后冲洗高加汽侧。冲洗合格标准为排水各项检测指标与进水接近，pH值7.0左右，钠离子小于10μg/L，铁离子小于10μg/L。

3.4 清洗后的保养

考虑高加汽侧备用时间较长、当地沿海气候环境特点和设备安装调试进度等因素，高加汽侧、水侧在清洗后均采用氨+联胺保养液进行湿法保护。将各高加汽侧注满保养液后隔离汽侧相连所有阀门，保持系统密封，保养期间定期监测pH值及联胺浓度，保养期间禁止相关设备的操作以保持系统密封性。

4 清洗效果

为判断高加汽侧清洗是否有效，对高加投运后的疏水水质进行了跟踪监测，并与同类型但未进行高加汽侧清洗的兰溪发电厂2号机组进行对比，疏水水质及变化趋势分别见表1、表2。

表1 乐清电厂1号机组高加疏水水质变化

表2 兰溪电厂2号机组高加疏水水质变化

从疏水水质改善速度来看，乐清1号机组高加疏水水质改善速度明显较快，汽侧连续运行48 h后疏水中铁、二氧化硅等监督指标达到基建阶段合格标准，而兰溪2号机组高加汽侧在运行96 h后疏水仍不能完全合格。比较高加投入初期的疏水水质，乐清1号机组高加疏水铁和二氧化硅指标要好于兰溪2号机组，但前者钠离子含量在投运初期一度上升到72μg/L，说明汽测系统碱洗后的水冲洗不够彻底，系统中有碱液残留。总体上比较，在高加气侧系统首次投运后疏水水质和水质改善速度方面，乐清1号机组表现明显好于兰溪电厂2号机组。

5 总结与建议

乐清电厂1号机组高加汽侧系统清洗的实施过程以及高加投运后的水质情况表明，高加汽侧系统采用碱洗清洗工艺是安全、可行的，对改善新机组投运后的高加疏水水质有明显效果，而且临时系统简单、清洗成本低，新机组通过这种简单有效的清洗方式，可以实现以少量的投入达到提升水汽品质、降低热力系统结垢和积盐风险的目的。

高加汽侧系统由于管道布置复杂，设备结构特殊，必须要在充分了解设备结构及管系特点的基础上确定合理的清洗工艺、操作方式和控制标准，并特别注意以下几点：

（1）在不能保证酸液有效循环、排放冲洗彻底和相连设备安全隔离的前提下不宜进行酸洗。

（2）充分考虑高加汽侧内部结构，制定的清洗方案要能够保证固态杂物不在加热器内部沉积。

（3）清洗过程最后一步水冲洗必须彻底，防止沉积物和清洗液在系统内残留成为新的污染源。

（4）重视基建期间汽侧系统备用保养，避免系统长时间暴露在空气中发生二次锈蚀。

[1]方庆安，叶春松.丰城电厂4号机组炉前系统化学清洗[J].热力发电，2002（2）∶64-66.

[2]傅敏.高压加热器的结构及运行[J].电站辅机，1995（4）∶16-20.

（本文编辑：陆 莹）

Chemical Cleaning of HP Heater Steam-side System for New Supercritical Units

Feng Li-kui，Yu Zhi-yong
（Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

Chemical cleaning of HP heater steam-side system plays an important role in enhancing the quality of feed water of new units and reducing the risk of boiler scale deposit.This paper introduces the method of steam-side cleaning for HP heater and control keypoints combined with the case of Unit 1 of Yueqing Power Plant.Alkali cleaning and water washing method is suitable for it based on the characteristics of the HP heater steam-side system and equipment structure.The key point for cleaning control is to prevent the solid matter deposit and cleaning agent residue.It indicates that steam-side system cleaning is effective in improving the quality of HP heater drainage of new units and the alkali cleaning is safe,feasible and effective based on the resultofwater quality monitoring and comparison.

supercritical units；HP heater；steam-side system；chemical cleaning

TM621.8

B

1007-1881（2010）09-0050-04

2010-01-25

冯礼奎(1977-)，男，湖北广水人，工程师，从事发电厂化学与环保专业试验研究工作。