超临界直流机组启动冲洗过程分析与探讨

田磊

摘 要：对河南某新投产350MW超临界直流炉机组临修后启动过程的化学监督进行分析，发现启动冲洗流程存在缺陷，冲洗过程部分数据超标。对超标原因进行分析，并针对该机组情况，对启动冲洗过程及化学监督提出建议。

关键词：超临界机组 直流锅炉 启动冲洗 化学监督 控制

中图分类号：TK227.7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-009-03

1 引言

机组化学监督贯穿在机组启动、运行及停备的整个阶段，而机组启动过程是水汽品质等化学监督指标最为恶劣的阶段。机组启动期间实施全面的化学监督是非常必要和重要的，否则，对机组安全经济稳定运行会造成极大影响。但是，目前电力市场竞争加剧，各发电企业尽量缩短机组启动时间，尽快带上负荷，致使机组启动期间的化学监督得不到足够的重视。

本文结合河南省内某350MW超临界直流炉机组临修后启动冲洗过程的分析，对如何做好机组启动冲洗及启动过程化学监督管理进行分析与探讨。机组启动期间的化学监督是全过程的监督工作，在启动过程中，化学监督的范围、内容、对象不断地发生变化，一般可分为冷态冲洗、热态冲洗、汽轮机冲转、并网及正常监督等阶段。

2 概述

河南省内某350MW机组于2011年11月通过168h试运投产，2012年9月6日开始实施弱氧化处理加氧转化，2012年10月18日-11月13日，机组临时停机。按生产计划和调度要求，机组于11月13日18：10开始水冲洗，除氧器水温50℃，进行冷态冲洗。14日8：00转入热态冲洗，14日12：07机组并网。机组启动冲洗过程中，部分技术监督数据超标，延长水汽品质合格时间，机组经济性、安全性收到很大影响。因此，有必要查明原因，采取措施，做好机组启动过程化学监督工作。

3 冲洗系统分析

3.1 理想的冲洗系统

理想的水冲洗系统应具备以下几方面条件：

（1）冲洗水加药（氨）调节及其监控系统，防止腐蚀产物溶解度增大。

（2）分段大流量小循环冲洗，将疏松颗粒物等充分冲起，以利排出系统；这里特别指凝汽器和除氧器间由旁路形成的循环冲洗系统。

（3）分段排放设计，及时排出冲起的疏松颗粒物，防止进入下游。

3.2 该机组冲洗系统的不足

（1）该机组冲洗由热水井补入，无加氨和监测设计，因此最初补入凝汽器热水井内的除盐水不能加氨调节。

（2）机组除氧器溢、放水管道未设计连接至锅炉侧疏水扩容器，而是连接至凝汽器疏水扩容器，继而进入凝汽器热水井。

（3）该机组只能在除氧器上水至一定液位后，启动电泵向锅炉上水冲洗，由汽水分离器底部向系统外炉侧排放。

3.3 冲洗系统分析

这种冲洗系统和方式，对整个系统进行水冲洗，流速较小。无法对凝汽器至除氧器之间给水系统单独进行充分冲洗和排放冲洗水，不能将此部分冲起的杂物和大颗粒冲洗出系统；必将凝汽器至除氧器给水系统内的腐蚀产物带入炉本体，引起省煤器入口含铁量升高，且数值波动大；控制不当或冲洗不充分时，带入的较大粒径腐蚀产物颗粒可能会在炉内发生沉积。

4 机组启动冲洗过程水质分析

机组启动时，按照运行规程分别进行了冷态冲洗和热态冲洗，冲洗过程中水样铁含量的变化如图1所示。

图1 启动冲洗过程中凝结水泵出口与省煤器入口含铁量变化曲线

由图1可见，在冲洗阶段，凝泵出口和省煤器入口的含铁量较高，且数值波动较大。对其原因，可分别作如下分析。

4.1 凝泵出口铁含量分析

在冷态冲洗阶段，凝泵出口铁含量由1500 g/L高含量迅速下降至300 g/L左右，但随着继续冲洗又达到一个1300 g/L高峰并再次下降。

4.1.1 凝泵出口铁含量偏高原因分析

（1）在冲洗过程中冲洗水加氨基本正常、充分，但加入点在精处理之后，不能加入凝结水补水中，不排除热水井补水加氨不足造成凝汽器系统表面铁氧化物溶解引起铁含量升高。

（2）水样明显黑褐色浑浊，含有大量颗粒物疑似腐蚀形成的铁氧化物。它们在含铁量测定的消化过程中可以溶解，应是形成高含铁量的最主要原因。

（3）冲洗过程中，凝泵流量明显大于凝汽器热水井补水流量，无小循环的连续冲洗必然引起水位下降，在水位过低时易引起热水井凝泵入口和补给水加入局部的较高流速甚至冲击，如果凝汽器底部残留有基建残留物及其停机、运行腐蚀产物，则会加剧凝泵出水浑浊，导致含铁量测定出现高值。

（4）当水位过低影响凝泵正常运行，被迫降低凝泵上水流量，形成间歇冲洗时，热水井水位不断升高，低水位的影响迅速消除，冲洗水中颗粒物迅速减少，测定含铁量随之必然迅速下降。

上述现象，可以确认热水井中残留物及停机、运行腐蚀产物的存在和水冲洗影响，是机组启动冲洗阶段凝泵出口铁含量偏高的原因。

4.1.2 凝泵出口铁含量规律波动分析

基于机组冲洗系统现状，在冷态冲洗前，凝汽器热井补水至高水位后启动凝泵向除氧器上水；待除氧器达到一定温度和水位后，再启动电泵向锅炉上水。冲洗中外排流量大于除盐水补水流量，所以凝汽器水位不断下降，低于报警值时便会减小冲洗流量，待凝汽器水位较高时再增大冲洗水流量。在热态冲洗中后期，改为闭式循环冲洗，凝汽器热水井内凝结水pH迅速碱化，同时投入凝结水精处理系统，有效截留凝结水颗粒物，凝泵出口含铁量迅速下降。当凝汽器水位较低时，凝汽器热井底部的未清理完的腐蚀产物颗粒会被除盐水冲刷起来，从而导致凝泵出口和省煤器入口含铁量有规律的波动。

4.1.3 并网后凝泵铁含量分析

机组并网运行后，各取样点铁含量见表1，进入正式运行后，蒸汽冷凝形成的凝结水可以稳定热水井水位并保持合格pH，水样颗粒物的存在和影响迅速消失，已有腐蚀产物的溶解也因pH上升抑制迅速下降，凝结水含铁量随之下降到正常值并保持平稳。

在精处理出口之后，由于更高的加氨量、pH，对铁氧化物的溶解抑制更为有利，同样表现为正常运行后，铁含量测定值迅速下降至正常值并保持稳定。此外硅含量也呈同样快速下降趋势，不排除也有含硅难溶物，和铁氧化物颗粒共存，机组并网后各取样点铁、硅含量下降趋势见图2。

机组热态冲洗及并网后的数据进一步证明，凝汽器热水井内存在基建残留物及其腐蚀产物并进入冲洗水，是冲洗阶段高铁含量的关键原因。

4.2 省煤器入口铁含量分析

省煤器入口含铁量与凝泵出口相似、同步波动，但省煤器入口较凝泵出口明显滞后。这是因为采取串联、直流冲洗方式，在冷态冲洗和热态冲洗前期未投运凝结水精处理，凝泵出口冲洗水直接到达省煤器出口，会明显携带凝结水中颗粒物，引起省煤器入口铁含量升高，另外凝泵出口冲洗水达到省煤器出口，需要先充满低加、凝汽器、高加，必然会引起滞后。

由省煤器入口铁含量峰对凝泵出口铁含量峰在滞后，可以确认其来源是凝结水携带的凝汽器热水井基建残留物及其腐蚀产物。

由省煤器入口铁含量的峰值和凝泵出口铁含量的峰值间的位置，结合低加、凝汽器、高加水容积，可以推断此段冷冲洗的平均流量和总水量，可以确认冲洗水量有限，并不充分，难免对冲洗效果产生一定影响。因此，在评价冲洗效果时，严谨的比较应与冲洗流量和总冲洗水量相结合。

在热态冲洗中后期，进行闭式循环冲洗，并投入凝结水精处理系统，进入除氧器的含铁颗粒物量大幅下降，同时还在除氧器中受到小循环高流量的有效稀释，出口颗粒物含量迅速下降，不仅迅速削减了省煤器入口铁含量测定值峰的高度，而且使其快速降至正常值并稳定。正常运行1周后首次腐蚀查定，机组各取样点水样铁含量见表2所示。

相对于其它水样含铁量的低水平，凝结水和给水含铁量稍高于标准，可能与初启动凝汽器和除氧器中疏松腐蚀颗粒剥落有关。

5 结论与建议

5.1 机组冲洗过程总结

此次机组启动过程中，凝泵出口及省煤器入口铁含量较高且出现周期性波动的主要原因是凝汽器热水井内存在基建残留物及其腐蚀产物，冲洗系统设计缺陷导致机组启动冲洗过程中残留物及腐蚀产物进入冲洗水。另机组启动过程操作和化学监督疏漏延长水质合格时间，主要包括：

（1）热态冲洗不充分。热态冲洗时间较短，约4～5h。机组14日并网前，11：40最后一次含铁量测定数据是：凝泵出口230 g/L，省煤器入口250 g/L。机组并网13：30首次含铁量测定数据是：省煤器入口25.06 g/L。

（2）精处理投运滞后。按照精处理的设计目的，应在机组启动冲洗过程中及时投入，截留颗粒物和其它形态的腐蚀产物。投入精处理后，铁含量下降很快，详见图3所示，虽然监测数据较少，仍可见明显的下降趋势。如能按照要求投入精处理高速混床运行，或再延长数小时热态冲洗，有希望获得理想冲洗效果。

（3）冲洗过程中加加氨量略显不足。机组启动冲洗过程应按照弱氧化性处理的各项优化要点（精处理出口一点加氨、电导率监控、目标值控制精准加氨）和规范控制进行上限加氨，进行水冲洗，提高冲洗阶段防腐性能。防止冲洗过程中，在pH和系统温度均较低的情况下，加速疏松沉积的剥落和铁的溶解。

5.2 机组未来启动建议

根据此次机组启动过程操作及冲洗各阶段水质情况，对机组未来启动及冲洗过程中化学监督提出几点建议：

（1）未来机组检修时，应重视凝汽器检查和彻底清理。

（2）未来机组启动时，按运行规程应分别进行冷态和热态冲洗分段冲洗排放，水质达标回收，避免高含量腐蚀产物随凝结水、给水进入炉内。先冲洗低加、除氧器，再冲洗高加及炉本体。应通过建立凝汽器与除氧器循环，进行大流量冲洗。按标准和规程，如水质较差，应换水冲洗；水质不合格，不应进入锅炉。水质合格后，才能启动电泵向锅炉上水。

（3）未来机组启动时，应坚持化学监督标准，水质执行GB/T 12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中控制量，保持充分热态冲洗时间。及时投入凝结水精处理，保障机组在整个启动过程中的水汽品质能迅速改善，同时减少不必要的排放。

（4）未来机组启动冲洗时，电导率上限控制一点加氨，目标pH为9.5，并尽快投入除氧器-凝汽器循环，提高冲洗阶段防护效果。

（5）机组启动过程中控制指标的测定尤其是铁的测量是极其重要的。铁含量的测定采用邻菲罗啉分光光度法，化验速度慢，影响机组启动过程中指标监控的及时性，应该找到合适的解决方法来提高铁含量的化验速度。建议更换新型化验设备，可较为快速的为机组是否可以进入下一启动城西提供有力的参考依据。

（6）机组并网后应继续监测铁含量，频率逐步降低，根据给水含铁量的变化来决定机组参数的变化。

参考文献：

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