燃气-蒸汽联合循环发电机组水汽品质监督和加药控制

李和平

(湖南华菱涟源钢铁有限公司能源中心,湖南娄底 417009)

1 前言

燃气-蒸汽联合循环发电机组利用高炉、焦炉煤气燃烧发电，是钢铁企业循环经济的重要方法，排放的烟气中几乎没有二氧化硫产生，烟气中的NOx排放很低，一般为20×10-6左右，有效的保护环境，改善环境质量。同时，其热功转换效率比同等容量的常规锅炉蒸汽单循环发电装置高出约10%。可实现企业资源优化配置，降低企业能耗和生产成本，增加企业的经济效益和市场竞争能力。湖南华菱涟源钢铁股份有限公司2009年通过煤气平衡新建二套CCPP（2×50MW）发电站。

2 系统概况

2.1 机组介绍

湖南华菱涟源钢铁股份有限公司燃气轮机联合循环发电机组由燃气轮机、蒸汽轮机、发电机和余热锅炉组成。机组最大出力50MW。燃机采用MHⅠ的M251S，汽轮机型号LZN22-5.88/（0.4），为双压、单轴、单缸、冲动凝汽式机组，余热锅炉国内配套，为DELTAK双压、卧式、无补燃、自然循环锅炉。余热锅炉基本参数见表1。

表1 余热锅炉基本参数

2.2 燃气-蒸汽联合循环发电机组水汽监督

(1)燃气-蒸汽联合循环发电机组补给水设计为RO+混床工艺，除盐水加氨调节pH值，由发电站外部水站提供。给水没有除氧器，补水进入凝结器，低压给水采用氨-联氨处理，高低压汽包炉水设计采用磷酸盐处理。

(2)余热锅炉高低压均设计连续排污和定期排污。

(3)发电站汽水在线取样分析和给水、炉水处理采用DCS调节。

(4)机组没有设化学运行人员，中晚班主要由锅炉运行人员进行化学监控，对化学在线仪表的准确性和给水、炉内水处理加药控制的稳定性依赖性强。

3 余热锅炉水汽控制指标制定

燃气-蒸汽联合循环机组启停快速，对水系统水质影响大。国家标准没有专门的燃气-蒸汽联合循环发电机组水汽质量标准，这就需要结合国标和制造厂标准制定出一套合适的控制标准来执行，保证机组的安全经济运行。

3.1 高低压汽包炉水制造厂设计均采用磷酸三钠处理，根据余热锅炉二个不同压力等级的汽包和水汽系统特点，低压炉水是高压锅炉的给水和过热蒸汽减温水，实际控制中取消低压汽包炉内磷酸盐处理。

3.2 外部除盐水站用户多，包括转炉汽化炉用水、烧结余热锅炉用水和燃气-蒸汽联合循环余热锅炉用水，水质波动较大，水质控制指标主要为pH、硬度、SiO2。

燃气-蒸汽联合循环发电机组水汽控制标准见表2所示。

表2 燃气-蒸汽联合循环发电机组水汽控制标准

4 余热锅炉给水、炉内水处理控制与应用

4.1双压余热锅炉给水联氨处理

4.1.1 系统组成及功能简要描述

余热锅炉低压给水联氨处理实现远程和就地操作两种功能，系统由贮液罐、溶液罐、计量泵、卸液泵、配液泵、配液计量箱、控制器、变频器、DCS控制系统等组成一套加药控制单元（系统图见图1）。

图1 给水联氨加药系统示意图

计量泵一用一备，配变频调速马达，并有手动调节装置。控制面板可以实现远程、就地转换，同时可以控制加药泵的起停。就地模式启动后按默认频率运行，远程模式由DCS进行控制。

4.1.2 加药的特性分析和投加

系统影响给水联氨含量的主要因素有给水流量、低压给水含氧量、加药量，在加药控制过程中系统模型的参数是一个变数而非常数，变量参数越少，则控制指标越稳定。

加药量调试在通过长时间的试验后，固化了每次配制的浓度和计量泵行程，调节以输出频率控制。

4.2 双压余热锅炉汽包炉水处理

4.2.1 系统组成及功能简要描述

余热锅炉低压炉水是高压锅炉的给水和过热蒸汽减温水，取消低压炉水磷酸盐处理。

高压汽包炉水处理实现远程和就地操作两种功能，系统由溶液箱、计量泵、控制器、变频器、DCS控制系统等组成一套加药控制单元（系统图见图2）。

图2 高压炉水加药系统示意图

计量泵一用一备，配变频调速马达，并有手动调节装置。控制面板可以实现远程、就地转换，同时可以控制加药泵的起停。就地模式启动后按默认频率运行，远程模式由DCS进行控制。

4.2.2 加药的特性分析和投加

影响炉水磷酸盐含量的因素主要有给水量、给水残余硬度、排污量和加药量等，锅炉正常运行中主要变量是排污量和加药量，并且相互影响。

加药量调试在通过长时间的试验后，固化了每次配制的浓度、计量泵行程，调节以输出频率控制。

4.2.3 炉内水调质方法

外供除盐水站制水工艺为RO+混床，外供用户多且低、中、高压标准用户共用，同时RO系统受成本影响脱盐率下降，除盐水受有机物污染，根据制造厂设计投加磷酸三钠处理炉水，炉水pH值指标pH＜9，炉水具有侵蚀性。项目投产时通过反复试验确定投加混合溶液R＝3.47。

5 实际应用效果

5.1 水汽运行数据

随意抽取典型连续运行数据如图3～图6（2012年4月数据）。

图3 联氨控制曲线表

图4 磷酸盐控制曲线

图5 低压给水、炉水p H控制曲线

图6 炉水电导率控制曲线

从日常水汽运行数据分析，机组整个水汽系统能维持在一个较好的状态，pH维持9.0以上。运行时其它指标较好，蒸汽阳电导率0.15～0.5 μS/cm，蒸汽 Na+＜2 μg/kg，SiO2=1～3 μg/kg。

5.2 大修时状态检查

2013年1月1#CCPP机组大修,汽轮机揭盖检查转子照片，叶面表面干净无腐蚀与结垢现象。

6 结论

6.1 经过3年多的运行，2013年1月机组大修解体检修，检查锅炉汽包、凝汽器、汽轮机叶片表面干净，没有腐蚀和结垢现象，效果较好，运行实践证明燃气-蒸汽联合循环机组水汽控制标准是合理的。

6.2 锅炉给水、炉水处理调节方便，可操作性强，调质方法能满足水汽监督指标的要求，运行数据基本稳定。

6.3 在炉水pH控制方面大修后通过管理和技术措施期望控制在9.5左右。