双压余热锅炉煮炉方案的优化

李文学

(湖南涟源钢铁有限公司能源中心,湖南娄底417009)

双压余热锅炉煮炉方案的优化

李文学

(湖南涟源钢铁有限公司能源中心,湖南娄底417009)

介绍了一种与燃气轮机配套的双压余热锅炉的煮炉方法，强调煮炉过程中水位控制、给水泵和过热器保护的方法和重要性，并结合实际水质情况提出了一种煮炉优化建议。

余热锅炉;煮炉;水位控制;过热器

1 锅炉结构及热力系统简介

某厂型号为M251S燃机于2007年4月投运，为清除配套余热锅炉在运行中形成的水垢、腐蚀产物等沉积物，防止对锅炉产生垢下腐蚀和高温腐蚀，同时在锅炉汽水表面建立钝化膜，提高其防腐蚀的能力。决定于2014年3月燃机大修期间对其进行常规煮炉。因没有现成的煮炉设备和经验供选用，故自行设计了一套简单实用的煮炉方案，并取得了良好的效果。

1.1 锅炉主要参数

锅炉型号：Q427/571-76(9.6)-6.1(0.4)/485(210)额定蒸发量：高压76 t/h，低压9.6 t/h

额定蒸汽温度：高压485℃，低压210℃

额定蒸汽压力：高压6.1MPa，低压0.4MPa

生产厂家：德尔塔动力设备有限公司（原南京锅炉厂）

1.2 水汽系统流程

低压系统：

汽轮机热井→凝结水泵→给水加热器→除氧器→低压汽包→下降管→下联箱→低压蒸发器→低压汽包→低压过热器→汽轮机（补汽）

高压系统：

低压汽包→给水泵→高压省煤器→高压汽包→下降管→下联箱→高压蒸发器→高压汽包→过热器3→过热器2→减温器→过热器1→汽轮机（主蒸汽）

2 清洗范围及煮炉方法确定

2.1 设备状况

锅炉已运行七年，在锅炉年检中发现汽包结垢不严重，煮炉前检查高压汽包内壁有一层薄铁锈氧化物，汽水分界面下有一层约0.3～0.5 mm的盐垢，所以决定进行常规碱性煮炉。

2.2 清洗范围

根据DL/T794-2001《火力发电厂锅炉化学清洗导则》规定，结合本炉的特点，确定本次化学清洗的范围是：水冷壁、汽包、集中下降管及其连接管系。

2.3 清洗系统水容积

清洗系统水容积参数见表1。

表1 清洗系统水容积参数m3

2.4 升温升压及过热器的保护

燃气轮机和余热锅炉联为一个整体，余热锅炉起动升压的运行情况完全取决于燃机，无法人为控制。燃机满速空载时排烟温度为410℃左右，进高炉煤气量为6.0～6.5万m3/h，为额定负荷的40%左右，携带的热量很大，锅炉蒸发量大，开排气阀控制高压汽包压力为3.1～4.0 MPa，过热蒸汽温度为400～450℃左右，过热度160℃左右。过热器材质为15CrMoG合金高压锅炉管，耐温530～550℃,有资料表明在煮炉期间燃机空载运行共计10 h左右，为防止蒸汽携带碱液进入过热器，可考虑煮炉期间饱和蒸汽从汽包直接排放，隔离过热器干烧不会造成过热器损坏。但考虑到锅炉汽包只有一个DN50的手动排空阀，操作不方便，还须增加临时隔离过热器措施。加上过热蒸汽有较高的过热度，蒸汽带水的情况应该不严重，同时保证过热器内有蒸汽通过能更好地保护过热器。所以实际上采用过热器排空阀排汽，全开过热器疏水阀。

在煮炉期间对饱和蒸汽取样化验结果如表2（以步骤4，一次灭火闷煮时间段内化验数据为例，每两小时化验一次）。结果表明蒸汽品质合格，蒸汽带碱液不明显。但考虑到蒸汽携带的碱液在过热器内会很快浓缩，在管子弯头和焊缝过热区等残余应力较高的地方发生应力腐蚀，为保护过热器，在煮炉结束时对过热器用脱盐水冲洗干净。

表2 饱和蒸汽取样化验结果

图1 正常进水流程图

图2 煮炉期进水流程图

2.5 加药及给水泵保护

安装临时煮炉管道和循环泵工作量大，加上高压汽包在煮炉期间压力高，对循环泵的要求高，选型难，常规耐酸碱泵不能满足要求。决定在煮炉前通过拆开汽包安全阀用临时溶药箱将药溶解后一次性加入，对锅炉升温升压后通过自然循环方式使碱液在锅炉内循环。为保证煮炉过程中汽包正常液位，防止给水泵被碱液腐蚀和低压汽包内的药液通过给水泵打入高压汽包影响药液浓度，所以对进水系统（如图1）进行临时改造（如图2）。给水泵和凝结水泵参数如表3。

表3 水泵参数

煮炉期间将凝结水泵出水管与给水泵进水管串接，将凝结水泵出水阀和给水泵进水阀关闭，由两台凝结水泵运行的出水直接向给水泵供水，由凝结水泵回水阀自动控制凝结水泵的出水压力1.2 MPa，人工调节给水泵出水阀和回水阀开度控制向高压汽包和低压汽包的送水量。操作中注意两点：一是考虑到汽机热井容积较小，在煮炉前按汽轮机灌水试验要求将凝汽器灌满水并安排专人监视水位，防止热井水位波动大出现因热井补水不赢被迫停运给水泵和燃机的情况；二是须缓慢均匀调整给水泵的出水阀和回水阀防止进水压力突变造成给水泵气蚀。

燃机启动后维持3000 r/min空转（发电机不并网）运行5 h，分别由高、低压过热器排空阀控制蒸发量。从实际运行曲线可看出，燃机在定速运行过程中，高压汽包压力平均为3.65 MPa，最高压力为4.83 MPa，平均进水量为37 t/h，最大进水量为50 t/h，低压汽包压力平均为0.337 MPa，最高压力为0.43 MPa，平均进水量为6 t/h，最大进水量为13 t/ h，给水泵能满足要求。

3 煮炉过程及效果

3.1 煮炉步骤及主要内容

煮炉步骤及主要内容见表4。煮炉过程中应定期化验炉水水质，为确保炉水PO43-≥1000 mg/L，碱度≥90 mmol/L，一次性加药量可适当多一点。

3.2 煮炉过程中汽包压力变化趋势图

汽包压力变化趋势图见图3。

表4 煮炉步聚及主要内容

图3 汽包压力变化趋势图

3.3 煮炉过程中烟气温度和蒸汽温度变化趋势图

烟气温度和蒸汽温度变化趋势图见图4。

图4 烟气和蒸汽温度变化趋势图

以上趋势图均以步骤3和4时间段为例。3.4煮炉效果

炉水放尽后，打开汽包人孔门检查，原来的铁锈氧化物和盐垢均清洗干净，汽包内有少量沉积物，金属面无锈蚀，腐蚀率合格。符合煮炉要求。

4 煮炉优化建议

从本次煮炉期间炉水水质化验结果看，药剂溶解混匀需6～8 h，而后低压汽包炉水药剂浓度逐于稳定，高压汽包药剂浓度逐渐下降，说明药剂在发生反应。同时低压汽包排污水干净透明，高压汽包排污水呈黑色，说明低压系统比高压系统干净。煮炉期间炉水化验数据如表5（以步骤3和4时间段内化验数据为例，每两小时化验一次）。

表5 煮炉期间炉水化验数据

从数据看，双压锅炉的低压部分压力低，蒸发量少，低压炉水主要作为高压汽包的给水和高压过热蒸汽的减温水，运行压力和作用类似于高压式热力除氧器。水质对比如表6（取2014年1月平均值）。

表6 水质对比

从表6可看出：低压炉水和给水水质相差不大，一般不会结垢。同时结合锅炉年检时低压汽包内状况类同于热力除氧器水箱，未发现明显结垢。

基于以上理由，为今后煮炉提出如下优化建议：一般情况下只需对高压系统煮炉，将药品直接加入高压汽包，用正常进水方式进水，无需对进水系统改造。这样可节约进水系统改造和拆除费用3万元，可节约一半的煮炉药剂费和加药化验费1.5万元，使煮炉的直接费用降到原来的50%。更可观的是可节约因进水系统改造和拆除时间一天可创发电效益5万kW.h×24h×0.19元（燃机煤气发电1kW.h的平均效益）=22.8万元。

5 结论及注意事项

5.1 双压余热锅炉可随燃机同步启动进行煮炉，燃机定速空转不并网运行，通过过热器排空阀控制汽温汽压。在每次升温升压煮炉后停燃机闷煮一段时间。

5.2 在高低压系统同时煮炉过程中为保护给水泵不受碱液腐蚀，同时保证低压汽包的药液不通过给水泵打入高压汽包影响药液浓度，由凝结水泵直接向给水泵供水，由给水泵同时向两个汽包供水的方式能满足煮炉要求，在设备异常出现汽包低水位时可立即停止燃机运行保证设备安全。

5.3 煮炉过程中从以下几方面保护过热器：让蒸汽全部通过过热器排空阀排放；打开过热器疏水阀，及时排出冷凝水；控制好汽包液位，防止液位过高或泡沫过多使碱液进入过热器；在煮炉之后对过热器进行水冲洗，洗掉煮炉过程中蒸汽带入的碱液和长期运行中积累的盐垢。

5.4 今后可采用总结出的简单实用的煮炉优化建议来进行该项工作。

[1]姚挺生.燃气蒸汽联合循环无旁通烟囱余热锅炉煮炉方案的选择[J].燃气轮机技术.1998年12月.

[2]窦照英.实用化学清洗技术(第二版)[M].北京：化学工业出版社. 2001.

[3]秦国治,田志明.工业清洗及应用实例(第二版)[M].北京：化学工业出版社，2007年.

Optim ization of the Boiling Out Program for Dual Pressure W aste Heat Boiler

Li Wenxue
(The Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co.,Ltd.,Loudi,Hunan 417009,China)

A boiling out method for dual pressure waste heat boiler for gas turbine was introduced,the protection methods of water level control,water feed pump and superheater during boiling out and their importance were emphasized and an optimization proposal on boiling out combining with actual water quality was put forward.

waste heat boiler;boiling out;water level control;superheater

TK229

B

1006-6764（2015）08-0038-05

2015-02-27

李文学（1973-），女，大学本科学历，工程师，现从事电厂锅炉水处理工作。