大型火力发电机组的汽水品质的控制

刘建军（四川电力建设三公司，四川 内江 641005）

1 超临界机组汽水工况特点及其杂质来源

1.1 汽水工况特点

以超临界参数机组为例，大型火力发电机组的热力系统与水工况是紧密联系的。对于汽包炉，可以采取炉内加磷酸盐并定期出杂质的方式调整水质，但是超临界机组采用直流炉，无法对锅水加药沉淀和排出。所以锅水内的杂质要么沉淀在炉管，要么被蒸汽带进汽机，对机炉安全运行产生十分大的隐患。

1.2 杂质来源

金属管道和金属容器在加工过程中会形成氧化轧皮和管道和容器制造结束后的防护剂在投运前的各个过程中可能会受到腐蚀形成各种腐蚀产物，焊渣、泥沙、石砾、混凝土等碎渣以及冷却水因各种原因带入的盐类和由锅炉补给水带入的盐类等，都会构成给水杂质。

2 超临界机组给水化学过程

2.1 给水化学特点

前述的腐蚀产物和碎渣等杂质，其主要构成包括各种离子如钙、镁、钠离子、强酸的阴离子、硅酸化合物等。这些杂质在蒸汽中的溶解度与蒸汽的压力有关，并且随着压力增加呈现出很大的差别。其中，钙、镁离子即使在蒸汽压力增大的情况下也较难溶解；而钠离子的溶解度与热蒸汽的压力成显著的正相关，硅化合物在超临界工况的溶解度已接近同压力下的水中的溶解度，并且随压力的增加也逐渐增加；氯离子在过热蒸汽中的溶解度较低，但蒸汽压力能显著改变强酸阴离子的溶解度；硫酸根离子在不同压力的过热蒸汽中的溶解度都较低；铁氧化物的溶解特性与钠离子类似，其溶解度随着蒸汽中压力的升高也不断升高；铜氧化物在蒸汽中的溶解度随压力的升高而升高，在蒸汽压力达到17 MPa时，铜氧化物的溶解度大幅度提高，由于铜氧化物的这种特殊性，对于给水的铜含量应特别注意控制。

2.2 杂质结垢过程

从上述超临界工况下的水化学特点可知，假如给水存在杂质，给水中的较难溶解的钙、镁离子及部分铁氧化物将沉积在水冷壁管上而影响锅炉的安全运行；大部分容易溶解的钠化物、硅化合物、强酸阴离子、铜氧化物和部分的铁氧化物将溶解于过热蒸汽中被带进汽机。当过热蒸汽在汽机中做功，其压力和温度下降，钠化物、硅化合物、强酸阴离子、铜氧化物和部分的铁氧化物的溶解度也重新下降而再次析出。

3 汽水品质控制方式

3.1 化学清洗

根据DL/T 794-2012《火力发电厂锅炉化学清洗导则》要求，“直流炉和过热蒸汽出口压力为9.8 MPa及以上的汽包炉,投产前必须进行化学清洗，且应根据机组的特点,结合现场实际情况,来确定化学清洗工艺”，可见，化学清洗是去除汽水杂质的有效方法，也是广泛并成熟使用的方法，对于化学清洗，可以从以下几点进行优化：

(1）扩大清洗范围，即增加清洗对象，包括高低加的汽侧、暖管管路、过热器减温水管路、再热器事故喷水管路，能够进一步排除汽水杂质的可能来源。

(2）提高清洗前试验的可信度。具体做法是在清洗前的试验液中加入不同浓度的铁离子。这是因为常规试验只是将挂片放进有缓蚀剂的清洗溶液中，在一定时间后考察其重量变化，来反映溶液对金属的腐蚀程度。但是实际清洗溶液中还有许多盐及铁离子，应消除这些因素对结果可信度产生的影响。

(3）酸洗方式改进。由于柠檬酸铁在低温时容易沉淀，用除氧器加热进行大流量冲洗的方式可增强冲洗效果，为稳压吹管创造良好条件。

3.2 系统冷热态冲洗

DL/T 889-2015《电力基本建设热力设备化学监督导则》对冷热态冲洗步骤提出了要求。启动前的水冲洗主要是为了去除残留在系统内的杂质以及设备停用或久置后的腐蚀产物。

锅炉上水完成后进入冷态冲洗，冷态冲洗分位开式冲洗和循环冲洗。凝结水、低压给水系统冷态冲洗流程为凝汽器→凝泵→前置过滤器及旁路→混床除盐装置旁路→轴加、低加及旁路→除氧器→凝汽器。

当水冷壁内水的温度和压力逐渐提高，高温水又将系统内的残留杂质冲洗出来，使水中杂质增加。当水冷壁出口温度达到190℃时，需要进行热态冲洗。

3.3 凝结水精处理

凝结水处理能够为锅炉提供高质量的给水，凝结水精处理系统投运得越早，汽水品质就越早达到标准，越利于机组试运工作。凝结水精处理的可靠投运可改善汽水品质，但精处理系统投运不当会导致树脂污染。混床进树脂之前，需要检查出水装置和人工清理内部，以减小树脂捕捉器的负担，提高混床过水能力。

3.4 蒸汽洗硅

到了试运行后期，汽水品质的控制难点在于含硅量的控制，为了控制含硅量，需要对机组进行洗硅操作，主要是通过凝结水精处理来除硅，由于酸碱度会影响蒸汽含硅量，所以控制炉水的ph值在高值，能够在一定程度上降低蒸汽含硅量。

4 结语

对于大型火电机组来说，机组设计压力等级越高，对汽水质量控制的要求也越高，其标准也越严格。汽水品质的控制手段和策略应从施工前期就开始落实，直到清洗、吹管、试运行阶段都应该落实健全的控制手段，从各阶段、各部件采取措施减少腐蚀和结垢的可能性，使汽水品质尽早达标。我国发展大型火电机组已经有近二十年，但机组汽水品质的控制手段和评价标准还将进一步优化和提高。

[1]赵玲,李植汶.超临界机组汽水品质优化控制[J].电力安全技术,2013,15(11)：9-15.

[2]李正旭,杨坤.改善660MW超临界机组试运期间的汽水品质[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,32(19)：36-37.