600MW亚临界汽包炉炉水处理工艺

Posted 2023-01-15 水处理

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生了较严重的汽轮机积盐现象。2007年4月天津某电厂3号机组大修，对汽轮机进行了检查，发现汽轮机积盐非常严重，同时低压缸首级叶片和二级叶片存在腐蚀现象，高压缸第1级叶片的积盐量高达301g/m2，主要成分为磷酸三钠（质量分数94.6%）；2008年5月内蒙某电厂1号机大修，也发现汽轮机存在严重积盐现象，高压转子第9级沉积速率达到了0.788mcm，主要成分为磷酸三钠（质量分数73.04%）。

汽轮机积盐是由于饱和蒸汽品质较差所致，饱和蒸汽中的杂质来源于饱和蒸汽对炉水中盐类的机械携带和溶解携带。目前600MW亚临界机组锅炉炉水多采用向炉水中加入适量磷酸三钠的方法进行处理。蒸汽中的磷酸三钠来源于对炉水中磷酸三钠的携带。影响蒸汽中Na3PO4携带水平的因素有汽包的汽水分离装置的工作性能、炉水处理工况、机组运行参数如负荷、汽包压力、水位等。

笔者以A、B、C三个电厂的3台同型号600MW亚临界汽包炉机组为研究对象，在机组额定工况运行条件下，对各机组锅炉炉水处理工艺进行优化试验。通过考察炉水磷酸盐含量对蒸汽品质的影响，确保各机组饱和蒸汽钠含量达到控制标准，锅炉炉水磷酸盐浓度在控制范围内，从而对锅炉目前的炉水处理工艺进行优化选择，同时确定锅炉炉水的pH、电导率等其他水质控制指标，以期为提高蒸汽品质、预防汽轮机积盐做出贡献。

1试验部分

试验机组名称、型号及试验前炉水处理方式见表1。

试验条件：机组负荷550～600MW；汽包压力＜18.5MPa；汽包水位为正常水位；锅炉连排开度为正常开度（0.5%～1.0%）；炉水pH9.3～9.6；凝结水、给水各项水质监控指标达到水汽质量标准要求。

炉水低磷酸盐处理对蒸汽钠含量影响的试验：采用锅炉磷酸盐加药系统，在标准规定的低磷酸盐处理工况炉水磷酸盐质量浓度控制范围（0.5～3.0mg/L）内，将3台试验机组炉水磷酸盐含量依次控制在0.5、1.0、1.5、2.0、3.0mg/L（±0.2mg/L）。在每个浓度水平，维持炉水磷酸根含量，保持机组额定工况运行4～6h。在此期间，重点监测蒸汽钠含量、炉水钠含量、磷酸根含量、pH、电导率等监控指标。

炉水平衡磷酸盐处理（EPT）对蒸汽品质影响的试验：将A厂3号机和B厂1号机炉水处理方式由低磷酸盐处理方式转为平衡磷酸盐处理方式，将磷酸根浓度控制在炉水磷酸盐平衡点浓度以下，适量加入氢氧化钠以调整炉水pH。机组额定工况运行，重点检测蒸汽钠含量、炉水钠含量、磷酸根含量、pH、电导率等监控指标。

炉水磷酸盐浓度对蒸汽品质的影响见表2。

由表2结果可以看出，随着炉水磷酸根浓度的提高，各机组相应的蒸汽钠含量均呈现出较明显的升高趋势。为达到饱和蒸汽钠质量分数小于5.0×10-9的控制要求，A厂3号机（大修后）炉水采用低磷处理时需将磷酸根控制在1.0mg/L，B厂1号机（大修前）采用低磷酸盐处理时，需将炉水磷酸根控制在0.5mg/L以下。相比之下，C厂1号机采用低磷酸盐处理时，蒸汽钠含量较低，显著优于A、B两厂。对过热蒸汽钠含量监测结果表明，3台机组过热蒸汽钠含量明显低于饱和蒸汽钠含量，说明过热器中存在钠盐沉积现象。

对炉水pH的监测结果发现，当炉水磷酸根质量浓度小于2.0mg/L时，炉水pH偏低（小于9.30），不利于锅炉防腐要求。

上述试验结果表明，同型号的600MW机组额定工况运行时，采用同种炉水处理工况（低磷酸盐处理），蒸汽品质呈现明显的差异。分析其原因，与锅炉汽包的汽水分离效能有很大关系。

2.2汽包汽水分离效能对蒸汽钠含量的影响

汽包汽水分离器的工作效能直接影响蒸汽的机械携带水平。汽水分离器的数量、安装水平和运行状态会影响汽水分离效果。汽水分离装置工作不正常，蒸汽的机械携带就会增加。锅炉运行过程中，有的旋风分离器倾斜或倒了，使第一级汽水分离失去了应有的功能，蒸汽严重带水使蒸汽的含盐量增加。

在B厂和C厂1号机机组大修期间，对两台锅炉的汽包和过热器进行了有针对性的化学检查，检查中发现了以下问题：

（1）两台锅炉汽包旋风分离器数量只有110个，是常规600MW机设计数量（200个）的一半。

（2）B厂1号机锅炉汽包顶部波纹板汽水分离器以下的焊缝总长度约为160m，共22道焊缝，其中的5道焊缝开裂，开裂焊缝长度为2m，其中1.2m位于水位线以上。汽包夹层焊缝开裂，夹层存有砂眼，会导致部分汽水混合物没有经过旋风分离器分离而直接进入汽空间，引起饱和蒸汽带水严重，使饱和蒸汽含盐量增大。

（3）B厂1号机锅炉汽包顶部波纹板分离器疏水槽与输水管连接处的焊缝未满焊，只进行了点焊，导致波纹板分离器的疏水直接进入汽空间，从而导致饱和蒸汽携带水分能力增大。

（4）B厂1号机过热器中存在钠盐沉积现象。

（5）C厂1号机汽包未发现明显的焊缝开裂及其他影响汽水分离效能的缺陷。

由此可见，因汽包存在的上述缺陷严重影响了汽包的汽水分离效能，是导致同型号锅炉采用相同的炉水处理工艺（低磷酸盐处理工艺），而饱和蒸汽钠含量呈现显著差异的主要原因。

还对A厂3号机大修期间汽包和过热器的检查情况进行了调查，发现该锅炉也不同程度地存在以上问题。从A厂3号机大修后和B厂1号机大修前的上述试验数据可以看出，A厂3号机大修时处理了汽包缺陷后蒸汽钠含量有所降低。

2.3炉水平衡磷酸盐处理对蒸汽钠含量的影响

试验中发现，A厂3号机（大修后）和B厂1号机（大修前）采用低磷酸盐处理工况时，因炉水磷酸盐加入量少，炉水pH偏低，难以保证锅炉防腐要求。所以，对这两台锅炉炉水采用了平衡磷酸盐处理，向炉水中加入一定量的氢氧化钠，来提高炉水pH。试验结果见表3。

由表3可以看出，因B厂1号机大修前汽包存在缺陷，汽水分离效果较差，导致饱和蒸汽严重带水，即使采用EPT处理工况，为保证饱和蒸汽钠含量满足水汽质量标准控制要求（小于5.0×10-9），氢氧化钠的加入量将十分有限，致使炉水pH仍然偏低，只能达到9.25～9.35，处于9.30～9.60的期望范围下限附近。表3数据显示，大修时对汽包缺陷进行了处理后，大修后的A、B两厂锅炉采用EPT方式时，蒸汽钠含量均有所降低，炉水pH也比较容易控制在9.30～9.60的期望值内。

3炉水水质最优控制方案

通过上述试验，为了降低试验机组饱和蒸汽钠质量分数，达到小于5×10-9的标准控制要求，确定了各试验机组锅炉炉水最优控制指标，见表4。。

4结论

通过对不同电厂的3台同型号600MW亚临界汽包炉机组进行炉水处理工艺优化试验，得出以下结论：

（1）炉水采用低磷酸盐处理方式时，为保证蒸汽品质（钠质量分数小于5×10-9），同型号锅炉因蒸汽携带水平的不同，对炉水磷酸盐浓度的控制水平也不尽相同。

（2）同型号600MW汽包炉炉水选择处理方式前，应在水汽质量监督标准的指导下，进行炉水处理方式优化试验，以确定最优处理工况及其控制指标，改善蒸汽品质，预防汽轮机积盐。

（3）A厂3号机和B厂1号机锅炉炉水采用平衡磷酸盐处理方式，炉水磷酸根质量浓度应小于0.5mg/L，炉水电导率小于10μS/cm，炉水pH控制在9.30～9.60范围内，可保证饱和蒸汽钠质量分数控制在小于5×10-9的合格水平。

（4）C厂1号机锅炉采用低磷酸盐处理方式，炉水磷酸根质量浓度应小于1.0mg/L，炉水电导率小于15μS/cm，炉水pH控制在9.30～9.60范围内，可保证饱和蒸汽钠质量分数控制在小于3×10-9的期望值水平。

（5）3台机组过热器中不同程度存在钠盐沉积现象，建议利用停机机会对过热器进行反冲洗。