火电机组热力系统在线清洗技术应用.pdf

第 l 7 卷 2 0 1 5 年第 1 0 期 电力 安 全 技 术 火电机组热力系统在线清洗技术应用 达 海华 甘肃大唐 国际连城发 电有限责任公 司，甘肃 兰州 7 3 0 3 3 2 [ 摘要]火力发电机组传统的化学清洗管道方式存在诸 多缺点，满足不 了发电设备运行的要 求。介绍了某火电厂 3 0 o Mw 机组热力系统在线清洗原理，在线清洗的步骤、方法，清洗过程 中的 监督项 目以及注意事项 ，评价 了清洗效果和在线清洗的优势，确保 了机组经济安全运行。 [ 关键词]火电厂 ；热力 系统；在线清洗 ；清洗剂 火力发电机组传统的化学清洗管道方式存在工 艺复杂、清洗成本高、污染环境、易造成管道腐蚀 泄漏、须停机清洗等缺点，已经满足不了现代发电 设备高效、 环保与长周期运行的要求。针对此现状 ， 热力系统在线清洗技术应运而生。近年来 ，国内已 经有 多台 3 0 0MW 及 3 0 0MW 以上机组 采用在线 清洗技术进行管道清洗。 1 机组热力系统在线清洗原理 热力系统在线清洗利用锅炉、汽轮机等热力设 备在带负荷正常运行状态下，加入清洗剂 ，使设备 去垢 、防腐蚀 ，发 电机组安全、高效运行 。在线清 洗技术为非溶解性清洗 ，其通过特种清洗剂作用于 腐蚀产物和垢层 ， 产生渗透、 挤压、 剥落等界面效应 ， 使垢层和腐蚀产物变成微细粉末并逐步脱落。脱落 的微细粉末分散、悬浮于水和蒸汽中，通过锅炉定 排 、连排系统排 出热力设备之外 。除了清除垢层 ， 它还可 以防止结垢物质在受热面上沉积 ，能在金属 表面形成致密钝化膜 ，使金属进入钝态 ，从而使基 体金属得到保护。特种清洗剂在高温环境中的挥发 物与在高温高压无氧环境中的部分分解产物 ，随水 汽介质贯穿于整个热力系统，使过热器、再热器的 氧化物缓慢还原而逐步粉化脱落； 部分清洗剂随蒸 耩耩 稚鞲鞲谁 谁瓣瓣将 稚特辨鞲 鞲瓣赫赫 特帮耩鞲 鞲蒜帮赫 赫辩赫媾 棒糖稚 臻椿精臻赫 赫礴 睁 辩 稚辩鞲螬 馨 辩精耩 耩臻稚稚赫 瓣帮特 椿椿精瓣赫 瓣辩帮 稚谁稚稚瓣 糖精臻臻 精耩臻繁1 鼯稚稚稚稚 辨稚稚鞲 赫将精荣稚 特 效益高 ，实现保供 电设备 “ 零跳闸”和 “ 零事故” ， 收稿日 期 2 0 1 5 0 8 1 8 。 保供 电管理 “ 零失误”和 “ 零差错” ， 保供 电客户 “ 零 作者简介 停 电”和 “ 零投诉”的总体 目标。 彭选辉 1 9 7 4 一 ， 男， 工程师， 主要从事供电 安全方面的 研究 参考文献 l G B ／ T1 3 8 6 9 --2 0 0 8 用 电安全导则 [ S 】 ． 2 G B／ Z 2 9 3 2 8 2 0 1 2重要 电力用户供 电电源及 自备应急 电 源配置技术规范 [ S ] ． 3 曹国卫．加强重大活动保供电工作的思考 [ J ] ．电力需求 侧管理，2 0 1 0 ，1 2 3 7 2 7 3 ． 4吴彬基．保供 电管理 问题与对策分析 f J ] ．技术与市场， 2 0 1 l ，1 8 1 5 1 5 2 ，5 6 ． 5 王继聪．保供 电何时不再 “ 严防死守”【 J ] ．农 电管理， 2 0 1 4 ，2 2 2 9 ． 工作 ，e ma i l 1 3 5 9 0 5 3 1 8 6 8 1 6 3 ． c o m。 马兴龙 1 9 8 4 一 ，男，工程师，主要从事供电安全方面的研究 工作。 莫 宝律 1 9 8 3 一 ，男 ，工程师 ，主要从事供 电安全方面的研究 工作。 梁健 文 1 9 7 2 一 ，男 ，高级工程师主要从事供 电安全方面 的研 究工作 。 邹宇 1 9 8 6 ～ ，男，工程师，主要从事供电安全方面的研究 工作 。 辛巍 1 9 8 6 一 ，男，助理工程师 ，主要从事安全评价方面 的 研究工作。 邢智 1 9 8 5 一 ，男，助理工程师 ，主要从事安全评价 方面的 研究工作。 一 一 电力 安 全 技 术 第 1 7 卷 2 0 1 5 年第 l 0 期 汽直达汽轮机 ，从而使汽轮机系统也得到清洗 。 某 电厂采用 的在线清洗剂为 OL C A 1 ，该药 剂溶解于水后 p H值大于 8 ，不会对金属造成酸性 腐蚀。药剂中的活性成分可改善汽、液 2相的流体 动力学稳定性 ，使蒸汽膨胀做功过程稳定、均匀， 从而减少液相出现时的不可逆损失 ，降低蒸 汽凝 结时诱导流动引起的叶片振动 断裂 危险。同时， 因药剂 中的活性成分能大大减小水滴生成尺寸及水 滴表面张力 ，既可减少在滑参数停机过程 中湿蒸汽 区前移所带来的冲击腐蚀 ，又可保持汽轮机动、静 叶片洁净、光滑， 使汽轮机始终工作在高效率状态。 在机组运行过程 中，用专用加药设备将 O L C A-1 经给水管道加入热力系统即可。由于该厂给水加药 泵出口管上设有十八胺停炉保护加药接 口，因此可 通过该接 口利用停炉保护加药溶液箱及高压泵将清 洗剂加入热力系统 内，该操作简便且不需要购买专 用加药设备。给水管道加药点在除氧器下水管上。 清洗剂在热力系统 中的流程如下 除氧器下水 管一给水泵一高压加热器 一省煤器一汽包 一四周水 冷壁一低压过热器一高压过热器 一汽轮机高压缸及 叶片一低压再热器一高压再热器 一汽轮机 中低压缸 及叶片一凝汽器管汽侧一凝结泵一轴封冷却器一低 压加热器一除氧器。 锅炉水侧的垢层和腐蚀产物微细粉末通过连排 和定排方式排 出热力设备 ；锅炉蒸汽系统和汽轮机 系统的垢层和腐蚀产物微细粉末通过凝汽器热井排 污和给水管道上的滤网截 留等方式排出。 2 机组热力系统在线清洗步骤和方法 2 ． 1 总体方案 在机组检修前 1～2个月，分 阶段 由少到多将 清洗剂加入热力系统 ， 在机组运行过程中完成清洗。 由于该 电厂为首次进行在线清洗 ，制定了加药控制 表 ，如表 1 所示。 2 ． 2 准备工作 1 检查清洗剂加药系统正常备用。 2 对清洗剂进行数量 、质量 、性能检测。该 药品正常外观为浅绿色黏稠液体，灼烧残渣不大于 0 ． 0 0 1 ％，p H值 8 ． 5～1 0 ． 0 1 ％水溶液 。 3 化学监督各仪器 、仪表、分析试剂正常投 运或备用 ，排烟温度 、再热蒸汽出口温度监控系统 正常投运。 4 确定清洗质量监测点 ，确定清洗后割管位 置。在检修期间割管取样时将待割管两边的鳍片用 切割机割开 ，保证管样不因进行热割而失真。 5 确定清洗效果对照监测点，做好清洗前管 样表面状况记录。 6 为 防止清洗下来的垢层等产物堵塞凝结水 入 口滤网造成机组断水 ，清洗前将凝结水人 口滤网 由 8 0目更换为 2 0～3 0目，以确保机组运行安全 。 2 ． 3 配药 配药 比例为 ，药品 除盐水 1 1 0～e o 。向 药箱加 除盐水至药箱容积 的 2 ／ 3 ，然后加药 3 0～ 6 0 k g 2 0 k g ／桶 ，再轻微搅拌 2～ 3 S 切忌长时 间剧烈搅拌 ，以免产生大量泡沫 。 2 ． 4 分阶段加药操作 1 加药操作尽量安排在 白天 ，加药前解列凝 结水精处理高速混床 ；停运水汽在线 电导率表 ，解 列连排 ；检查加药系统连接正常 ，加药 门已开启。 2 启动加药泵将药品从给水泵入 口加入热力 系统，加药时间控制为 l h 。 3 药品可分几次配制加入 ，加药结束后向系 统加除盐水 2 0 mi n冲洗管道 。 4 加药 2 h后调整连排开度大于 1 5 ％，流量 控 制在 1 0～ 1 5 t ／ h；排 污操作尽量安排在锅炉最 低负荷时。各阶段具体加药、连排调整、定排及连 排全开时间安排如表 1 所示。 5 为了保护仪表 电极不受高浓度清洗药品的 影响 ，加药前将所有 电导率表退 出运行 ，加药 3 h 表 1 加药控制及排污 一 一 第 l 7 卷 2 0 1 5 年第 1 0 期 电力 安 全 技 术 后再投入运行 ，进行水汽品质监测。 2 ． 5 化学监督 1 机组加药期间，水汽常规取样分析项 目、频 率不变， 增加F e 指标检验 运行班每天4 次 0 3 0 0 ， 0 9 0 0 ，1 5 0 0 ，2 1 0 0各 1次 ；化 学 试验 班 每 天 0 9 0 0 取样分析凝结水、给水、炉水、饱和蒸汽、 过热蒸汽、再热蒸汽 F e 含量 。 2 其他常规取样分析项 目、频率不变。 3 在线清洗过程 中炉水 p H值控制要求 比较 严格，控制 目标为 9 ． 6 0 ． 1 ，而正常情况下为 9 ． 5 0 ． 2 ；炉水 电导 率控 制 在小 于 4 0“ S ／ c m； 给水 p H值控制在 9 ． 5 0 ． 1 ；其他各项监督指标 均按机组正常运行控制。 2 ． 6 割管检查 清洗结束后 ，利用机组停运检修时间，对水冷 壁 、省煤器进行割管检查。管样最好带焊 口，长度 不小于 1 0 0 0 mm。割管 时必须冷割 ，不得用 乙炔 气进行热割 ，不得污染管样 内壁 ，并对汽包内部进 行表面检查。 2 ． 7 注意事项 1 加药期问必须严密关注水汽品质，特别是 凝结水、给水和炉水。在凝汽器泄漏导致凝结水 硬度超 标时 ，须适 当加大排污并在药箱 中补加适 量的N a 3P O 4 ， 控制P O l 一 含量在2 ～5 m g ／ L ， p H 值在 9 ． 3～1 0 ． 0 ，并进行查漏 。泄漏 消除后要求 硬度恢复到正常范围。若凝结水或给水硬度不小于 2 mmo l ／ L，应立即降负荷检漏除漏，以确保在 线 清洗的效果 。 2 如果炉 内有 酸性杂质进入 水汽系统导致 p H值小于 8 ． 5 ，应迅速查明原 因。同时要减小 负 荷 ，加大排污 ，加入 Na OH，迅速将 p H 值升高到 9 ． 5～ 1 0 ． 0后运行 2 4 h， 然后调整到优化控制范围。 若同时出现凝汽器泄漏 ，给水硬度超标 ，则在加大 排污的同时加入 Na O H 和 Na P O ，以防结垢加重。 3 随着药 品的加入 ，垢层会逐步脱落 ，垢层 中所含 成分会 影响水汽 的品质 ，如 电导率 、C u， F e ，Na ，S i O ， 指标均会增 大。因为此时设备 正处 于保护性清洗状态 ，所以不会引起结垢和腐蚀，但 由于垢层的脱落并分散在炉水 中，可能会使炉水透 明度下降，因此必须加大排污。 4 机组停运后应对水汽流动缓慢 、清洗物不 易被排掉的部位进行清理 ，如省煤器入 口联箱等。 5 机组重新启动时，锅炉上满水后应将炉水 全部放掉 ， 对系统进行彻底冲洗 ， 然后再上水投运。 6 在线清洗过程中要保证定期排污质量 ，防 止定排管路堵塞 。每次定排工作结束后 ，值 长、机 组长要认 真分析定排前后 l ～2 4号定排 电动 门阀 体温度变化情况，判断 1 ～2 4号定排管路的畅通 情况。发现个别管路堵塞时 ，应对相应管路手动排 污 1 次并测温 ，若仍不畅通应及时处理。定排管路 处理好后， 应手动补排污 1 次 ， 同时进行阀体测温 ， 检验畅通情况并做好记录 。 7 及时监视凝结水泵人 口滤网差压 、凝结水 泵 电流、凝结水泵出 口压力及凝结器水位的变化 ， 发现凝汽器热井水位逐渐上升时要及时切换凝结水 泵 ，确保机组安全运行。 8 严密监视前置泵入 口滤 网差压、前置泵入 口压力、除氧器水位以及汽泵出口流量 。发现前置 泵入 口滤网差压逐步升高时，要及时分析 ，采取启 动电泵、停运汽泵等措施，来隔离汽泵水侧以清扫 入 口滤网。 3 机组热力系统在线清洗效果 3 ． 1 清洗效果检查 该 电厂于 2 0 1 1 年在 4号机大修前 1 个月对热 力系统进行了在线清洗工作，待机组停运后，在大 修时的化学检查 中对各热力设备的结垢、积盐、腐 蚀状况进行了详细检查 ，具体如下。 1 割开水冷壁下联箱 A，B两侧手孔 ，检查 其内部呈钢灰色 ，无金属氧化物沉积。 2 割管检查水冷壁管内壁有黑色薄层疏松水 垢，质软 ；管样经酸洗去垢后 ，内壁光滑 ，无明显 腐蚀。 3 检查省煤器入 口联箱手孑 L 有大量金属沉积 物， 取样检查多为在线清洗后剥落沉积的腐蚀产物。 4 割管检查省煤器入 口管 内表面为灰褐色， 表面覆盖有一部分红褐色附着物 ，没有鼓包 、剥皮 等腐蚀现象。 5 割管检查省煤器 出口管样表面呈黑灰色， 表面覆盖的铁的氧化物结垢较致密、光滑，没有鼓 包 、剥皮等腐蚀现象。酸洗去掉腐蚀产物后 ，基本 没有腐蚀坑点 ，且较人 口管少。 6 割管检查高温过热器内壁附着的氧化皮致 一 一 电 力 安 全 技 术 第 l 7 卷 2 0 1 5 年第 1 0 期 密、光滑 ，但强度不高，部分有脱落现象 ；氧化皮 外层呈钢灰色，内表面呈黑褐色，无明显腐蚀点 。 7 在此次大修热力设备割管检查中，发现各 种腐蚀产物和垢层有明显脱落清除现象 ；汽轮机揭 缸检查 ，叶片上基本上没有积盐现象 ；水冷壁 、省 煤器管样垢层有明显的脱落和剥离现象。 3 ． 2 清洗效果分析 该 电厂于 2 0 1 0年 4月对 4号机组进行 了 B级 检修 ，2 0 1 1 年 7月对该机组热力系统实施 了在线 清洗 ，而后进行了 A级检修 ，2 0 1 3年 7月进行 了 B级检修 ，3次检修割管检查结果如表 2所示。 表 2 4号机锅炉结垢速率 g ／ m。 通过对水冷壁、省煤器管 3次结垢量检查的结 果看，对机组实施在线清洗后 ，清除、剥离了热力 设备上沉积的结垢层和氧化皮 ，结垢量有明显的减 少。由于该电厂是首次尝试进行在线清洗 ，所以在 加药量控制上相对比较保守 ，根据实践经验 ，同类 其他 3 0 0 MW 机组可适量增大加药量 ，以达到更 好的清洗效果。 4 结束语 火力发电厂在机组运行中实施在线清洗 ，不但 对热力设备能起到清洗剥离垢层、 腐蚀产物的作用， 更具有优 良的阻垢效果，减缓了结垢速率 ，大大提 高 了机组运行经济性 。相对于传统的化学清洗 ，在 线清洗具有明显的先进性 ，具体如下。 1 传统化学清洗属于周期性的被动清洗 ，需 要停机进行 ，不仅影响经济陆，而且对机组安全运 行构成威胁。而在线清洗属于经常性主动清洗 ，可 以随时进行 ，不需要停机 ，经济效益显著。 2 在线清洗把对金属表面的清洗、保护工作 融为一体，清洗过程中可在金属表面形成致密钝化 膜 ，清洗和保护同时进行。而传统化学清洗使金属 表面变得活化、粗糙 ，更易被腐蚀。 3 传统化学清洗主要是锅炉水侧的清洗 ，只 能进行局部清洗，局限性强。在线清洗的范围是全 系统，实现了对汽轮机 、过热器、再热器的清洗 ， 涵盖 了所有热力设备。 4 传统化学清洗是溶解性除垢 ，在溶垢的同 时也溶解和腐蚀金属 ，而且个别材质对清洗介质敏 感性较高 例如不锈钢、奥 氏体钢 ，易受到损伤。 在线清洗是非溶解性除垢 ，清洗介质不会溶解和腐 蚀金属 ，所有的金属材料都能得到保护。 5 传统化学清洗需要庞大的临时系统，清洗 工艺较为复杂，有工期要求 ，有清洗材料和设备损 耗 ，且有大量废液排放 ，不利于环保。而在线清洗 简单易行，无工期要求，无废液排放和材料设备损 耗 ，更经济、环保。 参考文献 1曹长武，宋丽莎，罗竹杰，等．火力发电厂化学监督技 术 l M] ．北京 中国电力出版社，2 0 0 5 ． 收稿 日期 2 0 1 5 0 6 0 2 。 作者简介 达海华 1 9 8 0 ，女 ，工程师 ，主要从事火力 发电厂化学 监督 管理工作 ，e ma i l 1 8 0 5 0 2 3 4 9 5 q q ． c o rn。 一 一