600MW机组锅炉的热化学试验.pdf

40 2004年第4期 浙江电力 600 MW机组锅炉的热化学试验 Thermochemical Test for the Boiler of 600 MW Unit 1设备概况 浙江北仑发电有限责任公司有3台600 MW 机组,锅炉由日本石川岛播磨重工业株式会社 IHI制造,型号为IHI- FW的亚临界压力、单汽 包 、一次再热 、自然循环 、平行烟道 、箱式锅 炉,锅炉设计蒸发量为2 045. 27 t/ h ,锅炉出口压 力为17. 26 MPa ,饱和汽温350℃。 过热蒸汽温度的控制依靠两级喷水减温器进 行调节,再热蒸汽汽温主要通过位于尾部烟道底 部的烟气挡板来调节,在再热器进口管段上装有 事故紧急喷水器。 锅炉补给水的处理系统为单元制。采用活性 炭过滤、一级除盐和混床系统,设计运行出力每 套为200 t/ h ,锅炉给水采用加氨、联氨处理,炉 水的处理方式为全挥发性处理,凝结水系统有 350 凝结水量的除盐混床精处理系统。 2热化学试验内容及过程 公司这3台机组自投产发电以来,化学运行 水汽监督质量的控制,基本上符合水汽控制指标 的要求。但是,在机组的第一次大修中发现,汽 轮机高压缸第4～8级的转子叶片和隔板静叶片上 均有积盐而且垢量均偏高。经对垢样的成份分析 表明垢样的主要成份是氧化铁,铜的含量亦较 高。作为化学监督查找积盐原因的手段,在4号 炉上进行了锅炉热化学试验。完成了炉水含盐量 与主蒸品质关系的试验、机组负荷变化对蒸汽品 质的影响和汽包水位与主蒸汽品质关系的试验工 作。以上3项试验显示出机组参数和工况的变化 对蒸汽品质均有不同程度的影响。 试验中的炉水 、蒸汽品质控制值依据G B/ T 12145 - 1999规定进行。按照热化学试验方案的要 求,试验过程中基本上能保证在每个小工况上的 运行时间;测定项目也基本上是依靠在线化学仪 表进行连续的监测。其中炉水监视了 pH 、Cond、 SiO2、Na ;饱和蒸汽和过热蒸汽监视H -Cond、 SiO2、Na 。全铁为留样检测 ,在每个小工况中留 取2个样,由实验室原子吸收分光光度计进行检 测。试验期间机组运行上的主要参数从机组集控 室实时系统中获取。 2. 1炉水含盐量与主蒸汽品质的关系 试验在额定负荷下进行,锅炉维持额定压力 和额定蒸发量,汽包水位控制在正常的运行水 位,关闭汽包排污阀,凝结水精除盐系统正常投 运。由于4号炉正常运行的炉水处理方式为全挥 发性处理,日常运行的水汽品质量控制值均较 低,因此试验时直接加入硅钠溶液,来提高炉水 中二氧化硅和钠离子的含量。炉水含盐量工况试 验过程中在线仪表显示的最大值如表1。 根据含盐量试验数据所作的水汽硅变化曲线 如图1所示。图中显示,在含盐量试验中炉水硅 和蒸汽硅的运行轨迹几乎完全一致。这说明即便 是在额定负荷下运行,硅酸的溶解携带很快,因 摘要文章介绍了600 MW机组锅炉热化学试验工作的过程以及对各试验工况数据曲线的分析,并提出了 改善锅炉化学运行工况的建议。 关键词 600 MW;锅炉;热化学试验 中图分类号 TM621. 8文献标识码 B文章编号 1007 - 18812004 04 - 0040 - 03 邓冬青 1 ,俞明芳 2 1. 浙江省电力试验研究所,浙江杭州310014; 2.北仑第一发电有限责任公司,浙江 宁波315800 412004年第4期浙江电力 表1炉水含盐量试验仪表最大值 水样炉水饱和蒸汽过热蒸汽 二氧化硅/μgL - 1 199. 7226. 38520. 381 钠离子1. 74 mg/L1. 75μ g/L 0. 87μ g/L 电导离/μscm - 1 18. 120. 0860. 078 pH 值9. 76// 图1含盐量试验1 图4负荷与炉水钠含量关系 图2硅变化曲线 图3负荷与主汽硅含量关系 此控制好炉水硅含量尤其重要。 在含盐量试验中,饱和蒸汽的钠含量随炉水 含量的增加而增加,但变化比较平缓,没有出现 突变现象 。另外,饱和蒸汽氢电导率曲线也表 明,在炉水硅最大值处,氢电导率也有突变现 象;而随着炉水硅量的增加,炉水 pH 值也在缓步 上升。 2. 2机组负荷变化对蒸汽品质的影响 试验条件按方案要求。负荷试验顺序按600、 550、450、550、600、500、600 MW的负荷进行。 负荷的升降速率按电厂运规进行12 MW/ min。 试验着重关注负荷变化过程中的水汽品质,由于 负荷申请的原因,试验分为2个时段完成, 600、 550、450、550、600 MW为一时段; 600、500、 600 MW为第2个时段。 图2、3是负荷和炉水硅与蒸汽硅的关系曲线 见第一时段过程 , 从图中反映出,饱和蒸汽硅 含量的变化趋势与负荷量的变化相一致,负荷量 的下降,饱汽硅的含量也下降,负荷量的上升, 饱汽硅的含量也上升,而炉水硅含量与之正相 反。整个负荷变化过程中,炉水硅含量基本在15 μ g/ L 左右运行,炉水硅最大值出现在450 MW向 550 MW升负荷过程中,其值在17μg/ L ,这说明 随着负荷降低,蒸汽携带减少,炉水中硅保留下 来;饱和蒸汽的硅在9～12μg/ kg之间运行,多数 值在10μg/ kg左右。因此可以说,在此次负荷量 的变化范围内,负荷变化引起硅的变化量比较平 缓。 负荷试验中的钠离子的变化曲线如图4、5所 示,图中很明显地表明,炉水钠含量跟随负荷同 向变化,反映了炉水钠含量浓缩倍率的比较相 关。正常情况下随着负荷增加饱和蒸汽钠含量增 加,而蒸汽的钠含量正好相反,负荷变化的过程 中蒸汽钠离子含量是一个明显的凸峰到平稳的过 程曲线,说明由于负荷的变化引起蒸发量的变 化,造成机械携带量增加,当负荷回到600 MW 后,蒸汽的含钠量保持了一段时间的高值。从曲 线上看出负荷从550 MW降至450 MW约15 min , 在此过程中过热蒸汽钠曲线有突的反应,炉水电 导率随负荷的增加和炉水浓缩率增加略有上升, 蒸汽电导率随负荷变化没有明显反应。 42 2004年第4期 浙江电力 图5负荷与蒸汽钠含量关系 2. 3汽包水位与主蒸汽品质关系 水位试验在满负荷下进行,水位从正常运行值 - 100 mm开始向低水位再到高水位运行,试验顺 序为- 150、- 50、0、 50 mm 4种工况。试验的 主要目的是为了捕捉水位变工况过程中的水汽质 量,因为从仪表的检测数据上反应出,变工况后的 水汽品质很快就会趋于稳定,因此在每一水位高度 的试验运行时间都较短。 试验先由- 100 mm向低水位- 150 mm运行, 再由低水位到高水位运行。试验中,根据试验目标 水位,试验前解除水位保护。 由试验可证实,炉水的硅、钠和电导率的变化 趋势非常的一致,都是随着汽包水位的上升,炉水 的硅、钠和电导率都呈下降的趋势。也就是说由于 水位的上升,减少了汽包内蒸汽提升的空间,由此 产生了饱和蒸汽的机械携带。 对于水位变化反应比较明显的有饱和蒸汽的 钠、硅含量。随着水位向- 150 mm下降,饱和蒸 汽硅量有一个上升到下降的过程在- 50 mm左右 处变化不大;当水位从- 50 mm向 50 mm上升 时,饱和蒸汽硅出现突然升高,曲线比较明显。饱 和蒸汽钠离子最高达8. 32μg/ kg ,其数值超过了 化学运行控制的期望值,所以该锅炉机械携带的极 限最高水位不能超过 50 mm;在主蒸汽氢导的记 录中,当水位升至 50 mm时也有突变的数据产 生。 2. 4试验期间水、汽中铁含量变化情况 1试验期间,给水中铁含量保持在5. 8～6. 8 μ g/L 之间,比较稳定。 2在炉水含盐量试验中,炉水、饱和蒸汽和 过热蒸汽中的铁含量变化很小;蒸汽中的铁浓度在 0. 3～0. 7μ g/ L 范围内,而且炉水中铁的含量也小 于其它2个试验工况。 3在负荷变化试验中,炉水、蒸汽中铁含量 变化不大,最高铁含量出现在低负荷和升负荷 450 ～550 MW状态下。 4在水位工况下,蒸汽铁含量高于其它两个 试验工况,水位波动增加了铁的携带量。 3结语 1试验已完成预期工况的各个项目,也捕捉 到了运行工况变化所引起的水汽品质不同程度的变 化数据,对于这些数据,同型号机组的运行操作可 以参考。 2在炉水含盐量试验中的结果显示,当炉水 导电率达18. 12μs/ cm附近时,炉水二氧化硅含量 为199. 7μg/ L ,钠离子含量为1. 74 mg/ L ,此时饱 和蒸汽和过热蒸汽的二氧化硅均开始超标,而此时 蒸汽钠离子含量仍在合格范围内,并且也未超过期 望值控制的上限,说明硅酸的溶解携带量远大于钠 盐的机械携带量,因此在实际运行过程中要严格控 制炉水的含盐量、含硅量,保证凝结水精处理系统 的投入,尤其是在凝汽器存在泄漏的情况下。同 时,要保证在线炉水和蒸汽硅仪表的准确性,及时 发现炉水、蒸汽的变化情况,以利于及时处理可能 发生的异常。 3负荷试验表明,在负荷变化过程中,蒸汽 钠离子含量有一定波动,其中在负荷从550 MW降 至450 MW过程中过热蒸汽钠有突变的反应,因此 在运行中应严格按规定规程操作,平稳升降负荷, 防止负荷波动过快对蒸汽品质的影响。 4水位试验结果表明,高水位 50mm和水 位波动时会引起蒸汽品质的突变,因此,在运行中 应严格控制汽包水位,杜绝高水位运行现象,同 时,汽包水位的调整速度应缓慢,否则也会引起蒸 汽钠、硅的携带而引起汽机的积盐。 5各试验工况下,负荷、水位、含盐量变化 总体上对蒸汽铁离子含量的影响不大,蒸汽中含铁 量随炉水含铁量增大而增大。 6本次热化学试验的结果也表明,该炉在正 常运行工况下,基本上不会引起蒸汽中钠、硅等盐 类大量携带并沉积到汽轮机的现象。 7蒸汽中铁由两部分组成蒸汽溶解铁的氧 下转第49页 492004年第4期浙江电力 图3CXV型蒸发式冷凝器 1 -喷嘴; 2 -蛇型冷却管; 3 -进风格栅; 4 -喷淋水泵; 5 -湿板面; 6 -鼓风机 上接第42页 化物和固态微粒状铁的氧化物。要降低汽机叶片 金属氧化物的沉积量,首先要减少给水系统腐蚀 量以减少炉水含铁量,减少蒸汽溶解铁的氧化物 量;其次,要防止锅炉过热器管过热而形成过多 的高温腐蚀氧化皮和锅炉停用期间产生的铁锈, 以减少固态微粒状铁的氧化物带入汽轮机流通部 位,也即要加强锅炉超温管理和停炉保护工作。 收稿日期 2004 - 05 - 19 作者简介邓冬青1951 - ,女,浙江温州人,高级工程师, 从事发电厂在线化学仪表技术工作。 风机和水泵的耗功为25. 7 kW。 上述实例说明了蒸发式冷凝器用在电厂冷却 系统中的可行性,但在中国推广使用应注意以下 几个问题 1蒸发式冷凝器的发展首先应注意理论创新 和完善,寻求新理论的突破 。高效传热管的研 制,管型的改进和管表面性质的改造是蒸发式冷 凝器发展的一个重要方面 [7 ]。 2由于我国幅员辽阔,各地气候条件有很大 差异,而蒸发式冷凝器的冷凝效果受气候条件影 响较大,所以,应结合中国国情来设计蒸发式冷 凝器。 3火电厂中蒸发式冷凝器要冷却的工质是水 蒸汽或天然气,而在我国,目前用在石油化工和 制冷装置上的蒸发式冷凝器所冷却的工质是氨、 氟里昂或碳氢化合物。故要使蒸发式冷凝器在火 电厂中得到应用,就必须根据水蒸汽或天然气本 身性质上的特点,要求冷却系统在流程安排、结 构设计及运行操作等方面与之相适应。 5结论 蒸发式冷凝器具有节约能量、节水、初投资 少和运行费用低等特点,对于各种气候条件有很 大差异,节约能源已迫在眉睫的我国来说,把蒸 发式冷凝器用在火电厂的冷却系统中有其必要 性,尤其是在气候干燥地区。国外成功的实例则 说明了把蒸发式冷凝器用在火电厂的冷却系统中 是可行的。 参考文献 王铁军.蒸发式冷凝器经济技术分析[J ].低温与超导, 2003 , 312 65 - 69. PROJECT REPORT PRJ41/ 98 .Baltimore Aircoil Compa2 ny. 1998. http / / www. PROJECT REPORT PRJ40/ 99 .Baltimore Aircoil Compa2 ny. 1999. http / / www. 中国动力工程学会.火力发电设备技术手册[M] .北 京机械工业出版社, 2001. 曾丹苓,敖越.工程热力学第二版 [M].北京高等 教育出版社, 1986. 袁建新.蒸发式冷凝器的应用分析[J ].制冷, 2000 , 19 2 85 - 86. 蒋湘,朱冬生.蒸发式冷凝器发展和应用[J ] .制冷, 2002 , 214 29 - 33. 吴业正,韩宝琦.制冷原理及设备第2版 [M] .西 安西安交通大学出版社, 1997. 收稿日期 2004 - 05 - 29 作者简介包卫1956 - ,男,浙江杭州人,总经济师,从事 热力发电技术管理工作。 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载