亞臨界機組水處理設備的技術特點與化學監督

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摘要:針對熱力設備有關水汽監督、處理的系統、流程,介紹了為達到防腐、防垢而采用的水處理設備及水質監督方法;論述了引進亞臨界汽輪發電機組在水汽品質監督與處理方面所能達到的水平。
關鍵詞:亞臨界;腐蝕;結垢;監督
1　熱力設備概況
華能丹東電廠一期工程為Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ設計、整套引進的2×350ＭＷ機組,配套的化學監督、處理設備分別由美國的ＪｏｈｎｓｏｎＭａｒｃｈ、Ｕ.Ｓ.ＦＩＬＴＥＲ公司制造,于1998年底投入商業運行。
鍋爐由英國ＢａｂｃｏｃｋＥｎｅｒｇｙＣＯ制造;為亞臨界、一次中間再熱、自然循環、平衡通風、燃煤型;汽包壓力:18 21ＭＰａ;額定蒸發量:1061ｔ/ｈ;沒有定期排污,其底部設有排水門,只是在鍋爐點火前可以操作。汽輪發電機由美國Ｗｅｓｔ.ＨｏｕｓＣＯ制造;型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、反動凝汽式;主汽溫度:538℃、壓力:16 67ＭＰａ。
水汽系統流程為:由鍋爐送出來之過熱蒸汽到汽輪機高壓缸做功后,返回再熱器;重新加熱后,又送回汽輪機中壓缸、低壓缸,做功后的乏汽排入凝汽器;凝結水由凝結水泵升壓經4臺低壓加熱器初步加熱后送入除氧器,被除氧后流入除氧器水箱;除氧后的低壓給水經給水泵升壓后再經3臺高加加熱后送入鍋爐,經加熱蒸發、過熱器過熱后成為過熱蒸汽形成循環。
2　爐內水處理
為了保障熱力系統中的水、汽品質,避免發生腐蝕、結垢、積鹽,需對水汽系統工質進行化學處理。亞臨界機組的化學處理點一般為凝結水、給水、爐水;給水系統水質調節為氨———聯胺處理,爐內采用低磷酸鹽處理;另外機組設有以除鹽水做為工質的閉式冷卻水系統,對其只采用聯胺處理。具體的處理手段、目的等見表1。
系統設置有化學加藥系統,其中包括加氨、加聯胺、加磷酸鹽處理3個子系統。系統設置非常簡單,聯胺、磷酸鹽溶藥箱各2個,氨溶藥箱1個;加藥泵都為柱塞式隔膜泵,整個加藥系統布置于鍋爐零米。有關轉動設備規范見表2。
由于凝汽器使用了鈦管,因此系統未設置凝結水精除鹽裝置。為除去凝結水中懸浮雜質和腐蝕產物,于凝結水泵后設有凝結水除鐵系統———2臺管式過濾器。管式濾元為不銹鋼結構并外繞聚丙稀纖維,濾元直徑50ｍｍ,長度1780ｍｍ。凝結水最大流量:857ｔ/ｈ。濾元有兩種規格,10ｕ濾元為啟動時使用,5ｕ濾元為正常運行時使用。失效點用進出口壓差控制,設置反洗水泵用于過濾器定期反洗,反洗周期為10ｄ;過濾器的啟動、反洗、運行,可實現自動程序運行。這樣,雖然鈦管比較昂貴,但設備投資并沒有增加太多。
3　水汽品質監督
熱力系統中需要監督的各種水、汽樣品都被送入取樣系統———集中取樣盤,與加藥系統一道都布置于鍋爐零米;在此各種工質被減溫、減壓,所有工質都可以進行人工取樣,各種水汽樣品的名稱、熱力參數見表3。
3.1　在線監測儀表配置
水汽系統所有樣品中重要的分析項目,都配有在線儀表,可實現連續監測。設有:ｐＨ表3塊、氫型電導表7塊、電導表3塊、聯胺表1塊、溶解氧表3塊、硅表1塊、鈉表1塊,總計19塊。其中,聯胺表、鈉表為雙通道,硅表為三通道。儀表配置情況見表4。
3.2　凝汽器檢漏裝置
因使用海水做為循環水,為監視凝汽器的運行情況,從凝汽器的熱井兩側各引出1根管線通過取樣泵進行取樣,每一取樣管線上設一氫型電導表,以便對凝結水進行連續監測。
3.3　系統改造情況
ａ.取樣系統冷卻水改造
取樣系統為二級冷卻,一、二級冷卻水分別為一個獨立的系統,冷卻工質———除鹽水靠自身的循環水泵形成循環,由閉冷水提供冷源。正常運行時,存在著很大的廠用電消耗,運行和檢修維護工作量大,一級、二級循環冷卻水泵無備用。取樣系統多次發生因循環冷卻水泵故障造成冷卻水斷流而損壞化學在線儀表的情況,影響了機組的安全、穩定運行。
　　經測算,閉冷水系統的流量、壓力、溫度都能滿足取樣系統對冷卻水的參數要求,將取樣系統中一級冷卻水和二級冷卻水改為由閉冷水直接供給,具有可行性。此項改造,取消了3臺冷卻水循環泵、2臺備用水供水泵、2臺制冷機共7臺轉動設備,增加了取樣系統運行時的安全可靠性,減少運行和檢修維護工作量,廠用電消耗降低為零;僅取消一級冷卻水循環泵(使用15ｋＷ電機)一項,每年節約廠用電129600ｋＷ·ｈ,折合電費38880元(按0.30元ｋＷ·ｈ計算)人民幣。
ｂ.鈉表檢測對象由爐水改變為凝結水
系統設置1臺雙通路鈉表,原設計可同時檢測主汽和爐水樣品的含鈉量。鈉表檢測爐水的含鈉量沒有太大的意義。設計方可能認為檢測爐水鈉含量的目的為配合爐水的協調磷酸鹽處理而設置,而實際上即使爐水采用協調磷酸鹽處理方法,也不需要檢測爐水鈉含量。根據新的《水汽監督導則》規定,凝結水鈉含量及合格率為檢測和統計項目,并且在《水汽品質異常處理》中明確規定了凝結水鈉含量的異常處理值。
鈉表檢測對象由原設計的爐水改為凝結水,使凝結水鈉含量由人工檢測改為在線儀表連續監測,減輕了人工化驗的工作量,實現了對凝結水鈉離子監督的連續性。能及時、準確地監督凝汽器是否泄漏和泄漏程度,使凝汽器泄漏監督工作上了一個新臺階,保障了機組安全、穩定、經濟運行。特別是作為沿海地區使用海水做為循環水的電廠有著更重要的意義。例如,2000年6月7日,1號機組跳閘重新啟動后,凝汽器發生泄漏,在發現、判斷和整個事故處理中,鈉表起了關鍵性作用。
4　亞臨界機組達到的化學監督水平
水汽監督與處理工作主要在取樣、凝汽器檢漏、加藥、凝結水除鐵4個系統。機組運行過程中,爐水磷酸鹽處理為根據爐水品質進行手動啟停磷酸鹽泵,人工調節;給水加聯胺為連續運行,加藥量依據給水流量自動調節;凝結水加氨為自動運行,其啟停受凝結水電導控制,加藥量依據凝結水流量自動調節。
在線儀表可對機組水汽品質進行連續監督,化學運行人員對水汽樣品每天進行2次手工校對化驗,每天只需要上白班;加藥系統出現故障、水汽品質出現異常,都有報警信號在"報警光字牌"上進行聲光顯示;總報警信號送至主控室,此時主控室運行人員將通知化學人員對有關異常情況進行檢查、處理。
對2臺機組2002年1～8月間運行中水汽品質、控制指標和有關參數進行統計,數據見表5。
這期間,氨耗、聯胺耗、磷耗分別為20 39、16 53、3 89ｇ/萬ｋＷ·ｈ。補水品質為ＤＤ:0 05μｓ/ｃｍ,ＳｉＯ2:2 19μｇ/Ｌ。通過近4ａ的運行證明,配置的水汽監督、處理設備滿足了亞臨界機組的運行需要,水汽品質控制能滿足部頒標準。