做好水处理及化学监督工作将设备安全与节能关口前移

摘要：随着科学技术的不断进步，越来越多的高参数、大容量火电机组投入工业生产大军，在国民经济和现代化建设中发挥着重要作用。然而，随着煤炭资源的不断消耗和枯竭，安全和节能也将是火电厂最重要的工作。火电厂优质水处理和化学监督工作的开展与否，对保证机组安全、经济、长期稳定运行具有重要意义。

关键词：水处理；化学监督；积盐；结垢；节能；

一、汽轮机快速积盐对机组安全与经济性影响

XX600MW机组火电厂，3月#1机组试运投产后发现汽轮机快速积盐。汽轮机快速积盐，不但严重危及汽轮机安全运行，同时显著的降低了汽轮机效率（同等能耗条件下，#1机组积盐带负荷期间每小时欠发约50MW，严重影响了经济性）。粗略估算因积盐少带负荷及停机检修引发的间接经济损失近达6000多万元以上。该机组设计炉水处理方式为磷酸盐处理工艺，在炉水品质合格的条件下（炉水电导率控制在15～25μS/cm，炉水pH 9.3～9.5，炉水PO43-1.0～2.0mg/L，炉水硅＜80μg/L，炉水水质在标准DL/T 805.2-2004控制范围内，水质合格）。机组负荷在550MW以上时，蒸汽钠的含量经常达到30～50μg/L；严重情况时，曾达到过200～300μg/L；氢电导经常＞0.3μs/cm。八月份汽机高压调节级压力与一段抽汽压力均已超过规定值。并且上述压力随着机组连续运行时间的增加而不断地恶化，截止到当年11月份初，#1机组在带548MW负荷的情况下汽机高压调节级压力已达到13.1MPa（厂家给定允许值为13.0MPa）一段抽汽压力已达到6.86 MPa（额定值为6.315 MPa），从当前#1机组外部象征来看为汽机高压侧通流面积相对减小造成了机组在带高负荷的情况下、高压侧监视段压力超标的现象（#2炉因运行时间短，但已暴露出相同的问题），判定为严重积盐。

1.原因分析。蒸汽指标超标导致积盐。由于2020T/h“W”火焰国产锅炉当时在国内应用数量比较稀少，其设计、运行方面可总结的经验比较少；汽包（L：28248 mm，Φ：1775mm）长而直径相对偏小，汽水分离空间高负荷时相对不足；新机投产初期运行人员经验缺乏，锅炉存在严重偏烧，加上汽包水位定位偏高导致左右侧水位严重偏差；水位偏差的条件下，引起汽水分离装置负荷不均匀性，部分超负荷分离装置无法保证汽水分离效果；高负荷时磷酸盐处理易发生“盐类暂时消失现象”，为维持炉水指标，不断向汽包内加入磷酸盐溶液等等因素。虽然炉水品质是在合格范围内，但大量炉水中的杂质因蒸汽机械携带与溶解携带作用，使蒸汽指标严重超标，从而导致汽轮机积盐。据了解相关同炉型兄弟电厂得知其新投产机组都有不同程度的积盐现象。说明该类型锅炉汽包设计与其它比较成熟的汽包炉设计存在一定的差异性，汽包炉水处理方式不能再简单的适应磷酸盐或低磷酸盐的传统处理工艺。因为该汽包炉在升负荷过程中以及高负荷条件下，实践运行经验得出汽包水位偏差较大的问题，一般难以用运行调整能得以控制与消除，因此防止该炉型机组汽轮机在高负荷条件下积盐的唯一可行办法：就是提高炉水纯度。

2.问题解决。一是停机揭缸清洗积盐。二是提高炉水纯度，保证蒸汽品质。提高炉水纯度的途径：就是改变炉水处理工艺；辅以优化给水处理工艺。炉水氢氧化钠处理工艺原理：在炉水中由于氢氧化钠与氧化铁反应生成铁的羟基络合物，使金属表面形成致密的保护膜。目的：在溶液中保持适量的OH-－，抑制炉水中氯离子、机械力和热应力对氧化膜的破坏作用。也是解决炉水PH值降低的有效方法之一。炉水采用氢氧化钠处理优点：极大的降低了因加药带入杂质量，有效的提高炉水纯度与PH值，同时不用担心发生盐类暂时消失现象。严格按导则控制炉水指标进行加药与控制，不会发生苛性腐蚀。发生苛性腐蚀的条件是：（1）锅炉水具有侵蚀性，即含有一定量的游离碱（10％以上的NaOH）。（2）锅炉是铆接的或胀接处，而且在这些部位有不严密的地方或缝隙，因而发生水质局部浓缩的过程，具有高度的碱度。（3）金属里有极高的，接近屈服点的应力，具有高度的应力集中。锅炉特种合金钢与氩弧焊工艺的广泛应用，加上运行中只要严格控制氯离子、游离氢氧化钠含量及炉水PH值，既可以避免苛性腐蚀的发生，又能防止因炉水PH低而引起的酸性腐蚀。控制好氯离子的含量也进一步保障了羟基氧化铁保护膜不被破坏。而导则所要求控制的指标，实际运行中完全可以满足。由原来的低磷酸盐处理方式更改为加氢氧化钠处理，并辅以优化给水处理工艺。经过近三年多的摸索运行，各机组的炉水、饱和蒸汽指标得到了显著的优化，#1炉11月份硅含量60%以上在100-200μg/L）。炉水PH值控制在9.2-9.3时，在此PH值范围内化验班测得氢氧化钠含量都≤0.6 mg/L（标准值为：≤1.0mg/L）。炉水电导率基本控制在5-8μs/cm（原来#1机只有水质较好时才能控制在近25μs/cm以下）。目前每月四台机组分析纯NaOH总加入量仅为0.5公斤（2006年11月份两台机磷酸盐总加入量为60公斤）。由以上对比数据可得出：改进了炉水处理工艺后因加药带入锅炉的含盐量及杂质量大大降低，炉水及蒸汽品质得到显著纯化，且化验班查定各机组水汽各指标全在合格范围内，机组大修炉管、蒸汽管道割管金属晶相分析未发现异常。可见炉水氢氧化钠处理工艺对炉水及蒸汽起到了相当明显的纯化作用，且水汽系统内未发生异常腐蚀现象。

二、水冷壁结垢对机组安全与经济性影响

XX200MW机组火电厂11月份投产，#1炉盐段炉管发生爆管事故，造成非计划停运137小时，以额定负荷200MW满发，当时合同电价0.29元/千瓦时计，所造成直接经济损失达794.6万元。此处不计更换管材，检修工艺、人工费等。

1.原因分析。当时的省中试所判断结论为：水质不合格导致炉管内壁严重结垢，结垢导致传热恶化造成管子过热，于是管外表面和晶间产生蠕胀裂纹，裂纹逐渐扩大导致管子在裂纹处发生泄漏，在高压条件下引发爆管。但查阅水汽报表，给水、炉水指标合格率都比较高，是典型的指标合格率高结垢率也高的“两高”现象。化学监督工作对热力设备来说，就如同是防疫人员。客观、真实、准确的反映指标是最为重要的环节，也弄不得半点虚假。因为整个热力系统运行中发生结垢、积盐、腐蚀等都是隐性的。只有通过指标的真实监督，及时发现、暴露问题，配合相关专业分析、查找到原因，将以处理解决，防患于未然。因为化学监督工作要是出了问题，对热力系统引发的结垢、积盐、腐蚀等危害将是大面积的，对设备损坏将是灾难性的，对电厂经济损失将是巨大的。少则造成经济损失几百万，多则可达上亿元。另外专业管理及运行人员技术、技能一定要达到起码的要求。事实证明，有些电厂如果不重视化学专业及化学监督人员素质及日常管理工作，这些电厂早晚都将引发热力设备这样或那样的大问题。

2.问题解决。更换损坏炉管。对结垢量进行认真分析，达到酸洗条件的应及时安排酸洗，以免引发大面积焊管恶性事故的发生。加强化学运行各环节水处理工作，同时加强化学监督工作，完善在线仪表，确保取样及分析结果的真实性与准确性，杜绝“两高”现象的发生。

总之，合理的设计水处理工艺，但专业人员执行偏离，监督不到位，同样将会引发凝汽器结垢事故的发生。因此加强培训与提升专业人员技术、技能及专业素质，是做好火电厂化学水处理及化学监督工作的前提。化学水处理及化学监督工作高质量的开展与各级管理人员的高度重视，将给电厂带来巨大的安全与经济效益。

参考文献：

[1]王红，浅谈做好水处理及化学监督工作将设备安全与节能关口前移.2021.