超临界机组汽水优化控制

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1、超临界机组汽水优化控制作者：佚名 转贴自：电力设备 点击数：越1646 更新时间：2007-4-26 摘要： 介绍了不同国家的超临界机组的给水水质标准，根据相关理论和超 临界机组的实际使用经验，对超临界机组在系统设计优化、凝结水精处理系统选 型优化、给水处理方式的优化、机组停备用保护措施的优化及化学监督管理工作 等多个方面阐述了超临界机组汽水品质优化控制的途径和措施。关键词：超临界机组；给水水质；汽水品质；优化0引言我国目前在建或已投产的超临界机组已有几十台，最长运行时间在12年以 上,许多机组都经过了一次以上的大修，在机组汽水品质的管理上积累了一定的 运行经验。1超临界机组汽水质量标准1.1

2、超临界机组汽水系统的工作特点超临界工况下的汽水理化特性决定了超临界锅炉必须采用直流锅炉。直流锅 炉没有汽包，无法通过锅炉排污去除杂质。无论杂质沉积于锅炉热负荷很高的超临界锅炉的水冷壁管内，还是随蒸汽带 入汽轮机沉积在超临界汽轮机上，都将对机组的安全性和经济性运行产生很大的 危害。为了确保超临界机组的安全运行，首先必须确保锅炉有优良的给水水质。1.2超临界工况下的水化学特点通常由给水带入炉内的杂质主要是钙、镁离子，钠离子，硅酸化合物，强酸 阴离子和金属腐蚀产物等。根据这些杂质在蒸汽中的溶解度与蒸汽参数的关系图 得知，各种杂质离子在过热蒸汽中的溶解度是有很大差别的，且随蒸汽压力的增 加，其变化的情

3、况也不同。给水中的钙、镁杂质离子在过热蒸汽中的溶解度较低，且随压力的增加变化 不大;钠化合物在过热蒸汽中的溶解度较大，且随压力的增加溶解度稳步增加； 硅化合物在亚临界以上工况下溶解度已接近同压力下的水中的溶解度，且随压力 的增加，其溶解度也渐渐增加;强酸阴离子，如氯离子在过热蒸汽中的溶解度较 低,但随压力的增加变化较大；硫酸根离子在过热蒸汽中的溶解度较低，且随压 力的增加变化不大;铁氧化物在蒸汽中的溶解度随压力的升高呈不断升高趋势； 而铜氧化物在蒸汽中的溶解度随压力的升高而升高，当压力升高到一定程度时有 发生突跃性增加的情况。当过热蒸汽压力大于17MPa时，铜在过热蒸汽中的溶解度有突跃性的增加

4、。 所以对于超临界机组，给水铜的含量应引起足够的重视。2超临界机组的汽水优化途径为了达到标准中的给水质量要求，尤其是对铜氧化物的要求，可以从补给水、 热力系统设计、凝结水精处理、给水处理工艺、停炉保护及化学监督管理等方面 的优化来保证汽水品质的高纯度。2.1补给水处理系统的选型优化由于机组在运行过程中所有损耗的水均由补给水处理系统补给，所以补给水 质量的好坏将直接影响到机组给水的水质。但我国幅员辽阔、水系发达,不同地 区的水质类型不同,为了能取得满意的补给水处理效果，首先应收集设计所用水 源的水质情况，再根据收集到的水质数据选择行之有效的原水净化处理系统和与 此水质条件相适应的除盐系统。2.2

5、热力系统设计时的管材选型优化热力系统中的凝汽器、低压加热器、高压加热器的管材选择,是热力系统运 行时影响给水品质的主要设备因素。因为高、低压加热器管材的不同将影响到给 水处理工艺，当低压加热器采用铜管，铜管的腐蚀会引起给水中铜氧化物浓度不 合格，如果采用不锈钢管，则可避免铜氧化物浓度不合格现象的发生。所以高、 低压加热器应采用无铜系统。凝汽器管材的不同将影响到投运后凝汽器的泄漏问题,根据我国沿海地区大 型电厂的凝汽器使用管材的情况，凡是凝汽器采用钛管和碳钢包钛隔板的机组， 凝汽器发生泄漏的概率很小，甚至有的机组已运行了 8年以上也未发生过泄漏， 但采用铜管的机组都存在不同程度的泄漏。所以在超临

6、界机组热力系统设计时， 凝汽器应采用无铜系统;无法采用无铜系统的机组,对凝汽器铜管的选材应综合 考虑到适应当地的冷却水水质和防止凝汽器抽空区铜管的氨蚀等问题，选择合适 的铜管管材，并选择产品质量信誉较好的生产厂家进行生产。2.3凝结水精处理系统的设置模式优化凝结水精处理技术是为适应大机组的发展而产生的水处理技术。目前经过不 断的技术改造后仍用得较多的凝结水处理系统有下列形式：低压系统：覆盖过滤器+高速混床、前置氢型阳树脂过滤器+高速混床、阳床 +阴床+阳床等；中压系统：裸高速混床、前置氢型阳树脂过滤器+高速混床、前置过滤器+ 高速混床。目前国内直流锅炉的凝结水精处理设备均在氢型下运行，不论是国

7、产设备还 是进口设备，不论采用何种再生方式，其出水水质一般均较好，电导率都能达到 小于0.1S/cm的水平，再加上OT处理时凝结水的pH值一般在8.5左右，凝结 水精处理系统运行工况可大大改善，所以在考虑选择超临界机组凝结水精处理系 统的再生方式时，目前常用的几种再生方式均能满足要求，可以不作特殊考虑。中压系统的布置方式因其系统连接简单、运行调节方便、安全性高、无空气 泄漏等优点，因而被绝大部分厂家接受，成为主流布置方式。在考虑超临界机组 凝结水精处理系统的设置模式时，首先应采用中压系统的布置方式。2.3.1中压系统几种处理方式的效果比较在中压系统的3种设置方式中，只从除盐效果看，由于前置氢型

8、阳树脂过滤 器+高速混床方式中高速混床的进水为中性或呈微酸性，工作中的反离子大大减 少，在相同的杂质离子含量下，其运行周期长，出水水质肯定比其他2种方式略 好。裸高速混床、前置过滤器+高速混床这2种设置方式的高速混床只要再生好, 在氢型状态下的运行周期虽然较短，但出水的氢电导率已经能达到0.06p S/cm 以下的水平，完全满足超临界机组给水水质的要求。只从系统的除盐效果看，上 述3种方式都可采用。但从过滤除金属腐蚀产物的效果看，存在如下差别。2.3.1.1裸高速混床方式的除铁情况某厂2台超临界机组的凝结水精处理系统是最简单的裸高速混床系统，运行 至今出水的氢电导率一直控制在0.06p S/c

9、m以下，能完全满足超临界机组的水 质要求。在过滤除铁方面存在下列情况：（1）机组启动阶段的过滤除铁效果。统计了 2台机组最近20次的启动分 析报告，得出图1所示的过滤除铁率与凝结水含铁量的关系曲线。由图1可看出， 在凝结水含铁量非常高时，过滤除铁效果可达到98%以上，此时的裸高速混床系 统出水的铁含量的绝对值很高，有时会超过50g/L，使点火水质不合格。（2）机组正常运行时的过滤除铁效果。机组正常运行时凝结水中的含铁量 与启动时相比明显减小。统计了机组多年运行的分析数据，得出如图2所示的过 滤除铁率与凝结水含铁量的关系曲线。在凝结水含铁量较低的情况下，裸高速混床系统的过滤除铁率一般在70%以

10、下，而当凝结水含铁量非常低时，裸高速混床系统的过滤除铁率也较低，为59% 左右，有近一半的铁无法通过过滤除去又随系统循环进入热力系统，对进一步降 低给水的含铁量造成困难。图1启动阶段的过滤除铁率与凝结水含铁量的关系图2正常运行时的过滤除铁率与凝结水含铁量的关系2.3.1.2前置氢型阳树脂过滤器+高速混床系统的除铁情况根据过滤原理，相同的水流在相同的过滤流速下流过不同的过滤器时，固体 颗粒的除去率只与不同过滤器内滤料的直径和滤料的高度有关，如果滤料的直径 和滤料的高度相近，那么其过滤效果也就会相近。常规的前置氢型阳树脂过滤器 的树脂层咼度均在1m以上，与咼速混床的树脂层咼度相近或略咼，所以在处理

11、凝结水时的过滤效果与裸高速混床相近。由于没有详细的试验数据，下面就套用裸高速混床的数据对前置氢型阳树脂 过滤器+高速混床系统的除铁效果进行模拟计算。在凝结水高含铁量的启动阶段， 前置氢型阳树脂过滤器的除铁效果按90%98%计算（根据EPRI导则，启动阶段 前置氢型阳树脂过滤器的除铁效果能达到90%以上），后置的高速混床除铁效果 按59%计算，整个系统在启动阶段的除铁率可达到96%99.2%。这样的过滤效果 即使在凝结水的铁含量达到5000卩g/L时，也能确保出水铁含量小于50p g/L 的锅炉点火水质要求；而在凝结水含铁较低的正常运行时，前置氢型阳树脂过滤 器的除铁效果如按59%70%计算，后

12、置的高速混床除铁效果仍按59%计算，整个 系统在正常运行阶段的除铁率可达到83%88%，比裸高速混床系统的过滤除铁效 果有较大幅度的提高，这样的过滤效果可以使系统出水的铁达到更低的水平。另 外，在前置氢型阳树脂过滤器+高速混床系统中，凝结水中的铵离子已由前置氢 型阳树脂过滤器去除了，后置的高速混床工作在中性或微酸性状态下，更有利于 去除溶解状态的铁离子，对整个系统的除铁效果会有进一步的提高。该系统的主要缺点是系统较复杂，需要为前置氢型阳树脂过滤器配置一套再 生系统，占地面积大；另外运行的压差比裸高速混床大一倍左右，比前置过滤器 +高速混床系统略大；运行工作量比前置过滤器+高速混床系统大，与裸高

13、速混床 系统相近。2.3.1.3前置过滤器+高速混床系统的除铁情况此系统中前置过滤器滤元的过滤孔径可以根据需要进行选择，不同的阶段可 以采用不同过滤孔径的滤元来适应不同凝结水水质的需要。现在，随着安装质量 和设备保护质量的提咼，装有2台900MW超临界机组的某电厂已成功使用1p m 过滤孔径的滤元来处理机组启动阶段的凝结水，对于不同凝结水铁的过滤除去效 果能达到70%92%以上，过滤除铁效果与前置氢型阳树脂过滤器+高速混床系统 相近，比裸咼速混床系统的过滤除铁效果有较大幅度的提咼。该系统比裸高速混床系统复杂，但比前置氢型阳树脂过滤器+高速混床系统 简单；占地面积比裸高速混床系统大，但比前置过滤

14、器+高速混床系统小；运行 的压差比裸高速混床约大0.20.5kg/cm2,比前置氢型阳树脂过滤器+高速混床系 统略小；运行工作量最小，运行的灵活性和安全性最高。2.3.2凝结水精处理系统的设置优化选择综合考虑凝结水精处理系统的除盐效果、除铁效果、系统的复杂性、安全性、 运行压差和运行工作量的大小等情况。超临界机组凝结水精处理系统应选中压系 统，系统设置模式应首选前置过滤器+高速混床系统；其次是前置氢型阳树脂过 滤器+高速混床系统，尽量避免选用裸高速混床系统。目前常用的几种再生方式 均可选用，在不提高总价的前提下可首选高塔式完全分离技术或锥形分离技术。2.4给水处理方式的优化 2.4.1给水处理

15、采用AVT方式运行时出现的问题在我国早期引进的超临界机组中，给水处理无一例外的全部采用AVT处理， 这些机组在AVT工况下运行时均遇到了下列问题或其中的部分问题：高的给水铁 浓度；高的锅炉炉管结垢速率；高的锅炉运行压差上升速度；短的锅炉清洗周期； 部分水相节流调节阀结垢严重，影响调节性能；高压加热器和省煤器管的流动加 速腐蚀损坏引起泄漏；高的汽机结垢、结盐；短的凝结水精处理运行周期等。为了解决上述问题，某厂分别于1996年7月和1997年1月对2台机组的给 水由AVT处理改为OT处理，至今已连续使用8年以上。8年的OT处理使该厂机 组取得了如下的效果。2.4.2机组实施OT方式运行后的效果2.

16、4.2.1汽水系统中铁的含量该厂2台机组采用OT工况运行后，给水指标控制在非常好的范围内，机组 给水氢电导率控制在0.065S/cm左右；pH值控制在8.8左右;溶解氧含量控制 在70g/L左右。同时对系统的铁含量进行统计,并与原AVT工况下的数据进行 比较，发现2台机组OT方式运行后，系统各点的铁含量均有一定幅度的下降，尤其 明显的是省煤器进口从AVT时的5g/L左右下降到OT后的2g/L左右，下降 了 60%；高压加热器疏水从AVT时的6.2g/L左右下降到OT后的1.8g/L左 右，下降了 70%。2.4.2.2水相节流调节阀的结垢情况该厂2台机组在AVT工况下运行时,8号高压加热器的正常疏水调节门有较 严重的结垢倾向，平均每连续运行半年就会影响该阀门的调节特性而需进行解 体。从解体后的阀芯看，每次节流孔均有25%以上被黑色的磁性Fe304堵塞