火力发电厂整套启动化学调试常见问题探讨.doc

火力发电厂整套启动化学调试常见问题探讨丁德 , 赵文亮（陕西电力科学研究院 西安 710054）摘要：本文通过对火力发电厂整套启动化学调试过程中发生的机组水汽品质恶化、锅炉爆管、腐蚀、积盐、结垢、试运行被迫推迟等常见问题的分析，阐明了这些问题的根本原因在于设计、安装、运行等阶段对电厂化学工作的不重视及化学调试工作的延误。指出设计错误、材料选用不当、水处理运行方式和药剂选取不当、化学仪表监控和试剂准备不足、设备保管期间腐蚀、蒸汽带水严重、人员及培训缺乏等技术方面的原因是可以避免和改正的。关键词：电厂；化学；调试；问题 Abstract：This paper analyses the selected failure in the integrated system starting cycle chemistry commissioning where steam impurity and superheater tubes damage and corrosion and deposit and scale and delays of commercial operation etc resulted from insufficient chemistry-related commissioning, expounding the ultimate root cause of the above problems is poor system management in designing, erecting, operationing period. Pointing out the technical root causes, all of them predictable and correctable, include bad design and material selection, water treatment system operation and chemicals, instrumentation and chemical control not ready, corrosion during equipment storage, boiler carry-over, and lack of operator and chemist training.Key words：Power plant , Chemistry , failure , Commissioning0 前言火力发电厂新建机组整套启动调试期间，经常发生锅炉设备淋雨，机组化学清洗后不能及时点火，热力设备停运期间保养不当等导致机组设备发生大面积腐蚀，化学加药、水处理设备不能正常投入运行，水处理药剂错误的使用，种种原因导致化学调试工作被忽视和延误，因此机组启动期间水汽品质异常恶劣，炉水发红，铁含量非常高，蒸汽硅含量试运期间很难合格。机组设备的健康状态及水汽品质处于机组生命周期的最低的水平，机组的水汽品质长期处于三级处理状态 1。如果在机组设计、安装、调试阶段完整地执行电厂化学相关设计、监督、启动、清洗、验收等导则和规范2和配置专业化学人员，许多问题是可以避免的。因此，如何推广、运用、执行电厂化学方面的水处理技术、防腐技术、运行经验等相关技术成为从源头上避免这些问题发生的关键。1化学调试常见问题由于火电建设周期紧张，在建设阶段化学专业人员缺乏，化学专业经常由汽机或锅炉专业代管，特别是一些企业的自备电厂及容量较小的机组的化学工作更是严重忽视和延误。表1是化学专业比较常见的问题，涉及的问题均来至供热锅炉和火电机组调试期间所发生的。表1 整套启动调试期间化学常见问题序号系统问题现状发生阶段管理或技术原因形成机理解决方法规避方法1炉水锅炉炉管内部腐蚀。制造管理锅炉制造过程中水压试验的水分没有排干，运输、存放期间没有保护好。运行前化学清洗。加强设备质量监造。2炉水锅炉管排存放期间锈蚀严重。安装管理机组设备在安装期间没有保管好，锅炉管排在雨季腐蚀严重运行前化学清洗。加强设备保管期间质量监督。3凝结水水汽超标，炉水氯离子高达10000mg/L运行管理、技术凝汽器铜管端头脱离管板，非正常排气震裂铜管，缺乏检漏装置，化学人员与运行人员沟通不畅堵塞漏管，锅炉换水。化学在线仪配置设计审查，运行人员化学知识培训。4补给水、炉水蒸汽氢电导率超标。运行技术有机物在炉内分解成挥发性有机酸类。水源预处理工艺调整，更换水处理药剂。预处理工艺及水处理药剂设计审查5给水高压加热器汽侧冷凝水过滤器压差高，黑色物质污堵严重。设计、运行技术高压加热器汽侧部位流速高，碳钢材质，发生流动加速腐蚀。增加给水pH值，提高溶解氧浓度，选用低合金钢。材质选择及给水处理工艺设计审查6补给水、炉水锅炉水冷壁氢蚀和汽机点蚀。运行管理除盐水被污染。更换损坏管道，消除污染源。补给水运行方式设计审查7补给水、炉水汽包内部旋风分离器等碳钢部位腐蚀严重，排水铁含量高。运行技术水中有机物化学分解，低pH值，流速过高。更换材质，减少有机物。补给水处理工艺设计审查8凝结水汽机次末级叶片点蚀及疲劳腐蚀。运行管理精处理超期运行，腐蚀处叶片发生共振。重新设计更换叶片，调整再生工艺。化学仪表配置设计审查。9炉水锅炉超压大负荷运行一年后，过热器碱腐蚀。运行技术炉水磷酸盐处理，大负荷下蒸汽带水，炉管发生积盐，高温下碱熔融。更换炉管，改为LP。热化学试验10炉水过热器运行一个月爆管。运行技术锅炉超负荷运行，汽包旋风分离器松动，过热器积盐严重。更换过热器管，重新安装旋风分离器。热化学试验11补给水、炉水高温过热器运行一个月后连续爆管。设计技术补给水碱度过大更换锅炉管，补给水软化再生药剂改为氯化铵，后改用反渗透。补给水处理工艺设计审查及热化学试验12凝结水凝汽器抽空区铜管断裂设计技术氨腐蚀降低给水氨浓度或更换为不锈钢管。凝汽器铜管设计审查13给水机组给水溶解氧长期超标。设计、安装、运行管理取样管减压阀松动及电动给水泵取样管没关闭，形成文丘里现象抽吸空气；除氧器冷凝液回收至除氧器。修理取样管减压阀；关闭电动给水泵取样管，更改除氧器冷凝器液回收管道。除氧器等局部设计审查，加强运行管理。14凝结水机组水汽品质长期不合格，运行3个月过热器爆管。运行管理低压加热器排污门未关严。更换炉管，关闭低压加热器排污门，加强化学监督。低压系统局部设计审查，加强运行管理。15补给水补给水pH值长期小于5.0运行管理、技术混床阴树脂偏少及再生度低，混脂不均。补充阴树脂，提高分离效果，更换药剂纯度，延长混脂时间。补给水处理工艺设计审查，加强运行管理。16凝结水精处理酸碱储存系统无法卸酸碱，酸泵轴封发热破裂。调试技术卸酸碱泵安装位置高于0米水平面，排不出泵内空气。增加排气口或者增加卸酸碱平台高度。精处理酸碱再生系统设计审查。17凝结水精处理再生系统法兰垫片经常破裂。安装技术垫片材质选择错误，再生泵流量选型过大。更换垫片为聚四氟乙烯垫片，节流再生泵流量。法兰垫片材料选取设计审查。18汽水取样汽水取样架及冷却水泵停运期间冻裂。运行技术取样架没有设置最低位放水点。更换取样架及水泵。地理气候设计审查。19加药系统磷酸盐计量泵出口至汽包加药管道高温。运行技术逆止阀高温变形，计量泵停运后，高温炉水倒流。手动启停计量泵，并随时关闭出口截止阀，待停机检修。设备选型设计审查。20凝结水空冷岛凝结水铁一直不合格。调试管理空冷岛散热片及管道保管期间淋雨锈蚀，安装后铁锈没有清理干净。延迟凝结水回收时间，机组低负荷下蒸汽吹扫携带。加强设备保管、安装期间质量监督。这些问题大部分在化学调试期间是可以及时发现并解决的，但是都被忽视或延误，从而导致发生事故。例如：由于化学监督不足，未及时发现低压加热器排污管倒吸污水导致过热器频繁爆管，如表2中的第16项典型事故；凝结水泄漏未发现导致的整个系统污染，如表中第13项；设备存放期间保管不当产生的腐蚀，如表2中的第2项；化学水处理采用有机药剂分解导致的蒸汽氢电导率超标，；凝结水精处理效果差，低压缸腐蚀，如表2中第6项；锅炉蒸汽带水导致的锅炉爆管及汽轮机结盐、应力腐蚀及锅炉流动加速腐蚀等如表2中第9项。但是，对于一些大容量、高参数火电机组配套的资金、人员、技术比较齐全，机组从设计阶段到移交生产阶段电厂化学工作比较重视，调试过程中化学相关导则严格执行，并专门委托电科院进行全程的基建期化学技术监督。因此机组的相关化学调试没有延误，机组水汽品质良好。例如：某新建600MW亚临界燃煤空冷火电机组，凝结水250%精处理，给水处理采用AVT（给水全挥发性处理）方式3，炉水采用LP（炉水低磷酸盐处理）方式4。锅炉运行前采用EDTA铵盐清洗，柠檬酸漂洗，亚硝酸钠钝化5，过热器及主蒸汽管道采用蒸汽吹扫。表2是该机组过168h期间的水汽品质。表2机组在调试期间的水汽品质项目省煤器入口炉水过热蒸汽钠离子 g/L-1.0铁 g/L3.08.0200.0-pH9.010.0-电导率 S/L-60.00.10(氢电导率)二氧化硅g/L5.015.0200.0300.01.08.0（g/kg）2 分析讨论上述调试期间发生的化学事故比较典型，具有广泛性和代表性，对机组稳定运行的危害性大，需从源头上消除，避免短期和长期的腐蚀问题及其它化学问题。因此，如何从设计阶段、安装阶段、调试阶段认识、鉴别这些事故的根源从而避免这些问题的发生成为整套启动化学调试工作的重点内容。因此，针对每台机组的运行方式和工艺特点制定调试大纲和措施。一般包含：调试时间进度表；整体及局部设计审查（热力系统化学腐蚀特性、污染物的转移途径、高温腐蚀等）；化学水处理工艺及运行方式；设备的腐蚀与防护；人员培训；化学运行及检修规程；化学单体调试的检查和核对；运行前清洗（酸洗，蒸汽或空气吹扫）和水压试验；冲转前锅炉、汽机、凝结水系统、凝汽器等化学监督；化学废水排放和处理；化学实验室；安全措施；热化学试验。并且每一项调试任务在机组设计、安装、调试阶段均有详细的分项调试任务和检查清单，关键在于各参与单位的落实。对于设计阶段。整体设计审查的重点在于理论上建立热力系统整个化学循环的特性，见图1。从该图可以直观的确定腐蚀产物的来源、途径及去除，空气泄漏和凝汽器泄漏的影响，有机物分解和转移途径，从而确定化学加药、取样、监督的方式，准确快速确定水汽超标原因。局部设计审查重点应放在设备杂质容易富集的地方（锅炉过热器和汽轮机）及热应力腐蚀，应力腐蚀（凝汽器抽空区铜管），疲劳腐蚀（末级叶片），严寒地区的防冻，从而避免设备选型、材料选用错误。 对于安装阶段，化学调试工作已经介入，重点在于检查和核对安装单位已相应完成的单体调试，特别是锅炉的化学清洗及保养，督促运行单位人员培训、运行规程及化学实验室准备，同时开始应针对每台机组的设计和运行方式制定具体的化学调试措施，为了使安装阶段的化学监督的有效执行，应及时完成调试分项试运前相关内容的签字认可申请及签证要求。某些隐形工程在安装阶段不易发现问题，例如机组补水及排水是针对运行阶段设计的，试运期间用水量大，补水、排水成为限制大负荷试运的瓶颈，因此这些值得注意。对于调试阶段，即分部试运阶段和整套启动调试阶段，一般区分不明显，根据前期制定的调试措施执行，重点在于进度的控制，调试工作安排应该与安装单位总进度相协调，防止调试工作的延误。分部试运阶段的化学调试重点工作为制水、化学加药、取样、监督，整套启动调试阶段化学调试重点工作为化学监督，调整水汽品质，及时发现设备的缺陷，机组首次点火就应该投入汽水取样，确保管道没有堵塞6，确保整个热力系统非常洁净，水汽品质能迅速调整至可控范围内。完成以上工作后，有些机组水汽品质并不一定合格，水汽品质波动比较厉害。例如：锅炉负荷急剧变化时，炉水发红发黑，炉水甚至如墨汁一般，说明该锅炉化学清洗的形成的钝化膜较差；除铁过滤器出口铁含量有时比出口还高，说明滤芯污染，正在积污和洗脱。诸如此类的问题一般试运期间不易发现，试生产后才慢慢显现，这些原因主要是多个设备结合后超过系统设计的水汽品质的临界值。因此机组稳定运行后非常有必要进行第二次调整，即生产期热化学试验，该试验应该包含整个热力系统化学特性试验，特别是锅炉汽水携带，蒸汽纯度，磷酸盐隐藏，除氧器效果，锅炉补给水和凝结水处理性能，铁的转移。热化学试验一般在机组稳定运行两月后进行，并在期望的工况条件下提前两周时间加强水汽品质监督。实际情况是部分机组由于负荷调度比较困难而没有进行热化学试验，因此机组在调试完成后继续腐蚀、结垢、积盐。3 结语1 整套启动化学调试涉及的事故比较典型，具有广泛性，代表性，可从设计、安装、调试阶段及早发现并避免。2 热化学试验可以避免机组试生产期间发生化学腐蚀、