1 設備概況
該廠220MW機組的汽輪機為東方汽輪機廠生產的D09型超高壓、中間再熱、三缸三排汽冷凝式汽輪機, 機組高加系統共含有3個JG530-5型加熱器, 受熱面積為530×3+50=1640平方米, 給水流量為670立方米/小時, 工作溫度在180℃~250℃之間, 所用管材為#20鋼, 管徑16mm, 總管數為990根, 進口管直徑為300mm (通徑) ;疏水冷卻器的換熱管材質也為#20鋼, 管徑16mm, 型號SL-80, 1臺。
2 故障情況及原因分析
該廠#1機組高加系統從1986年投運至今已經25年以上, 2012年4月#1機組高加組出口給水溫度在滿負荷情況下只有228℃, 與設計值242℃偏離較大。通過近年利用機組停運檢修期間對高加組內部隔板、鋼管、進出口聯程閥及高加給水大旁路閥門等設備泄漏檢查消缺治理和運行優化調整等措施, 效果不佳的現狀及對高壓加熱器鋼管結垢情況進行深入試驗分析、研究, 發現機組給水溫度偏低的主要原因是高壓加熱器鋼管結垢嚴重, 換熱效果下降所致。為提高高加系統換熱效率, 該廠決定對#1機組高加系統水側酸洗除垢以除去管壁積垢, 提高設備的換熱效率, 有效提高給水溫度。
3 高加系統水側化學清洗工藝
3.1 清洗工藝
3.1.1 高加化學清洗水容積
3.1.2 水沖洗及升溫試驗
初階段沖洗要求送水量70t/h。沖洗終點:出水澄清, 基本無雜物。
系統建立循環后, 應注意整個系統注滿水, 打開系統的高點排氣確保清洗系統內滿水, 然后全開清洗箱中的加熱器進行升溫試驗, 回液出現溫升后開始計時, 如1.5小時內凈升溫45℃或2小時凈升溫60℃, 則認為加熱系統合格, 否則應采取補救措施。
3.1.3 復合酸酸洗
復合酸酸洗工藝參數如下。
復合酸:5%~8%。
緩蝕劑N-105:0.2%~0.4%。
還原劑N-209:適量。
消泡劑N-202:適量。
溫度:55±5℃。
建立系統循環, 將系統中高點死區空氣排凈。緩慢開啟系統內加熱器, 加熱蒸汽二次門前的壓力表要控制在0.5MPa以內。當清洗系統溫度達50℃時開始加藥, 先加緩蝕劑N-105, 濃度控制在0.2%~0.4%左右, 循環20分鐘后再添加復合酸, 濃度控制5%~8%, 并根據測定的Fe3+含量大小加入還原劑N-209, 控制Fe3+≤300mg/L, 根據泡沫大小加入消泡劑N-202適量。酸洗過程中維持溫度:55±5℃。當總鐵基本平衡時可以考慮結束酸洗。
3.1.4 沖洗頂排
酸洗結束后, 用除鹽水對系統進行頂酸沖洗, 沖洗過程中繼續加熱, 沖洗過程中注意對死區的沖洗, 沖洗至出水澄清, 出口全鐵≤100mg/L。
3.1.5 鈍化
沖洗結束后, 建立酸洗系統循環, 繼續加熱。當回液溫度65℃時開始加二甲基酮肟復合鈍化劑, 控制濃度0.15%~0.2%, 用氨水調節PH=9~10, 控制溫度70~80℃。循環4~5小時后排放。
3.1.6 保護液頂排
鈍化結束后, 用氨水調節PH=9~10除鹽水對系統進行頂排, 頂排至出水澄清, 出口全鐵≤100mg/L。
3.1.7 廢液的排放及處理
先將廢液排入鍋爐側沖灰溝, 然后打入灰場存放, 通過灰水的堿性中和酸液。
3.2 清洗過程記錄
3.2.1 05月18日9:20~05月19日15:45
18日9:20開始往系統上水, 臨時系統消缺, 進行系統水沖洗。19日15:45, 高加酸洗系統消缺完畢, 開始向系統上水, 建立循環, 開始投蒸汽升溫。
3.2.2 05月19日18:10~05月20日00:30
進行第一次酸洗, 歷時6h10min, 酸洗濃度為7.0%~5.5%, 溫度57~60℃, 全鐵為6472mg/L。第一次酸洗時間與全鐵離子濃度曲線及酸度平衡曲線見下圖。
3.2.3 05月20日02:10~12:00
進行第二次酸洗, 歷時9h50min, 酸洗濃度為6.72%~5.40%, 溫度55~60℃, 全鐵為2184mg/L。第二次酸洗時間與全鐵離子濃度曲線及酸度平衡曲線見下圖。
合計兩次酸洗共歷時16小時, 全鐵共計8656mg/L, 本次鍋爐酸洗清除鐵垢 (以四氧化三鐵計) :
(清洗水容積為50m3, 1.38為四氧化三鐵的換算系數, 8656mg/L為清洗結束時的含鐵總量)
本次化學清洗共除垢 (折算為Fe3O4) 為597.26Kg。
3.2.4 05月20日12:00~19:00
12:00開始進行酸洗后的水沖洗, 歷時2h30min, PH為4.5, 全鐵為56mg/L。15:00開始加復合鈍化劑, 15:10鈍化計時開始, 溫度80℃, PH為9.5, 濃度0.2%, 19:00開始用加氨水的清水頂排鈍化液, 全鐵為14mg/L, 停止頂排, 酸洗結束。
4 質量評定
2012年5月20日對高加系統各部位進行了檢查, 經有關人員共同評定結果:
1) 清洗后的金屬表面清潔, 無殘留氧化物和焊渣, 無明顯金屬粗晶析出的過洗現象, 無鍍銅現象, 2012年6月20日對#1機組進行的熱效率試驗數據顯示, 高加組出口給水溫度達到了241.84℃, 基本達到了機組給水溫度設計值, 較高加組水側化學清洗前提高了13.84℃;
2) 用腐蝕指示片測量的金屬平均腐蝕速度為0.972g/ (m2·h) , 腐蝕總量為15.557g/ (m2·h) , 除垢率>95%;
3) 清洗后的金屬表面形成均勻、致密的鈍化膜, 無二次銹蝕和點蝕;
4) 固定設備上的閥門、儀表無損傷。
該廠#1機高加系統化學清洗質量符合《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》 (DL/T794-2001) 的標準, 清洗質量評價為優良。
5 結語
綜上所述, 在分析機組高加出口給水溫度偏低的原因時, 綜合考慮了高加內部隔板、高加進出口聯程閥及高加組大旁路泄漏影響因素, 并逐一進行了分析排查, 最終確定了高加水側管壁結垢嚴重是造成高加出口給水溫度偏低的主要原因。通過采用高加水側化學清洗, 高加組出口給水溫度由清洗前機組滿負荷下的228℃升高至241.84℃, 效果十分理想。在清洗過程中嚴格執行了相關規程及工藝要求, 保證了化學清洗效果, 同時, 未造成任何設備損傷, 充分說明了火力發電機組高加水側化學清洗工藝對運行時間長、管壁結構嚴重造成高加出口給水溫度偏低故障的處理是可行、安全、有效的。
摘要：該廠220MW機組高加系統給水溫度存在明顯的偏低設計值現象, 經停機檢查分析, 高加組運行時間長, 高加工作給水水質欠佳, 鋼管結垢嚴重, 使高加換熱效果下降, 造成高加出口給水溫度長期低于設計值, 嚴重影響機組運行效率。經過停機進行高加組系統水側化學清洗, 機組高加組換熱效果得到較大提高, 高加出口給水溫度達到了機組設計給水溫度值。運行實踐證明, 處理措施得當, 機組運行正常, 效果顯著。
關鍵詞：高壓加熱器,給水溫度,偏低,化學清洗,處理