双压余热锅炉煮炉方案的优化

冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第8期总第186期名称汽包（正常水位）水冷壁连接管系合计高压系统89.3522.3低压系统84.3517.31锅炉结构及热力系统简介某厂型号为M251S燃机于2007年4月投运，为清除配套余热锅炉在运行中形成的水垢、腐蚀产物等沉积物，防止对锅炉产生垢下腐蚀和高温腐蚀，同时在锅炉汽水表面建立钝化膜，提高其防腐蚀的能力。决定于2014年3月燃机大修期间对其进行常规煮炉。因没有现成的煮炉设备和经验供选用，故自行设计了一套简单实用的煮炉方案，并取得了良好的效果。1.1锅炉主要参数锅炉型号：Q427/571-76(9.6)-6.1(0.4)/485(210)额定蒸发量：高压76t/h，低压9.6t/h额定蒸汽温度：高压485益，低压210益额定蒸汽压力：高压6.1MPa，低压0.4MPa生产厂家：德尔塔动力设备有限公司（原南京锅炉厂）1.2水汽系统流程低压系统：汽轮机热井寅凝结水泵寅给水加热器寅除氧器寅低压汽包寅下降管寅下联箱寅低压蒸发器寅低压汽包寅低压过热器寅汽轮机（补汽）高压系统：低压汽包寅给水泵寅高压省煤器寅高压汽包寅下降管寅下联箱寅高压蒸发器寅高压汽包寅过热器3寅过热器2寅减温器寅过热器1寅汽轮机（主蒸汽）2清洗范围及煮炉方法确定2.1设备状况锅炉已运行七年，在锅炉年检中发现汽包结垢不严重，煮炉前检查高压汽包内壁有一层薄铁锈氧化物，汽水分界面下有一层约0.3耀0.5mm的盐垢，所以决定进行常规碱性煮炉。2.2清洗范围根据DL/T794-2001《火力发电厂锅炉化学清洗导则》规定，结合本炉的特点，确定本次化学清洗的范围是：水冷壁、汽包、集中下降管及其连接管系。2.3清洗系统水容积清洗系统水容积参数见表1。表1清洗系统水容积参数双压余热锅炉煮炉方案的优化李文学(湖南涟源钢铁有限公司能源中心,湖南娄底417009)【摘要】介绍了一种与燃气轮机配套的双压余热锅炉的煮炉方法，强调煮炉过程中水位控制、给水泵和过热器保护的方法和重要性，并结合实际水质情况提出了一种煮炉优化建议。【关键词】余热锅炉;煮炉;水位控制;过热器【中图分类号】TK229【文献标识码】B【文章编号】1006-6764（2015）08-0038-05OptimizationoftheBoilingOutProgramforDualPressureWasteHeatBoilerLiWenxue(TheEnergyCenterofLianyuanIronandsteelCo.,Ltd.,Loudi,Hunan417009,China)【Abstract】Aboilingoutmethodfordualpressurewasteheatboilerforgasturbinewasintroduced,theprotectionmethodsofwaterlevelcontrol,waterfeedpumpandsuperheaterduringboilingoutandtheirimportancewereemphasizedandanoptimizationproposalonboilingoutcombiningwithactualwaterqualitywasputforward.【Keywords】wasteheatboiler;boilingout;waterlevelcontrol;superheaterm338冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第8期总第186期高压汽包高压汽包脱盐水(补水)汽机热井给水泵凝结水泵回水泵出水阀出水阀关定压调节关低压饱和蒸汽高压饱和蒸汽电导/（滋S/cm）电导/（滋S/cm）pH6.615.3411.26.444.08.56.97.27.27.36.28.15.88.21.858.96.48.22.18.56.68.12.847.8pH高压汽包高压汽包脱盐水(补水)汽机热井给水泵凝结水泵回水泵出水阀出水阀出水阀回水泵2.4升温升压及过热器的保护燃气轮机和余热锅炉联为一个整体，余热锅炉起动升压的运行情况完全取决于燃机，无法人为控制。燃机满速空载时排烟温度为410益左右，进高炉煤气量为6.0耀6.5万m3/h，为额定负荷的40%左右，携带的热量很大，锅炉蒸发量大，开排气阀控制高压汽包压力为3.1耀4.0MPa，过热蒸汽温度为400耀450益左右，过热度160益左右。过热器材质为15CrMoG合金高压锅炉管，耐温530耀550益,有资料表明在煮炉期间燃机空载运行共计10h左右，为防止蒸汽携带碱液进入过热器，可考虑煮炉期间饱和蒸汽从汽包直接排放，隔离过热器干烧不会造成过热器损坏。但考虑到锅炉汽包只有一个DN50的手动排空阀，操作不方便，还须增加临时隔离过热器措施。加上过热蒸汽有较高的过热度，蒸汽带水的情况应该不严重，同时保证过热器内有蒸汽通过能更好地保护过热器。所以实际上采用过热器排空阀排汽，全开过热器疏水阀。在煮炉期间对饱和蒸汽取样化验结果如表2（以步骤4，一次灭火闷煮时间段内化验数据为例，每两小时化验一次）。结果表明蒸汽品质合格，蒸汽带碱液不明显。但考虑到蒸汽携带的碱液在过热器内会很快浓缩，在管子弯头和焊缝过热区等残余应力较高的地方发生应力腐蚀，为保护过热器，在煮炉结束时对过热器用脱盐水冲洗干净。表2饱和蒸汽取样化验结果2.5加药及给水泵保护安装临时煮炉管道和循环泵工作量大，加上高压汽包在煮炉期间压力高，对循环泵的要求高，选型难，常规耐酸碱泵不能满足要求。决定在煮炉前通过拆开汽包安全阀用临时溶药箱将药溶解后一次性加入，对锅炉升温升压后通过自然循环方式使碱液在锅炉内循环。为保证煮炉过程中汽包正常液位，防止给水泵被碱液腐蚀和低压汽包内的药液通过给水泵打入高压汽包影响药液浓度，所以对进水系统（如图1）进行临时改造（如图2）。给水泵和凝结水泵参数如表3。图1正常进水流程图图2煮炉期进水流程图39冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第8期总第186期表4煮炉步聚及主要内容类别型号扬程/m额定流量/（t/h）实际运行进水压力/MPa实际运行出水压力/MPa运行方式生产厂家给水泵HGB3/10880851.10~1.177.4~8.3一用一备上海凯士比泵有限公司凝结水泵100N13014152.5-1.1~1.3两用一备沈阳水泵厂表3水泵参数序号步骤时间注意事项1准备和冲洗对系统确认及隔离，用脱盐水冲洗系统合格，再将水位放到低报警水位。4h2加药在确认汽包无压力后，分别拆下一个安全阀，根据水容积按浓度碳酸钠0.6%，磷酸三钠0.5%，氢氧化钠0.4%将药溶解后分别加入高低压汽包，装复安全阀，补水到点火水位。4h确保药品全部溶解后才能加入3一次升温升压启动燃机空载运行，对余热锅炉进行升温升压。5h保持汽包液位+50耀75mm4一次灭火闷煮停止燃机运行后对锅炉排污，调整好汽包水位后停运给水泵，浸泡煮炉,每6小时排污一次。12h5二次升温升压启动燃机空载运行，对余热锅炉进行升温升压。5h6二次灭火闷煮同步骤4，待高压汽包压力自然下降到0.3MPa时大量排污将液位放到最低。12h7换水用脱盐水置换碱液，冲洗到出水pH臆9且水质透明。10h换水速度不能太快8冲洗过热器换水合格后，对锅炉进满水，对过热器进行冲洗。4h冲洗到排水pH臆99排水检查将炉水放尽，打开人孔或手孔检查,清洗汽包和联箱。如煮炉后不投入运行需进行防腐保护。5h内壁应清洗干净、无二次浮锈且形成保护膜；腐蚀率合格。煮炉期间将凝结水泵出水管与给水泵进水管串接，将凝结水泵出水阀和给水泵进水阀关闭，由两台凝结水泵运行的出水直接向给水泵供水，由凝结水泵回水阀自动控制凝结水泵的出水压力1.2MPa，人工调节给水泵出水阀和回水阀开度控制向高压汽包和低压汽包的送水量。操作中注意两点：一是考虑到汽机热井容积较小，在煮炉前按汽轮机灌水试验要求将凝汽器灌满水并安排专人监视水位，防止热井水位波动大出现因热井补水不赢被迫停运给水泵和燃机的情况；二是须缓慢均匀调整给水泵的出水阀和回水阀防止进水压力突变造成给水泵气蚀。燃机启动后维持3000r/min空转（发电机不并网）运行5h，分别由高、低压过热器排空阀控制蒸发量。从实际运行曲线可看出，燃机在定速运行过程中，高压汽包压力平均为3.65MPa，最高压力为4.83MPa，平均进水量为37t/h，最大进水量为50t/h，低压汽包压力平均为0.337MPa，最高压力为0.43MPa，平均进水量为6t/h，最大进水量为13t/h，给水泵能满足要求。3煮炉过程及效果3.1煮炉步骤及主要内容煮炉步骤及主要内容见表4。煮炉过程中应定期化验炉水水质，为确保炉水PO43-逸1000mg/L，碱度逸90mmol/L，一次性加药量可适当多一点。3.2煮炉过程中汽包压力变化趋势图汽包压力变化趋势图见图3。图3汽包压力变化趋势图时间/h40冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第8期总第186期低压汽包高压汽包pHpHPO43-/(mg/L)12.4150012.1150012.6150012145012.6150011.55140412.4150011.06120012.4145010.71180PO43-/(mg/L)6.78.911.635607908.39.210.85650850名称电导/（滋S/cm）pHPO43-/(mg/L)硬度/（滋mol/L）SiO2/(滋g/L)脱盐水1.25.6-0.00612给水8.89.16-0.0112.2低压炉水9.99.742.150.0112.6高压炉水289.896.20.015192.5以上趋势图均以步骤3和4时间段为例。3.4煮炉效果炉水放尽后，打开汽包人孔门检查，原来的铁锈氧化物和盐垢均清洗干净，汽包内有少量沉积物，金属面无锈蚀，腐蚀率合格。符合煮炉要求。4煮炉优化建议从本次煮炉期间炉水水质化验结果看，药剂溶解混匀需6耀8h，而后低压汽包炉水药剂浓度逐于稳定，高压汽包药剂浓度逐渐下降，说明药剂在发生反应。同时低压汽包排污水干净透明，高压汽包排污水呈黑色，说明低压系统比高压系统干净。煮炉期间炉水化验数据如表5（以步骤3和4时间段内化验数据为例，每两小时化验一次）。表5煮炉期间炉水化验数据从数据看，双压锅炉的低压部分压力低，蒸发量少，低压炉水主要作为高压汽包的给水和高压过热蒸汽的减温水，运行压力和作用类似于高压式热力除氧器。水质对比如表6（取2014年1月平均值）。3.3煮炉过程中烟气温度和蒸汽温度变化趋势图烟气温度和蒸汽温度变化趋势图见图4。从表6可看出：低压炉水和给水水质相差不大，一般不会结垢。同时结合锅炉年检时低压汽包内状况类同于热力除氧器水箱，未发现明显结垢。基于以上理由，为今后煮炉提出如下优化建议：一般情况下只需对高压系统煮炉，将药品直接加入高压汽包，用正常进水方式进水，无需对进水系统改造。这样可节约进水系统改造和拆除费用3万元，可节约一半的煮炉药剂费和加药化验费1.5万元，使煮炉的直接费用降到原来的50%。更可观的是可节约因进水系统改造和拆除时间一天可创发电效益5万kW.h伊24h伊0.19元（燃机煤气发电1kW.h的平均效益）=22.8万元。5结论及注意事项5.1双压余热锅炉可随燃机同步启动进行煮炉，燃机定速空转不并网运行，通过过热器排空阀控制汽温汽压。在每次升温升压煮炉后停燃机闷煮一段时间。5.2在高低压系统同时煮炉过程中为保护给水泵不受碱液腐蚀，同时保证低压汽包的药液不通过给水泵打入高压汽包影响药液浓度，由凝结水泵直接向给水泵供水，由给水泵同时向两个汽包供水的方式能满足煮炉要求，在设备异常出现汽包低水位时可立即停止燃机运行保证设备安全。5.3煮炉过程中从以下几方面(下转第47页)表6水质对比图4烟气和蒸汽温度变化趋势图时间/h41冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第8期总第186期（上接第41页）保护过热器：让蒸汽全部通过过热器排空阀排放；打开过热器疏水阀，及时排出冷凝水；控制好汽包液位，