炉水二氧化硅超标原因分析

廖亮 梁静

摘要：本文针对某300MW火电厂#2机组炉水二氧化硅超标现象，通过对比炉水左右侧二氧化硅的数值，对化学在线仪表的准确性、给水水质、机组负荷变化情况及排污量进行检查，进一步分析超标原因，得出连排门卡涩开度不足从而排污量不够是导致该机组炉水二氧化硅超标的主要原因。

关键词：火电厂;炉水;二氧化硅

中图分类号：TD713  文献标识码：A

引言

某火电厂为300MW直接空冷机组，于2015年下半年投产发电。锅炉采用亚临界参数，自然循环、一次中间再热循环流化床锅炉，型号为DG1058/17.5-Ⅱ1。汽轮机为亚临界参数、高中压合缸、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机。发电机为上海电气集团股份有限公司设计制造的QFSN-300-2型水-氢-氢冷却、三项交流两级同步汽轮发电机。原水取自附近煤矿的井下疏干水。预处理采用平流沉淀池，预处理出水经过滤器、超滤、一二级反渗透以及EDI处理后进入除盐水箱。锅炉给水采用加氨和联氨处理[1]，炉水采用低磷酸盐处理，凝结水精处理采用2×100%中压粉末树脂覆盖过滤器和100%旁路系统。

1异常情况

2021年7月15日，2号机组停机检修，8月5日启动并网，正常运行后汽水系统炉水左侧二氧化硅超标，最高达到216.9ug/l，平均值为120.7 ug/l，炉水右侧二氧化硅平均值81.0 ug/l，左右侧二氧化硅数值偏差大，左侧数值大于右侧数值40ug/l左右，按照GB/T12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》[2]的要求，锅炉汽包压力>15.6MPa，处理方式为炉水固体碱化剂处理时，炉水二氧化硅数值应≤100 ug/l。自8月5日启动后至8月20日炉水水质恢复前，炉水左右侧二氧化硅在线仪表测定水质数值如表1所示，根据在线仪表测定的数据，每两小时抄一次表，表1数值取左右侧炉水二氧化硅每日最大值以及平均值。

锅炉运行时，为了使炉水中的含盐量和含硅量维持在极限允许值以内，和排掉炉水中的水渣，必须进行连续排污和定期排污，定排主要是排除沉积在底部的水渣，连排的目的则是防止炉水中的含盐量和含硅量过高且排除炉水中细微的悬浮的水渣。化验人员联系值长加大连续排污，程控显示炉水左侧连排门开度30%，炉水右侧连排门开度20%，8月10日炉水二氧化硅有所下降，但是仍然超标，左侧大于右侧数值。

水中硅化物的存在是造成水垢的原因之一，硅酸盐水垢的化学成分较复杂，绝大部分是铝、铁的硅酸化合物，常常匀整地覆盖在热负荷很高或水循环不良的炉管内壁及汽轮机低压缸叶片上。水垢由于其热导率远比金属小，致使影响过滤传热，造成热量损失，同时也会使锅炉产生局部过热而损坏。水垢还会引起沉积物下面金属的腐蚀，危机锅炉的安全运行。此外，硅化物由于能溶解在高压蒸汽中，而被携带到汽轮机内，在汽轮机的喷嘴和叶片上形成二氧化硅沉积物，危机汽轮机的安全运行。因此，必须迅速查明炉水二氧化硅超标原因。

2原因排查

2.1化学在线仪表的准确性

检查炉水左侧汽水取样系统，取样管路畅通，高温冷却器无明显泄露。加大取样系统的排污力度，将水温严格控制在（25±1）℃范围内，发现炉水左右侧二氧化硅数据差值无明显变化。与实验室台式二氧化硅测定仪测量的数据进行对比，左右侧二氧化硅在线仪表数据均大10ug/l左右，但二者的测量结果仍相差40ug/l左右。在线仪表维护人员对炉水二氧化硅在线仪表进行校验，并对在线仪表测量所需的药剂进行更换，仪表测量准确性满足相关标准要求，但二者测量数据差值仍无明显变化。将炉水左右侧二氧化硅在线仪表测量通道互换，即左侧水样进原右侧水样测量通道，右侧水样进原左侧水样测量通道，测量结果也相互转换，差值不变。因此排除化学在线仪表显示不准确的可能性。

2.2 给水水质检查

原水中的含硅化合物主要是以活性硅的形式存在，同时含有少量的胶体硅和惰性硅。活性硅主要是以硅酸盐的形式存在于水中，能够通过离子交换基本去除;而水中的胶体硅通常呈不安定状态，它通常是由水中的正硅酸分子聚合而成的胶体硅酸，当水中的pH值和温度较高时可以转化为溶解性的硅酸化合物，除盐水进人给水系统，水的pH值和温度升高，水中的胶体硅向活性硅转化，给水系统和炉水中就会出现活性硅含量升高的现象。在锅炉排污力度不足的情况下，炉水浓缩加剧，炉水中的硅很快就会超标，进而影响蒸汽品质。

对给水水质进行检查，给水二氧化硅7.1ug/l，除盐水二氧化硅4.5ug/l，给水水质及除盐水水质均满足标准要求，排除给水水质异常;同一炉水，右侧二氧化硅合格，左侧不合格也排除了给水水质异常的可能性。

2.3排污量核查

连续排污管设在锅炉锅筒液面，是含盐量最大的部位，具有代表性。一根连排母管分成左右两根排污管接至连排扩容器，炉水取样管分别接在这左右两根连排管排污门之前，成为炉水左右侧取样管，接至取样架系统，因此对锅炉连排系统进行检查及排污量进行核对检查。

化验人员联系值长加大连续排污后，程控显示炉水左侧连排门开度30%，炉水右侧连排门开度20%，对排污量进行核对检查，调整两个连排门开度，左侧排污门调整为20%，右侧排污门调整为30%，2小时后炉水二氧化硅在线仪表数据为：左侧89.4ug/l;右侧60.9ug/l;4小时后炉水二氧化硅在线仪表数据为：左侧76.5ug/l;右侧53.4ug/l。再调整两个连排门开度，左侧排污门调整为20%，右侧排污门调整为20%，2小时后炉水二氧化硅在线仪表数据为：左侧66.2ug/l;右侧52.8ug/l;4小时后炉水二氧化硅在线仪表数据为：左侧67.6ug/l;右侧52.2ug/l。最后将两个连排门开度均调整为10%，2小时后炉水二氧化硅在线仪表数据为：左侧59.3ug/l;右侧52.4ug/l;4小时后炉水二氧化硅在线仪表数据为：左侧48.7ug/l;右侧53.6ug/l。

经过对连排门的开度调整后，炉水左侧二氧化硅数值逐渐减小，平均值为52.3ug/l，右侧炉水二氧化硅数值为46.9ug/l，两个的差值也达到正常。

3结论

根据调整连排门后的左右侧二氧化硅值及其他检查结果表明：连排门卡涩开度不足从而排污量不够是导致该机组炉水二氧化硅超标的主要原因。程控显示炉水左侧连排门开度30%，炉水右侧连排门开度20%，其实际开度并未达到30%，经过反复的调整阀门开度后，连排门按照控制设定完全打开，连续不断地将汽包中水面附近高浓度的盐分的锅水排除锅炉外，使锅水的碱度、溶解固形物符合锅炉水质标准的要求。

连排门采用调节阀，其流量的大小随调节阀开度大小而增加或减少，调节阀经常出现的问题是卡堵，常出现在新投运系统和大修投运初期，由于管道内焊渣、铁锈等在节流口、导向部位造成堵塞使介质流通不畅，或调节阀检修中填料过紧，造成摩擦力增大，导致小信号不动作大信号动作过头的现象。若发现卡堵可迅速开、关调节阀，让脏污从调节阀处被介质冲跑，如一次不行，反复开关几次。

参考文献：

[1]李培元，周柏青.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社，2018.

[2]GB/T 12145-2016，火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量[S].中国国家标准化管理委員会发布，2016.

[3]DL/T805.5-2013，火力发电厂水汽化学监督导则第5部分：汽包锅炉炉水全挥发处理[S]. 国家能源局发布，2013.