氧化铝厂到热电厂的生产回水指标分析

学术论文 2018-09-20 10:27:46
  在氧化铝厂到热电厂的水汽系统闭环中,为防止热力系统结垢、腐蚀和积盐,水、汽质量应达到一定标准。水、汽质量监督就是用仪表或化学分析的方法测定各种水、汽质量,看其是否符合标准,以便必要时采取措施。第二氧化铝厂热电区域锅炉的生产补给水有五部分,分别是除盐水、凝汽式汽轮机的凝结水、疏水箱疏水、处理的不合格的蒸发回水、直接上炉的高闪回水,这些水混合后应该满足锅炉给水标准,最终目的是保证锅炉蒸汽品质合格,防止汽轮机叶片积盐结垢,保障汽轮机长期稳定运行。 
  蒸汽的污染通常是指蒸汽中含有盐类物质(硅酸、钠盐等)的现象,蒸汽品质是指蒸汽中这些杂质含量的多少。这些盐类物质会沉积在蒸汽通过的各个部位,这种现象常称为积盐。过热器和汽轮机内积盐会影响机组的安全、经济运行。在汽包锅炉中,过热蒸汽的品质主要取决于由汽包送出的饱和蒸汽的纯度。饱和蒸汽被污染的原因是蒸汽带水和蒸汽溶解杂质。从汽包送出的饱和蒸汽常夹带一些炉水的水滴,这样炉水中的钠盐、硅化合物等各种杂质都以水溶液状态进入蒸汽。这种现象称为饱和蒸汽的水滴携带或机械携带,它是饱和蒸汽被污染的原因之一。蒸汽具有溶解某些物质的能力,并且蒸汽压力越高,其溶解能力越大。饱和蒸汽通过溶解方式携带水中某些物质的现象,叫做蒸汽的溶解携带。它是蒸汽被污染的另一个原因。正常运行过程中,只要减少进入炉水中的杂质量、保证炉水含盐量不高、进行锅炉排污、采用适当的汽包内部装置和调整锅炉的运行工况等,既可保证饱和蒸汽品质合格。 
  为了防止蒸汽中的杂质在过热器和汽轮机内沉积,就必须保证过热蒸汽的纯度。这要首先保证从汽包引出的饱和蒸汽是洁净的,其次还要防止蒸汽在过热器减温器中被减温水中的杂质所污染。[1]锅炉的减温水一般都是锅炉的给水,对于生产回水未经处理大量使用的单位,回水对锅炉给水中杂质含量的多少有很大影响,正常运行中保证获得洁净蒸汽的关键还是要关注给水的质量。在没有在线氢电导率提供指标参考时,对于锅炉补给水的各项指标的监控尤为重要,其中隐患最大的将是生产回水,一旦锅炉补给水受到严重污染,将会面临全面停炉事故。 
  一般来说,在热用户的用热过程中,蒸汽往往受到污染,只是从热用户返回的热蒸汽冷凝水(返回水)含有许多杂质。较多热用户中,返回水中含铁量、硬度和含油量较大,不经过适当处理不能回收作为锅炉给水的组成部分。返回水先收集于返回水箱中。为保证给水水质,应定时取样检查,监督返回水箱中的水中,确认水质符合规定后,方可送入锅炉的给水系统。按规定,返回水的含铁量应不大于100μg/L,硬度应不大于5.0μmol/L,含油量应不大于1mg/L。[2]根据我们厂的实际生产情况,蒸汽所有可能被污染的污染源是带有液碱NaOH的矿浆,所以最应该监督直接进入除氧器的回水指标有硬度、电导率、含钠量和二氧化硅。 
  (1)硬度。为了防止热力系统结钙、镁水垢,减少锅炉内磷酸盐处理的用药量,避免锅炉水中产生过多的水渣,应监控直接进入除氧器的溶出高闪回水硬度。在一年多的溶出高闪回水手工化验指标当中,只有在溶出进行检修后的水质指标会有硬度外,正常运行当中,高闪回水指标是没有硬度的,符合锅炉给水标准,由于技术上较难实现在线硬度检测,对回水的硬度可定时间断检测。指标标准为0μmol/L。 
  (2)电导率和氢电导率。电导率是反映回水中含盐量多少的一项基本指标,也是判断高闪回水系统是否有较大量以上泄漏导致污染的重要指标,通过这个指标来控制各管道上的进水阀关闭、排污阀打开,将不会导致锅炉给水系统大面积污染。但由于电导率测量水中离子含量较为粗放,且不容易判断管道微量渗漏,还需要通过钠含量来协助判断,并且日常操作中也可以对锅炉给水进行精细调整。我们厂的汽包锅炉采用的是炉水全挥发处理方式,通过加氨水调节给水PH来防止给水系统的金属腐蚀,由于钢铁在PH为8.8―9.3之间时腐蚀速率最慢,所以需要调节整个给水系统的加氨量,来保证锅炉给水PH合格。通过理论计算基本上可以得到纯水中加入氨水调节PH在8.8―9.3之间时,对应的电导率在1.71-5.41us/cm之间。考虑到除盐水自身还是有1us/cm左右的电导率,所以基本判定正常生产回水的电导率一般是不应该超过8us/cm。 
  氢电导率。蒸汽凝结水(冷却至25℃)通过氢型强酸阳离子交换树脂处理后的电导率,简称氢电导率,可用来表征蒸汽含盐量的多少。氢型强酸阳离子交换树脂的作用是去除蒸汽中的NH4+,提高电导率监测的灵敏度。之所以将氢电导率作为监督蒸汽质量的一个指标,是因为:①氨是为了提高水汽PH值而加入的,不属于盐分;②水中NH4+被H+等摩尔替代后,增强了对应的阴离子含量对电导率的贡献,亦既提高了电导率对含盐量变化响应的灵敏度。对于各生产单位来说,使用氢电导率测量生产水质有一定的局限性,考虑到很多生产、设备因素,在线氢电导率仪无法正常使用,但氢电导对于锅炉给水、蒸汽品质的监测还是有很重要的意义,是判断蒸汽中含有杂质多少的重要指标。 
  (3)钠和二氧化硅。蒸汽含钠量:因为蒸汽中的盐类主要是钠盐,所以蒸汽中的含钠量可以表征蒸汽含盐量的多少,故含钠量是蒸汽质量的指标之一。为了便于及时发现蒸汽质量劣化问题,应连续测定蒸汽的含钠量。不过对于生产单位情况,还不能达到连续监测钠含量的要求。蒸汽含硅量(以二氧化硅表征):蒸汽中的硅酸会在汽轮机内形成难溶于水的二氧化硅沉积物,从而危及汽轮机的安全、经济运行。因此,必须将含硅量作为蒸汽品质的重要指标加以严格控制。 
  根据给水、饱和蒸汽、过热蒸汽中的二氧化硅和钠离子的含量,通过物料守恒定律,DbSb+DjSj=DgSg ,式中:Db为饱和蒸汽流量,t/h; Sb为饱和蒸汽中该物质的含量,ug/L; Dj为减温水流量,t/h; Sj为减温水中该物质的含量,ug/L; Dg为过热蒸汽流量,t/h; Sg为过热蒸汽中该物质的含量,ug/L;以钠离子含量为例,根据公式,如果饱和蒸汽产量210 t/h,含钠量为6 ug/L,减温水流量为10 t/h的锅炉,给水钠离子含量达到50 ug/L时,过热蒸汽中的钠离子含量将会达到8ug/L,接近规定值,指标稍有波动就会超过标准。而随着国家对汽轮机安全稳定经济运行要求的不断提高,蒸汽中钠含量的要求越来越严格,汽轮机长期运行钠离子含量要求在5 ug/L以下。结合中州铝业回水使用实际指标监控情况,直接进除氧器的回水二氧化硅和钠离子含量均不超过50us/cm时,高压锅炉过热蒸汽品质还能够达标。 
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