試析火力發(fā)電廠啟動試驗的要點

任天田

中國電力工程有限公司，中國·北京 100037

1 引言

啟動試驗是對新建火力電廠整個發(fā)電配電系統(tǒng)設(shè)備、生產(chǎn)準備等環(huán)節(jié)的全面檢驗，也是保證機組正常運轉(zhuǎn)、發(fā)揮經(jīng)濟效益的關(guān)鍵步驟。鍋爐專業(yè)作為火電廠運轉(zhuǎn)的核心，整個啟動試驗過程中包含機組鍋爐管道進行酸洗、吹管以及水壓試驗是鍋爐專業(yè)調(diào)試的三大主線，酸洗能夠有效清除管道內(nèi)壁的鐵銹、吹管能夠有效清理管道內(nèi)的雜物、水壓試驗?zāi)軌蛴行缚诘馁|(zhì)量進行檢驗，新裝火電廠鍋爐管道只有經(jīng)過管理控制，才能夠保證設(shè)備的安全運行，為火電廠發(fā)電目標的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

2 火力發(fā)電廠啟動試驗概述

2.1 火力發(fā)電廠設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成

火力發(fā)電廠運行的過程中通過燃料化學能到機械能再到電能的轉(zhuǎn)化來達到發(fā)電的目的，火力發(fā)電的主要燃料包括煤炭、石油以及天然氣，燃料在鍋爐內(nèi)充分燃燒后將水加熱至形成高溫高壓的過熱蒸汽，過熱蒸汽經(jīng)管道傳輸推動汽輪機的轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)發(fā)電機的帶動。整個系統(tǒng)構(gòu)成包含汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)三個部分，涉及諸多設(shè)備品種以及數(shù)量，高溫高壓是主要運行環(huán)境，鍋爐以及壓力管道在整個系統(tǒng)中占據(jù)著重要位置，無論是安裝監(jiān)督還是調(diào)試試驗都需要經(jīng)過嚴格的管理把控[1]。

2.2 火力發(fā)電廠啟動試驗必要性

2.2.1 嚴把質(zhì)量關(guān)，消除安全隱患

火力電廠構(gòu)成比較復(fù)雜，實際運行的核心為熱力系統(tǒng)也就是鍋爐系統(tǒng)，整個系統(tǒng)無論是工況還是運行環(huán)境都十分惡劣，隨時有爆炸或者泄露的風險。整個基礎(chǔ)設(shè)施的安裝過程中涉及眾多排管、焊接等流程，因此安裝后的試驗質(zhì)量決定著整個電廠的運行質(zhì)量，一旦安裝與試驗工作脫離，不僅會造成調(diào)試工作遺漏影響運行質(zhì)量，同時也會留下一定的安全隱患。就整個機組而言，無論是鍋爐設(shè)備還是管道設(shè)備，看似細微的不足都會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為此只有經(jīng)過有嚴苛的試驗才能夠在對熱力系統(tǒng)安裝原理與運行過程詳細了解的基礎(chǔ)之上對整個試驗結(jié)果進行精準的判斷，并從中及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并采取積極的應(yīng)對措施。

2.2.2 嚴把技術(shù)關(guān)，達到理想運行

現(xiàn)代電力需求不斷升高，技術(shù)要求也在不斷升高。想要整個電廠達到理想的運行狀態(tài)，必須對整個設(shè)備參數(shù)以及需求參數(shù)進行精準的掌握，同時保證從環(huán)保、經(jīng)濟、節(jié)能、安全等多重角度出發(fā)，優(yōu)化設(shè)備運行性能以及配置，從根本上提高能源轉(zhuǎn)換率。而該過程建立在試驗調(diào)試基礎(chǔ)之上，相關(guān)技術(shù)人員在不斷地調(diào)試試驗過程中完成經(jīng)驗的積累，進行有效運行技術(shù)數(shù)據(jù)的收集，最后對整個系統(tǒng)的缺陷以及異常參數(shù)等進行全面掌握，并通過靈活的技術(shù)運用以及整改及時完成信息傳遞，解決基建遺留問題，挖掘系統(tǒng)生產(chǎn)潛力，確保能夠可靠運行。

2.2.3 嚴把管理關(guān)，確保長期發(fā)展

想要保證火力發(fā)電廠的穩(wěn)定運行和長期發(fā)展，前期的準備工作同后期的運營管理維護同樣重要。尤其在信息化、數(shù)字化、智能化迅速發(fā)展的今天，整個火力電廠的管理調(diào)度也完成了科學化的轉(zhuǎn)變，機組投產(chǎn)前的試驗工作確立于明確的生產(chǎn)指標以及工作標準之上，該過程中加強機組啟動試驗的全過程管理有助于科學衡量基礎(chǔ)建設(shè)工作的效果和成果，是踐行質(zhì)量優(yōu)先基本管理原則的深度體現(xiàn)，可以通過主動介入、消化設(shè)計意圖、熟悉設(shè)備性能、察覺問題癥結(jié)、完善熱控邏輯確保健康移交生產(chǎn)，確保整個電廠的長期發(fā)展。

3 火力發(fā)電廠啟動試驗要點

3.1 酸洗

3.1.1 酸洗目的

酸洗工作室是組啟動試驗的重中之重，酸洗的目的在于通過一定的化學工藝在化學藥劑水溶液與水汽系統(tǒng)的反應(yīng)之下將鍋爐內(nèi)壁以及管道內(nèi)壁的腐蝕產(chǎn)物、鐵銹以及沉淀物等有效清除。因為在水汽系統(tǒng)管道制造、運輸、安裝焊接的過程當中會有一定的污染物以及氧化物的殘留，通過酸洗試驗不僅能夠保證清潔度，縮短新機啟動與正常運行的磨合時間，更能在鍋爐系統(tǒng)以及管道內(nèi)壁形成致密的保護膜，該保護膜的形成有助于減緩設(shè)備腐蝕保證發(fā)電過程當中的水汽品質(zhì)，同時也是提升鍋爐熱效率的有效措施之一。

3.1.2 酸洗工作控制重點

機組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜材質(zhì)特殊，要想確保酸洗工作的順利完成，必須經(jīng)過嚴密的策劃以及科學的部署，試驗工作進行過程當中以DL/T794—2001《火力發(fā)電廠鍋爐鍋爐化學清洗（鍋爐酸洗鈍化）導(dǎo)則》為標準，根據(jù)相關(guān)工作原則制定清洗明確試驗?zāi)繕丝刂魄逑袋c，同時采取一定的環(huán)保措施及時對廢棄溶液進行處理和排放。

酸洗工作進行的前提在于合理的化學試劑的選擇，當前常見的化學酸洗試劑包括檸檬酸草、鹽酸、EDTA 以及混合酸試劑，以氣液兩相流為主要清洗技術(shù)，整個清洗過程中酸性物質(zhì)會與管道內(nèi)壁表面的沉淀物進行化學反應(yīng)，同時采用鼓泡的方式保證汽液兩相流的形成，從而提升清潔劑同污垢的有效接觸，將不溶性沉淀物變成可溶鹽類并溶解于清潔介質(zhì)當中有效排出。整個酸洗過程當中，不同化學試劑的選擇有著不同的清潔效果。

其中，鹽酸酸法工藝簡單，成本較低，能夠有效地溶解鐵垢以及水垢，是傳統(tǒng)火力發(fā)電廠啟動試驗當中常見的清洗工藝；而檸檬酸酸洗法最明顯的優(yōu)勢在于使用方便安全，同時不會對管道鍋爐基體造成危害性腐蝕，在氧化鐵垢溶解能力上效果較為明顯。不過，隨著大容量機組的使用以及奧氏體鋼和特種鋼材的應(yīng)用，鹽酸酸洗以及檸檬酸洗法在酸洗工作完成之后會排出一定環(huán)境污染的酸洗廢液[2]。而目前EDTA 法成為酸洗主流，該方法以絡(luò)合原理為基礎(chǔ)實現(xiàn)弱酸性到強酸溶解的逐漸遞進。隨著PH 值的不斷上升，有效地保證鐵垢的溶解，清洗過程當中不僅不會產(chǎn)生大量沉渣堵塞管道，同時也不會對特種鋼材產(chǎn)生腐蝕危害，最重要的是清潔過程工藝簡便可靠安全，鈍化膜效果良好，同時在科學技術(shù)的輔助之下，實現(xiàn)了清洗廢液的回收利用，有效降低了清洗成本以及廢棄溶液的環(huán)境污染率[3]。

效果要求方面，在進行酸洗工作的過程當中要保證被清潔的管道以及鍋爐表面無明顯的氧化物以及漢渣殘留，同時不會出現(xiàn)二次的浮銹以及腐蝕點，保證酸洗之后形成完整的鈍化膜。另外，在酸洗工作進行過程當中，應(yīng)通過合理有序的人員配備以便形成有效的組織工作以及技術(shù)保障（圖1為酸洗工作現(xiàn)場）。

圖1 印尼AWAR2×350MW 燃煤火力發(fā)電廠試驗酸洗工作現(xiàn)場

3.2 吹管

3.2.1 吹管目的

新建火力電廠吹管工作的范圍包括過熱器、再熱器以及各種蒸汽管道、溫水管道以及軸封管道等。吹管工作的根本目的在于利用蒸汽吹掃的壓力將主管道當中的雜物去除，避免管道當中灰塵、油污、焊渣以及鐵屑等雜物影響鍋爐以及汽輪機的安全運行。整個吹管工作的重點在于保證系統(tǒng)的可靠性以及吹管程序的合理性和安全性，最后靶板結(jié)果的確認是整個吹管工作效果的檢驗[4]。

3.2.2 吹管工作控制重點

整個吹管工作的進行以《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》當中規(guī)定的質(zhì)量標準為參考，要保證吹管系數(shù)小于1 同時經(jīng)過兩次連續(xù)的靶板檢查皆無對于8 點的沖擊斑痕粒度方為吹洗合格。整個吹洗過程中需嚴格控制吹管壓力、蒸汽吹洗時間以及吹洗溫度。在壓力控制的過程當中，可以根據(jù)機組的實際運行情況來進行壓力值的調(diào)整和確定，控制重點在于汽包和過熱器之間的壓差值；在吹洗時間的控制上，要以吹管系數(shù)大于1 為前提，保證吹洗質(zhì)量和時間成正比，在對新建火力發(fā)電廠機組進行吹洗過程當中，合理次數(shù)在20～40次；另外整個吹洗溫度的控制根據(jù)理論計算來確定，大型汽包爐通常選用降壓吹洗方案，溫度低于450℃，直流爐通常選用定壓吹洗方案，溫度低于450℃。

當前火電廠常見的蒸汽吹管方案包括穩(wěn)壓吹洗、降壓吹洗以及加氧吹洗等，穩(wěn)壓吹洗方案較為傳統(tǒng)，吹洗過程當中以鍋爐出口主汽門為主要控制門，以節(jié)流為出口壓力穩(wěn)定的控制手法，該種吹洗方式能夠有效清除管道內(nèi)壁的焊渣以及銹皮，以鋁制靶板為檢驗基準，每次吹洗時間在半小時到一小時之內(nèi)，吹洗完成需停爐冷卻，待主蒸汽管道溫度降低至150℃、熱氣管道溫度降低至250℃方能再次起火。降壓吹洗過程通過控制門的迅速打開壓力的迅速降落，在瞬間蓄熱的釋放之下通過蒸發(fā)量的產(chǎn)生保證吹洗效果。加氧吹洗以常規(guī)蒸汽吹洗為基礎(chǔ)，通過氧氣的加入來完成管道的吹掃工作，但火力電廠新機組試驗過程當中管道內(nèi)壁的雜物污染程度較輕，所以正常吹洗皆能夠滿足效果需求，加氧吹洗并無太大實際意義。

3.3 水壓試驗

3.3.1 水壓試驗?zāi)康?/p>

水壓試驗包括一次汽系統(tǒng)以及二次氣系統(tǒng)，整個試驗范圍包含全部承壓部件以及管路附件。根本目的在于管道密閉性、耐壓性以及滲漏性情況的檢查，是對承壓能力和焊接施工質(zhì)量的確認，其中嚴密性主要在于受壓元件的焊縫以及管路接頭脹口處嚴密無滲漏現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象產(chǎn)生，說明焊縫產(chǎn)生穿透性的缺陷，必須經(jīng)過嚴格的處理重新焊接確保受壓元件的嚴密性；而耐壓強度鍵在于額定工作壓力核算基礎(chǔ)之上確定，在水壓試驗進行過程當中可以通過肉眼觀察無明顯殘余變形現(xiàn)象產(chǎn)生即可達到耐壓強度標準。新建電廠啟動試驗只有通過嚴密的水壓試驗檢查，才能夠確保整個蒸汽系統(tǒng)以及水循環(huán)系統(tǒng)的密閉性保證生產(chǎn)安全。

3.3.2 水壓試驗控制重點

水壓試驗以《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》為根本執(zhí)行原則，水壓試驗進行過程當中，首先要保證試驗的基本條件保證管壁溫度在20℃～50℃，另外整個水壓試驗的工作流程較為復(fù)雜，需要經(jīng)過嚴密的系統(tǒng)氣壓試驗、臨時系統(tǒng)沖洗、鍋爐上水、汽包加熱、系統(tǒng)加藥、再熱系統(tǒng)升壓、泄壓以及過熱系統(tǒng)升壓、檢查以及超壓、降壓等流程，整個流程需要相關(guān)技術(shù)人員對施工圖紙、規(guī)范以及設(shè)備參數(shù)進行詳盡的了解，方能保證水壓試驗的順利進行[5]（圖2為吹管試驗工作現(xiàn)場）。

圖2 印尼AWAR2×350MW 燃煤火力發(fā)電廠吹管試驗工作現(xiàn)場

4 結(jié)語

對于新建火力發(fā)電廠而言，只有經(jīng)過嚴密的調(diào)試試驗工程完成精細化管理才能保證對基建過程形成切實的指導(dǎo)，為機組的正常運行提供基礎(chǔ)。在試驗過程當中要以相關(guān)標準規(guī)范為基礎(chǔ)，把握試驗重點通過具體的技術(shù)措施操作采用針對性的技術(shù)標準提升試驗質(zhì)量。