汽包锅炉热化学试验的必要性和实效性的研究与探讨
宋丽莎1 苏世革2
1 山东电力研究院 （山东济南250002）
2 山东百年电力发展股份有限公司（山东龙口265700）
[摘 要] 汽包锅炉的热化学试验是保证热力系统汽水品质可控、在控的一项实践性很强的指导意义重大的
试验研究工作。随着机组容量的增大、参数的提高、补给水质量的提高，炉内处理方式改进以及精除盐系统的投入，锅炉水质得到根本的改善。本文着重讨论在这种水质下进行锅炉的热化学试验，如何选择试验项目，设计试验内容，优化试验条件，以及增加与锅炉运行有关的炉水处理方式的选择试验的可行性，以使锅炉的热化学试验更具有实效性。特别是近些年来在普遍不被重视的电厂化学等基础技术工作的情况下，此项工作更具有现实意义和针对性。
[关键词] 汽包锅炉 热化学试验 试验内容 项目优化
Research and discussion about the necessity and practicality
of thermochemistry test for steam drμm boiler
Song Lisha1 Su Shi Ge2
(1.Shandong Electric Power Research Institute，Jinan Shangdong 250002，China；
2.Shandong Century Power Ltd，LongKou Shangdong 265700，China)
Abstract ：Thermochemistry test for steam drμm boiler possess important instructional significance to guarantee
the steam/water quality under control .Along with unit capacity enlargement，parameter increase ，demineralised water
quality melioration ，boiler water treatment improvement and condensate polishing ，boiler water quality has greatly
improved . This paper will discuss how to chose test items ，how to design test procedure ，optimize the test condition ，
and provide optional unit operation mode with regarding to different boiler water treatment method ，in order to make the
thermochemistry test more practical. Especially in recent years ，universally less attention has been paid to chemistry
technical work ， from this point ，thermochemistry test is pertinent and beneficial for practical reality .
Key Words： Steam drμm boiler；thermochemistry test；test content；parameter optimization
1 问题的提出
汽包锅炉的蒸汽品质受给水、炉水水质，锅炉结构及运行工况等多种因素的影响。进行锅炉热化学试验，测定炉水含盐量对蒸汽品质的影响；测定蒸汽含硅量与炉水含硅量的关系；测定锅炉负荷及负荷变化速度对蒸汽品质的影响；测定锅炉最高允许水位及水位变化速度对蒸汽品质的影响。所有这些试验项目均围绕如何保证蒸汽品质。因此汽包锅炉热化学试验的目的：就是寻求保证良好蒸汽品质的运行条件。
随着现代机组参数的提高、各种自动化控制水平的提高、在线仪表的投入、补给水质量的提高、炉内处理方式的改进以及精除盐系统的增加，锅炉运行控制和水的质量得到了根本的改善。本文着重讨论在这种锅炉配置和水质下，进行锅炉的热化学试验，对试验内容的选择及对各项试验条件的优化，增加水位计校正试验、增加不同高度炉水含盐量试验、增加炉水处理方式的选择试验、增加超负荷运行对给水及蒸汽中含铁量的影响试验，以及增加这些试验内容的可行性和必要性，以使锅炉的热化学试验更加具有实效性。
2 热化学试验的内容
锅炉热化学试验内容一般包括：预备试验；炉水含盐量对蒸汽品质的影响；锅炉负荷及负荷变化速率对蒸汽品质的影响；锅炉水位及水位变化速率对蒸汽品质的影响；炉水处理特性试验；数据处理。
2.1 热化学试验的预备试验
预备试验的目的是：在锅炉一般负荷和正常运行条件下，了解锅炉运行时负荷等参数变化情况及其工况下的水汽品质的变化规律。以便进行后继的调整试验，因此预备试验是热化学试验非常重要的一个环节。
目前，发电机组化学在线仪表已经相当普及，除个别项目需要人工检测外，利用在线仪表来完成热化学试验已成为现实。因此，预备试验时应认真校对各检测仪表的准确性、可靠性，保证数据的及时、准确。另外，如汽包水位、排污系统、精除盐系统的调整以及取样设备是否便于操作、水汽样品的滞后时间等，均需要在预备试验中确认。参加热化学试验的工作人员熟练操作、相互配合的训练也需要在预备试验中进行。
2.2 炉水含盐量对蒸汽品质的影响
现代高参数汽包锅炉的炉水处理方式，一般采用常规磷酸盐处理、低磷酸盐处理、平衡磷酸盐处理，按照有关要求锅炉的连续排污量一般控制在大于蒸发量的0.3%，多数机组还100%的投运凝结水处理混床，加上补给水的电导率一般0.08～0.10μS/cm。这些处理方式和措施的结果使得炉水含盐量远远小于GB/T12145—1999 标准要求的超高压以上机组炉水电导率＜50μS/cm 和高压机组电导率＜60μS/cm 的标准。而当机组出现凝汽器泄漏或出现其它异常情况时，实施有关标准要求的三级处理，加大排污量等一系列措施，使炉水含盐量几乎没有达到临界含盐量机会，同时测定临界含盐量又会造成整个水汽系统的污染。所以，只需要测定保证蒸汽品质的炉水最大允许含盐量。
炉水含盐量对蒸汽品质的影响试验：可关闭所有排污门，停止运行凝结水混床，浓缩炉水。开启磷酸盐加药泵，提高炉水磷酸盐浓度和加入适量的硅酸钠。这样做可以提高炉水中钠和硅的含量，测定饱和蒸汽对炉水钠的机械携带和对硅的溶解携带特性。而为了测定保证蒸汽品质的炉水最高允许含盐量，只需控制炉水的浓缩和加药量至蒸汽质量达到了相应标准的上限，就可以确定保证蒸汽品质，且排污适量的锅炉炉水控制指标。
2.3 锅炉负荷及负荷变化速率对蒸汽品质的影响
锅炉的负荷试验要求在炉水最高允许含盐量的70%～80%条件下，选取锅炉负荷的80%、90%、100%、120%几个负荷段，测试蒸汽品质，确定保证蒸汽品质合格的允许锅炉负荷和了解不同负荷下汽水分离装置的分离效果。
由2.2 试验中，已经确定了额定负荷下，保证蒸汽品质合格的炉水最高允许含盐量。将此炉水含盐量降20%～30%，锅炉在100%负荷以下，蒸汽品质均不会受到影响。但是对于超负荷运行，蒸汽品质往往对负荷变化特别敏感，很小的波动，就可能造成蒸汽品质下降。另外在超负荷试验中，对整个水汽系统的铁、铜含量也应增加检测密度。因为蒸发量增大，给水流量增加，超过一定值时，有些机组出现给水铜、铁增高甚至超标现象。
负荷的变化速率试验是很有实际意义的项目。当负荷剧烈变化时，会引起蒸汽品质的劣化，而往往在迎峰时间机组为抢带高负荷会以最快速度将负荷升上去。此时有些机组的蒸汽品质明显下降，表现为含钠量的大幅度波动。用这项试验可以发现这个问题，并且与炉水最高允许含盐量一同评价汽包内汽水分离装置也更为全面。
由于机组运行中的升负荷速度往往是按照中调给出的电负荷曲线，作者认为把这一工况作为首先选做的升降负荷速度；而后选择机组安全可行的最高速度；再从最高速度每分钟降1MW 继续做到保证蒸汽品质的升降负荷速度。
2.4 锅炉水位及水位变化速率对蒸汽品质的影响
锅炉的水位试验是在额定负荷、炉水最高允许含盐量的70%～80%条件下进行，按照预定提升水位速度缓慢、间断地将水位提升至蒸汽品质恶化，再返回至蒸汽品质合格，这个水位就是该锅炉的最高允许水位。
按设计的几个升降水位速度方案，从低速做起，低水位等速至最高允许水位再返回至低水位；再按另一个提升速度重复上述测试，直至某一速度引起蒸汽品质劣化为止。然后再次降低水位变化速度，直到求得不会引起蒸汽品质劣化的允许变化速度。升水位速度一般不会造成蒸汽品质的恶化，所以做某台锅炉允许的最快升水位速度，从低水位升至最高允许水位，对蒸汽品质没有影响就不需要再进行了。
水位试验最为实际的是验证水位计是否准确；汽包运行的“0”水位线是否准确；炉水的排污点是否设在含盐量最高处。有些锅炉出厂前，汽包内安装不同高度的取样点用以校正水位计，非常安全方便。只需试验中开、关不同高度取样点，测其样品的电导率再稍做水位调整，即可判断汽包水位。对没有加装测点的锅炉，水位计的校正试验则要通过缓慢、间断地升降水位，直至炉水取出样品为汽水混合物，即可判断汽包水位是否接近排污管。由于排污管高度是已知的，便可以作为水位计的参考校正值。
进行水位试验时，一般要求解除自动控制和汽包水位保护，这样就需要责人心强、经验丰富的锅炉运行人员进行操作，以防发生事故。从安全角度考虑，一般水位降至“0”水位以下250mm 处，就不再继续进行了。锅炉汽包水位的选定要从保证锅炉安全运行、蒸汽品质优良、最佳排污高度等几个方面综合考虑，这是水位试验的最终目的。
2.5 炉水磷酸盐的特性试验
汽包锅炉的磷酸盐处理，可根据给水水质、炉管表面状态来选择常规磷酸盐、低磷酸盐或平衡磷酸盐等处理方式。其中平衡磷酸盐处理必须通过试验确定，其他的处理方式虽然没有明确的试验内容，但是由于每台锅炉磷酸盐的“隐藏”现象程度是不同的，必须通过试验确定。这样做对了解炉水特点，采取适当处理方式，是有实际意义的。因为磷酸盐的特性试验，也需要锅炉等有关专业的配合，并且与热化学试验的其它试验内容可穿插进行，所以作者认为，这项内容完全可以与机组的热化学试验同步进行。
磷酸盐特性试验的方法是：在较低负荷下先定期排污一次，打开连续排污门，开启炉水加药使磷酸根含量至适当浓度，然后停止加磷酸盐并且关闭连续排污门。再逐渐使锅炉负荷升至满负荷。由于磷酸盐“隐藏现象”，炉水中磷酸根浓度降至稳定水平，此时的磷酸根浓度就是“平衡”浓度或该锅炉炉水中允许的最低磷酸根浓度。
2.6 热化学试验的数据处理
对热化试验所得到的大量数据，可采用Microsoft Excel 表，对其加以处理。为了得到可靠的结论，试验与整理数据要同步进行，如发现试验结果异常，可随时对试验方案进行重复、调整或补充。当试验中的几个项目同时穿插进行时，不同项目分各自工作表格，做图表，便于及时发现问题。
热化学试验中所获得的数据是日常运行中无法得到的，所以应仔细分析在不同条件下的蒸汽品质及各个项目的影响趋势，同时把锅炉运行工况及炉水水质力求控制在指定状态，这将大大有助于试验结果的真实性、准确性，对指导机组的运行才有真正意义。
3 现场案例分析
3.1 预备试验
某台300MW 机组的锅炉热化学试验，该机组运行中时常出现饱和蒸汽、过热蒸汽、凝结水、给水氢电导偏高甚至超标现象。
试验中机组按中调给出负荷，正常条件下运行。化学、热工仪表进行时事数据的采集。
试验人员进行设备、仪表的消缺、检验，取样、分析的配合训练。
时间作横坐标，机组运行工况及水汽数据作纵坐标，观查数据的变化规律。制预备试验
图1。