600 MW空冷機組凝結(jié)水電導率異常分析及處理

劉朝輝，何彩燕 ，陶志國，劉曉莉

(1．河北省電力研究院，石家莊 050021；2．國電河北龍山發(fā)電有限責任公司，河北 邯鄲 056400)

1 概述

河北某發(fā)電廠一期工程為2臺600 MW亞臨界直接空冷機組，于2007年相繼投入商業(yè)運行?？紤]到直接空冷機組凝結(jié)水溫度較高(夏季可達到80 ℃)，該廠采用了粉末樹脂覆蓋過濾器作為凝結(jié)水精處理設(shè)備，其中每臺機組設(shè)置了3臺50%凝結(jié)水量的粉末樹脂覆蓋過濾器(2臺運行,1臺備用)，以及100%的旁路系統(tǒng)。每臺機組采用1套粉末樹脂覆蓋過濾器系統(tǒng)，每套系統(tǒng)包括3臺管式過濾器、1臺工藝用壓縮空氣貯罐、1臺鋪膜泵、1臺鋪膜注射泵、3臺保持泵、1臺樹脂混合箱及其攪拌裝置、1臺輔助鋪膜箱、2臺反洗泵、2臺廢水輸送泵及管道閥門等。粉末樹脂覆蓋過濾器運行分為鋪膜、保持、投運和爆膜4個步驟，其工藝流程如圖1所示[1]。

圖1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)工藝流程

2 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行情況

機組正常運行時2臺粉末樹脂覆蓋過濾器并列運行，1臺備用。當1臺過濾器失效時,系統(tǒng)自動切換至備用過濾器,失效過濾器爆膜并重新鋪膜后等待投入運行。

精處理設(shè)備處理凝結(jié)水額定水量1 541 m3/h，最高達1 606 m3/h。系統(tǒng)有粉末樹脂覆蓋過濾器的超壓差及超溫保護旁路。當過濾器的進出口壓差超過0.175 MPa或溫度超過設(shè)定值73 ℃時，旁路門自動打開，過濾器進出口門自動關(guān)閉，并報警。每臺過濾器有345個不銹鋼繞絲濾元，濾元采用聚丙烯熔噴濾元，孔徑控制在4～5 μm。離子交換粉末樹脂被預涂在過濾器內(nèi)濾芯的外表面，形成一層樹脂濾層，當凝結(jié)水通過過濾器時，凝結(jié)水中固體顆粒被攔截過濾，同時凝結(jié)水中的離子在樹脂濾層中被交換去除，使出水達到設(shè)計要求。隨著過濾及離子交換的進行，樹脂層逐漸失去離子交換能力而失效，出水電導率、硅值含量增加，當電導率、硅值或過濾器過濾壓差達到設(shè)定值時，對過濾器進行爆膜清洗，用壓縮氣體和除鹽水反洗去掉樹脂層濾餅，通過排污門排至廢水池。過濾器爆膜反向清洗之前，備用過濾器需要預涂粉末樹脂并上線投用。精處理出水控制標準見表1。

表1 精處理出水控制標準

3 凝結(jié)水電導率異常情況及原因分析

3.1 異常情況介紹

機組自投運以來，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)一直運行平穩(wěn)，有效保證了水汽品質(zhì)和機組的安全穩(wěn)定運行。2009年5月，運行人員發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水電導率異常，運行過程中1號、2號機組均出現(xiàn)精處理出口電導率大于入口電導率的情況，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

表2 凝結(jié)水精處理出入口電導率情況 μS/cm

3.2 異常原因分析

3.2.1 熱力系統(tǒng)分析

3.2.1.1 水質(zhì)分析

2009年5月30日，對1號、2號機組熱力系統(tǒng)各采樣點的水樣進行采集，并進行離子色譜分析，水質(zhì)分析結(jié)果見表3。

表3 各采樣點水樣的離子色譜檢測結(jié)果 μg/L

凝結(jié)水精處理出入口監(jiān)測的電導率均為氫電導率，所謂氫電導率即將被測水樣先經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂，將所有陽離子交換為氫離子后測定的電導率。經(jīng)過交換后水樣中僅留下陰離子，分別為F-、Cl-、NO3-、SO42-、PO43-和相應(yīng)的氫離子，水中的氫氧根離子則與氫離子中和。因此，測量氫電導率可直接反映出水樣中雜質(zhì)陰離子的總量。假設(shè)某種離子占主導，則可以從氫電導率估算這種離子最大質(zhì)量濃度[2]。因此，由表3可以看出：

a.該廠凝結(jié)水經(jīng)過粉末樹脂覆蓋過濾器處理后，精處理出水中Cl-和SO42-的質(zhì)量濃度遠大于進水中Cl-和SO42-的質(zhì)量濃度，即粉末樹脂覆蓋過濾器不僅未能將進水中雜質(zhì)離子去除，反而釋放出了Cl-和SO42-等有害陰離子。

b.從電導率變化趨勢看，粉末樹脂覆蓋過濾器出口陰離子的質(zhì)量濃度大于入口陰離子的質(zhì)量濃度，與現(xiàn)場在線電導表指示數(shù)據(jù)趨勢一致，即出口電導率大于入口電導率，說明在線電導率表的指示趨勢是正確的。

3.2.1.2 設(shè)備分析

從表3 SO42-和Cl-數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)，省煤器出水中SO42-和Cl-的質(zhì)量濃度與精處理出水中SO42-和Cl-的質(zhì)量濃度相比大幅度降低，特別是省煤器出水中Cl-的質(zhì)量濃度約為精處理出水中Cl-的質(zhì)量濃度的16%，而省煤器出水中SO42-的質(zhì)量濃度約為精處理出水中SO42-的質(zhì)量濃度的90%左右，可見，熱力系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常變化。

由于進入省煤器的水主要以凝結(jié)水為主，補入的除鹽水量較少，且水質(zhì)不會對SO42-和Cl-的質(zhì)量濃度產(chǎn)生較大影響，省煤器出水中SO42-和Cl-的質(zhì)量濃度與精處理出口SO42-和Cl-的質(zhì)量濃度相比，不應(yīng)有異常變化，因此，懷疑粉末樹脂覆蓋過濾器出口測定的SO42-和Cl-的質(zhì)量濃度不是真實的熱力系統(tǒng)中的水質(zhì)情況。

3.2.2 精處理系統(tǒng)分析

直接空冷機組沒有循環(huán)冷卻水，不存在由于凝汽器泄漏導致冷卻水污染凝結(jié)水的問題。正常運行情況下，其凝結(jié)水的含鹽量較低。查找直接空冷機組管路，沒有發(fā)現(xiàn)管路有其它水體接觸的部分。因此精處理出水中Cl-和SO42-的質(zhì)量濃度均遠高于精處理進水Cl-和SO42-的質(zhì)量濃度的現(xiàn)象，不是由于水汽泄露污染造成的。

考慮到直接空冷機組凝結(jié)水溫度較高(此時凝結(jié)水溫度約為65 ℃)，可能造成粉末樹脂降解，從而增大Cl-和SO42-的質(zhì)量濃度的情況。對使用的粉末樹脂進行高水溫(75 ℃)浸泡處理，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)粉末樹脂釋放Cl-和SO42-的情況，排除了直接空冷機組水溫高的影響。

在現(xiàn)場將凝結(jié)水精處理設(shè)備退出運行后，觀察在線電導率變化，發(fā)現(xiàn)在線電導率儀表指示出口高于入口，說明粉末樹脂覆蓋過濾器不是影響電導率異常的原因，推測電導率異?？赡芘c采樣系統(tǒng)有關(guān)。

3.2.3 采樣系統(tǒng)分析

a.在線化學儀表檢驗。在現(xiàn)場采用出入口水樣相互交換的方法對其進行檢驗，通過比對檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在線電導率指示準確，出入口水樣交換后電導率相應(yīng)發(fā)生變化。

b.氫性陽離子交換柱分析。對交換柱中的樹脂進行重新深度再生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水處理設(shè)備在線電導率表指示出口電導率高于入口電導率，排除了氫型陽離子交換柱的影響。

c.采樣管分析。對采樣點及采樣架的情況進行分析，發(fā)現(xiàn)精處理出水采樣點距離采樣間較遠，從水樣的情況看，水流不大，水樣壓力不高，因此判斷由于雜質(zhì)在采樣管內(nèi)發(fā)生吸附、積聚，造成精處理出水水質(zhì)異常。

4 處理措施及效果

根據(jù)分析結(jié)果，對采樣系統(tǒng)進行變流速調(diào)整，對采樣管進行反復沖管處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)調(diào)整后凝結(jié)水處理設(shè)備在線電導率儀表指示恢復正常，水樣流量明顯增大。調(diào)整后凝結(jié)水精處理出入口電導率情況見表4。

表4 調(diào)整后凝結(jié)水精處理出入口電導率情況 μS/cm

由表4的檢測數(shù)據(jù)可以看出，對沖洗和管路系統(tǒng)調(diào)整取得了良好的效果，1號、2號機組的凝結(jié)水精處理的出入口水質(zhì)達到正常水平。

5 結(jié)論及建議

a.雜質(zhì)在采樣管路內(nèi)的吸附、積聚是造成此次凝結(jié)水精處理出入口電導率異常的主要原因。

b.當熱力系統(tǒng)水汽數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，不能僅針對異常數(shù)據(jù)進行單一分析，應(yīng)在此基礎(chǔ)上對熱力系統(tǒng)的整體水汽品質(zhì)進行深入分析。

c.電廠應(yīng)重視在線化學儀表的準確性和采樣的代表性，對化學分析儀表進行定期維護，對采樣回路進行定期沖洗，以確保采樣數(shù)據(jù)的真實可靠。

[1] 龍 瀟，王二忠，孫小軍，等.粉末樹脂覆蓋過濾器在直接空冷機組中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù),2009,28(4):6-9.

[2] 王佩璋.空冷技術(shù)在火力發(fā)電上的應(yīng)用與發(fā)展[J].電站輔機,2006,27(1):32-38.

本文責任編輯:齊勝濤