600MW直接空冷機組凝結(jié)水氫電導(dǎo)率異常的診斷與處理

張志國

(中電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南鄭州 450001)

600MW直接空冷機組凝結(jié)水氫電導(dǎo)率異常的診斷與處理

張志國

(中電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南鄭州 450001)

針對某電廠600MW直接空冷機組凝結(jié)水氫電導(dǎo)率超標(biāo)問題進(jìn)行分析，對可能引起水質(zhì)超標(biāo)的原因進(jìn)行了排查，確定引起本次凝結(jié)水電導(dǎo)超標(biāo)的原因為凝結(jié)水系統(tǒng)漏入空氣后，CO2溶入凝結(jié)水導(dǎo)致。對于空冷機組來說，空冷島系統(tǒng)面積龐大，當(dāng)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率出現(xiàn)明顯上升時，對氫電導(dǎo)率變化的原因做出正確分析處理，并針對空冷機組凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)督給出了建議，對機組汽水監(jiān)督及機組安全經(jīng)濟運行有著重要的意義。

直接空冷機組;凝結(jié)水;氫電導(dǎo);真空

1 概述

某電廠7號機組為600MW直接空冷機組，于2006年下半年投產(chǎn)發(fā)電。該機組為600MW亞臨界參數(shù)、燃煤、直接空冷汽輪發(fā)電機組。

鍋爐為東方鍋爐(集團)股份有限公司與三井－巴布科克公司合作生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐，型號為DG－2070/17.5－II4。

汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)的600MW亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機。發(fā)電機為東方電機股份有限公司設(shè)計制造的QFSN－600－2－22型水－氫－氫冷卻、三相交流兩極同步汽輪發(fā)電機;采用瑞士ABB公司生產(chǎn)的自并勵靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。

該電廠7號機組鍋爐補給水采用二級除鹽水，鍋爐給水采用加氨的AVT(O)處理，爐水采用全揮發(fā)處理。精處理設(shè)置為2×50%高速陽床 +2× 50%高速陰床。

2 異常情況

2012年10月12日，在機組負(fù)荷較低時7號機凝結(jié)水氫電導(dǎo)率開始出現(xiàn)上升現(xiàn)象，進(jìn)行原因分析，直到2012年11月25日停運，機組進(jìn)入A級檢修，停運時機組采用十八烷胺保護。2013年1月18日7號機組啟動，在精處理投運后，投運在線化學(xué)儀表，發(fā)現(xiàn)給水、爐水、蒸汽汽水品質(zhì)很快降至正常范圍，唯獨凝結(jié)水氫電導(dǎo)率超標(biāo)且下降緩慢，最后電導(dǎo)率維持在0.22～0.30μS/cm之間波動，較其他空冷機組凝結(jié)水電導(dǎo)率(0.08～0.14μS/cm)明顯偏高，檢查精處理出水合格，且在正常范圍內(nèi)。自1月18日啟動后，凝結(jié)水在線測定水質(zhì)如表1所示。

表1 凝結(jié)水水質(zhì)測試結(jié)果

3 原因分析

在水汽系統(tǒng)中，低分子有機酸及陰離子含量越高，氫電導(dǎo)率越大，同時對熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。綜合分析認(rèn)為造成凝結(jié)水電導(dǎo)率異常的主要因素有如下幾點:

(1)在線儀表本身故障及離子交換柱失效。因機組采用十八烷胺保護，取樣管內(nèi)十八烷胺沖洗不干凈會對離子交換柱樹脂造成污染，導(dǎo)致電導(dǎo)率偏高。同樣，在線儀表故障也會引起電導(dǎo)率測量偏高。

(2)凝結(jié)水補充水惡化。當(dāng)把較差水質(zhì)的補給水補入凝汽器后，即使水量很小，也會對凝結(jié)水的質(zhì)量造成一定的影響。

(3)小機凝汽器水側(cè)系統(tǒng)泄漏。7號機組為空冷機組，設(shè)置了2臺汽泵，小機凝汽器采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻。如果凝汽器有微量泄漏，凝結(jié)水水質(zhì)也會嚴(yán)重惡化。

(4)回收不合格疏水。電廠各類疏水不僅含鐵量較高，有時還含有其他成分。如果該水水質(zhì)不合格就回收進(jìn)入凝汽器中，會影響凝結(jié)水的質(zhì)量。

(5)凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)漏入空氣。對于高度真空的凝汽器，負(fù)壓系統(tǒng)很容易漏入空氣。凝汽器真空系統(tǒng)不嚴(yán)密漏入的空氣對凝結(jié)水電導(dǎo)率有嚴(yán)重的影響。因為空氣中主要含有O2、CO2及其他氣體，凝結(jié)水進(jìn)入熱井經(jīng)過除氧，漏入系統(tǒng)的O2被排出，進(jìn)入的CO2與加入系統(tǒng)的氨發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸銨，導(dǎo)致凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升。同時，CO2和O2二者共存會加劇產(chǎn)生腐蝕，使凝結(jié)水水質(zhì)惡化。

4 處理過程

通過對凝結(jié)水電導(dǎo)率異常的原因分析，我們主要采取了以下措施:

(1)經(jīng)過對在線儀表校核及更換交換柱，排除了測量誤差引起電導(dǎo)率高的可能性。測量電導(dǎo)率前對水樣加裝陽離子交換柱的目的是消除水樣中氨的干擾，如果樹脂一旦失效或者污染失去交換能力，水樣的電導(dǎo)率會出現(xiàn)大幅度上升，1月19日、20日兩天，對7號凝結(jié)水氫電導(dǎo)率表前的氫離子交換柱樹脂進(jìn)行了更換，觀察7號機凝結(jié)水氫電導(dǎo)率測定數(shù)據(jù)無變化。

(2)分析凝結(jié)水補充水水質(zhì)，排除凝結(jié)水補充水水質(zhì)惡化引起凝結(jié)水電導(dǎo)異常。7號機凝結(jié)水補充水在線電導(dǎo)數(shù)據(jù)正常，同時對7號機凝結(jié)水補充水箱取樣，做了離子色譜分析(陰離子)，分析結(jié)果見表2。凝補水中硫酸根含量為20μg/L，機組補水量約為5 t/h，凝結(jié)水泵出口流量約在1500 t/h，凝結(jié)水中的硫酸根含量增加0.06μg/L，對凝結(jié)水電導(dǎo)貢獻(xiàn)幾乎可以忽略。

表2 凝結(jié)水補充水電導(dǎo)率測試數(shù)據(jù)

(3)一般情況下，用來判斷凝汽器發(fā)生泄漏的分析指標(biāo)是凝結(jié)水硬度和鈉，當(dāng)凝結(jié)水分析測量出硬度和鈉含量超標(biāo)時，一般判斷為凝汽器泄漏或其他水串入凝結(jié)水系統(tǒng)。本次7號機凝結(jié)水水質(zhì)異常過程中，凝結(jié)水硬度化驗分析為0，分別對A、B小機凝結(jié)水取樣化驗分析硬度為0。對7號機A、B小機凝結(jié)水及凝結(jié)水泵出口取樣，用二階微分火焰光譜痕量鈉分析儀測定，鈉含量均正常，測試數(shù)據(jù)見表3。為了安全起見，1月25日，對7號機B小機凝汽器加鋸末一袋，經(jīng)過8 h觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率無變化。

表3 凝結(jié)水鈉含量測定數(shù)據(jù) μg/L

(4)對7號機回收至排氣裝置的各類疏水進(jìn)行了檢查。廠內(nèi)采暖加熱器疏水已回收至8號機，回收至7號機排氣裝置閥門已關(guān)閉校嚴(yán)，無其他外來疏水回收至7號機。排除疏水回收導(dǎo)致凝結(jié)水電導(dǎo)偏高原因。

(5)該機組8月、9月、10月、11月真空嚴(yán)密性不合格，12月停機檢修，機組啟動后真空嚴(yán)密性試驗仍不合格。對真空系統(tǒng)查漏，檢查發(fā)現(xiàn)，7號機空冷島1號排、7號排凝結(jié)水管至7號機凝結(jié)水回水聯(lián)箱連接處焊縫開裂嚴(yán)重，致使空氣進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。1月25日下午處理完該缺陷，7號機凝結(jié)水電導(dǎo)率下降迅速，由原0.24μS/cm降至0.12μS/cm左右，恢復(fù)正常。消缺后進(jìn)行機組真空嚴(yán)密性試驗合格。處理前后真空與凝結(jié)水氫電導(dǎo)率的曲線變化見圖1和圖2。處理后恢復(fù)至正常的凝結(jié)水水質(zhì)測試結(jié)果詳見表4。

通過真空系統(tǒng)查漏堵漏，凝結(jié)水電導(dǎo)率恢復(fù)正常，說明了此次凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升是由于空氣漏入凝結(jié)水負(fù)壓系統(tǒng)，進(jìn)入的CO2引起的。由于精處理陽陰分床系統(tǒng)離子交換能力強，對CO2的去除效果很好，所以精處理出水電導(dǎo)未有異常變化［4］。當(dāng)只有凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升時應(yīng)當(dāng)快速判斷是由于CO2溶入導(dǎo)致或者加強對凝結(jié)水中的溶解CO2的含量進(jìn)行監(jiān)測。

圖1 缺陷處理前機組真空與凝結(jié)水氫電導(dǎo)變化趨勢

圖2 缺陷處理后機組真空與凝結(jié)水氫電導(dǎo)變化趨勢

表4 缺陷處理完畢4天內(nèi)凝結(jié)水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

經(jīng)分析認(rèn)為本次7號機凝結(jié)水電導(dǎo)異常是由于空氣漏入凝結(jié)水負(fù)壓系統(tǒng)，進(jìn)入的CO2與凝結(jié)水中的氨發(fā)生反應(yīng)，生成陰離子碳酸根和碳酸氫根，增加了凝結(jié)水的陰離子含量，造成凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升。針對上述情況提出如下建議:

(1)化學(xué)監(jiān)督人員定期監(jiān)測運行機組尤其是直接空冷機組凝結(jié)水溶解CO2濃度。當(dāng)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升時應(yīng)及時監(jiān)測溶解于凝結(jié)水中的CO2的濃度，可采用痕量CO2測定儀進(jìn)行測定或者委托機構(gòu)進(jìn)行定期測定。

(2)化學(xué)監(jiān)督人員應(yīng)重視汽水監(jiān)督中氫電導(dǎo)率的變化分析。氫電導(dǎo)率已成為檢測機組水質(zhì)的最主要手段，反映水汽品質(zhì)變化既準(zhǔn)確又靈敏，可靠性高。如果機組配備使用脫氣氫電導(dǎo)率表，和氫導(dǎo)率聯(lián)合測試比較，即可快速判斷是否是CO2影響凝結(jié)水氫電導(dǎo)率。

(3)加強空冷機組的真空嚴(yán)密性管理?？绽錂C組，其本身空冷系統(tǒng)龐大，容易發(fā)生空氣漏入導(dǎo)致的CO2溶入問題，汽機專業(yè)應(yīng)加強真空嚴(yán)密性管理，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行查漏、處理，減少空冷凝結(jié)水系統(tǒng)空氣漏入。同時提高空冷機組真空嚴(yán)密性，可降低發(fā)電煤耗，保證機組運行的經(jīng)濟性。

(4)在凝結(jié)水出現(xiàn)上述水質(zhì)異常時，暫時可通過加大加氨量的方式，提高熱力系統(tǒng)pH值，同時全關(guān)精處理旁路門保證精處理全部投運，防止水汽系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。有關(guān)資料表明精處理陽陰分床系統(tǒng)離子交換能力強，對CO2的去除效果好，因此建議空冷機組精處理采用陽陰分床配置。

［1］李培元.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制(第二版)［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［2］GB/T12145－2008，火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量［S］.

［3］ASTM D4519－94(2005)，Standard Test Method for On－Line Determination of Anions and Carbon Dioxide in High Purity Water by Cation Exchange and Degassed Cation Conductivity［S］.2005，ASTM international，West Conshohocken，P A.USA.

［4］郭包生，張志國，王濤英.600MW直接空冷機組凝結(jié)水溫度變化與水質(zhì)關(guān)系分析［J］.華北電力技術(shù)，2007(10):1－3.

［5］田文華，李鵬，和慧勇.空冷機組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化配置［J］.熱力發(fā)電，2009，38(3):81－84，87.

600MW direct aircooling unit condensing water hydrogen conductivity abnormal diagnosis and treatment

For a power plant600MW directaircooling unit7 condensate hydrogen conductivity over the issue，the reasons may cause excessive water quality are investigatied to determ ine the cause of the excessive condensation water conductivity due to condensate leak into the air，carbon dioxide dissolved into condensate.Large area of air－cooling system for air cooling unit，when the hydrogen conductivity w ith a clear upward，to make a correct analysis of the hydrogen condensate conductivity changes is of great significance to the safe and econom ic operation o f the unit and the water quality supervision.

direct air－cooling unit;condensate;hydrogen conductance;vacuum

TM621

:B

:1674－8069(2016)01－039－03

2015-09-18;

:2015-11-05

張志國(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠化學(xué)技術(shù)管理工作。E－mail:zzg6565686@sina.com