300?MW機(jī)組水汽品質(zhì)異常原因分析與處理

蘇 永

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

300?MW機(jī)組水汽品質(zhì)異常原因分析與處理

蘇 永

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

介紹了某發(fā)電公司機(jī)組啟動(dòng)初期水汽品質(zhì)異?，F(xiàn)象，對可能導(dǎo)致水汽品質(zhì)異常的原因進(jìn)行了分析和針對性的排查，檢查出是由于凝補(bǔ)水箱玻璃鋼襯里溶出造成的水汽品質(zhì)異常，并采取了相應(yīng)的處理措施，保證了機(jī)組再次啟動(dòng)的水汽品質(zhì)。

氫電導(dǎo)率；總有機(jī)碳；玻璃鋼；水汽品質(zhì)

0　概述

某發(fā)電公司2×300 MW國產(chǎn)亞臨界循環(huán)流化床直接空冷發(fā)電機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司SG-1065/17.5-M 804型單爐膛、一次中間再熱亞臨界循環(huán)流化床爐，汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司NZK 300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸雙排汽直接空冷式汽輪機(jī)。鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)主水源為該市污水處理廠的二級再生水，采用“BAF+UF+RO+RO+EDI”全膜法水處理工藝。在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對每臺機(jī)組設(shè)置2臺100 %凝結(jié)水量的粉末樹脂覆蓋過濾器（1用1備），用于在水汽系統(tǒng)中過濾凝結(jié)水中的含鹽量和非溶解性雜質(zhì)。爐內(nèi)水處理系統(tǒng)采用氧化性全揮發(fā)水處理工況AVT（O）和平衡磷酸鹽處理相結(jié)合的處理方式。該發(fā)電公司2臺機(jī)組分別于2009年12月和2010年5月投產(chǎn)運(yùn)行。

1　水汽品質(zhì)異?，F(xiàn)象介紹

2015-03-15，該發(fā)電公司2號機(jī)組C級檢修后啟動(dòng)，化學(xué)監(jiān)督人員檢測該機(jī)組凝補(bǔ)水箱水質(zhì)硬度約為0，SiO2含量12.1 μg/L，F(xiàn)e含量11.7 μg/L，檢測項(xiàng)目合格。機(jī)組開始進(jìn)行低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)水沖洗然后鍋爐上水，3月15日17：00鍋爐點(diǎn)火，16日05：00機(jī)組并網(wǎng)。隨著水汽升溫升壓，化學(xué)監(jiān)督人員發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水、給水和各蒸汽在線氫電導(dǎo)率逐漸升高。通過就地檢查發(fā)現(xiàn)，各水汽取樣流量正常，表計(jì)顯示正常，就地顯示與遠(yuǎn)端傳輸相符；通過使用便攜式氫電導(dǎo)率儀對各取樣進(jìn)行比照，顯示結(jié)果與在線表計(jì)一致。此次機(jī)組啟動(dòng)過程中的水汽氫電導(dǎo)率變化與以往的變化趨勢有明顯差異，而通過對啟動(dòng)期間化學(xué)監(jiān)督手工化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，手工化驗(yàn)硬度、SiO2，F(xiàn)e，Na，Cu含量等檢測指標(biāo)均正常。隨即化學(xué)監(jiān)督人員向值長發(fā)出化學(xué)監(jiān)督異常通知單，要求加大鍋爐排污換水，查明水汽品質(zhì)異常原因，按照“機(jī)組水汽指標(biāo)異常三級處理規(guī)定”進(jìn)行處理，并將凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器切換至備用過濾器運(yùn)行，同時(shí)對機(jī)組各水汽進(jìn)行取樣送相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步檢測分析。16 日21：00機(jī)組因主機(jī)振動(dòng)過大被迫停運(yùn)。機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行過程中凝結(jié)水、給水和各蒸汽氫電導(dǎo)率變化情況如圖1所示。

圖1　機(jī)組啟動(dòng)各水汽氫電導(dǎo)率

2　原因分析與處理措施

2.1原因分析

對于濕冷機(jī)組，當(dāng)機(jī)組水汽品質(zhì)劣化時(shí)，首先應(yīng)分析是否發(fā)生凝汽器泄漏，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水漏入到凝結(jié)水中。而該發(fā)電公司機(jī)組屬于直接空冷機(jī)組，汽輪機(jī)排汽直接進(jìn)入到空冷凝汽器，通過空氣冷卻散熱，不存在與外來生水接觸的可能性。

對于供熱機(jī)組，當(dāng)熱網(wǎng)加熱器發(fā)生泄漏時(shí)，熱網(wǎng)循環(huán)水會通過熱網(wǎng)疏水回到水汽系統(tǒng)。而該機(jī)組啟動(dòng)時(shí)已經(jīng)過了供暖期，熱網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)停運(yùn)放水，此時(shí)沒有對外供熱，因此可排除加熱器泄漏導(dǎo)致生水進(jìn)入到機(jī)組水汽系統(tǒng)的可能性。

從機(jī)組啟動(dòng)監(jiān)督手工化驗(yàn)硬度、SiO2，F(xiàn)e，Na，Cu含量等指標(biāo)來看，均和以往啟動(dòng)無明顯異常，且都能達(dá)到GB 12145—2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》中規(guī)定的停備用機(jī)組啟動(dòng)時(shí)各節(jié)點(diǎn)的水汽指標(biāo)要求，從而可排除水汽系統(tǒng)被外來其他低品質(zhì)生水污染的可能性。

根據(jù)水汽品質(zhì)異常時(shí)送檢的各水樣檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組各水樣均顯示總有機(jī)碳（TOC）含量嚴(yán)重超標(biāo)，判斷水汽系統(tǒng)發(fā)生了有機(jī)物污染。具體可能存在以下幾個(gè)方面的原因。

（1） 凝結(jié)水精處理樹脂漏泄到系統(tǒng)。對于有凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的機(jī)組，由于運(yùn)行中凝泵壓力波動(dòng)過大，導(dǎo)致精處理混床出水裝置損壞，樹脂捕捉器如果不能完全截留泄漏的樹脂，將會導(dǎo)致混床中的樹脂進(jìn)入到水汽系統(tǒng)?；蛘吣Y(jié)水泵運(yùn)行中發(fā)生故障跳閘，精處理混床入口沒有加裝樹脂捕捉裝置，會導(dǎo)致混床內(nèi)樹脂從入口側(cè)被負(fù)壓吸入凝結(jié)水管道，凝泵再次啟動(dòng)將會導(dǎo)致樹脂進(jìn)入到水汽系統(tǒng)。

由于陰陽樹脂均為高分子有機(jī)物，在爐內(nèi)高溫水汽作用下發(fā)生分解，將會導(dǎo)致水汽系統(tǒng)TOC含量升高。該機(jī)組為直接空冷機(jī)組，凝結(jié)水精處理采用粉末樹脂過濾器，每臺粉末樹脂過濾器運(yùn)行中鋪膜樹脂80 kg。與高速混床一樣，如果遇到凝結(jié)水系統(tǒng)壓力波動(dòng)過大或者凝泵突然停運(yùn)的情況，將會導(dǎo)致過濾器濾元損壞或者樹脂粉被負(fù)壓吸入凝結(jié)水管道，存在樹脂粉泄漏到水汽系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

通過對機(jī)組啟動(dòng)階段凝泵運(yùn)行狀態(tài)的檢查，并未發(fā)現(xiàn)凝泵有以上2種情況。同時(shí)檢測結(jié)果顯示，凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器進(jìn)出口TOC含量基本相同，且在水汽品質(zhì)異常期間化學(xué)人員也因懷疑運(yùn)行粉末樹脂過濾器發(fā)生泄漏，嘗試通過切換至備用粉末樹脂過濾器來改善水汽品質(zhì)，但未見效。

綜合以上因素分析，可排除凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器泄漏樹脂的可能性。

（2） 機(jī)組停爐保護(hù)藥劑因素。采用成膜胺法進(jìn)行停備用保養(yǎng)的機(jī)組，在機(jī)組重新啟動(dòng)時(shí)，熱力設(shè)備表面殘留的十八胺或者表面活性胺保護(hù)膜會重新溶解到水汽中。隨著機(jī)組負(fù)荷的升高，其在水汽系統(tǒng)中會發(fā)生分解，分解產(chǎn)物會對水汽品質(zhì)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致水汽系統(tǒng)TOC、氫電導(dǎo)率升高，pH值下降。此次機(jī)組檢修為C級檢修，停運(yùn)期間采用熱爐放水余熱烘干法進(jìn)行停爐保養(yǎng)，并未采用成膜胺法，因此可排除機(jī)組停爐保護(hù)藥劑導(dǎo)致水汽品質(zhì)異常的可能性。

（3） 脫硝系統(tǒng)尿素泄漏。由于曾有報(bào)道機(jī)組因脫硝系統(tǒng)尿素溶液泄漏到水汽系統(tǒng)造成水汽品質(zhì)惡化的案例，而該機(jī)組近期進(jìn)行過脫硝改造并采用了尿素作為脫硝還原劑，因此組織相關(guān)專業(yè)人員對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行排查。發(fā)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)各閥門嚴(yán)密，管道系統(tǒng)連接無誤，從而可排除尿素溶液泄漏的可能性。

（4） 油質(zhì)泄漏到水汽系統(tǒng)。停機(jī)之后，運(yùn)行和檢修部門安排專人對該機(jī)組所有油系統(tǒng)進(jìn)行了全面排查，未發(fā)現(xiàn)主機(jī)潤滑油、抗燃油、各輔機(jī)潤滑油以及機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火用油系統(tǒng)有明顯的外漏和內(nèi)漏痕跡，各用油和儲油設(shè)備油位均處于正常狀態(tài)，說明不是因?yàn)橛唾|(zhì)泄漏導(dǎo)致的水汽品質(zhì)異常。

（5） 鍋爐補(bǔ)水時(shí)將有機(jī)物帶入水汽系統(tǒng)。鍋爐補(bǔ)水中的有機(jī)物來源于3個(gè)方面：一是原水中的大量有機(jī)物因?yàn)殄仩t補(bǔ)給水處理系統(tǒng)設(shè)備失效，達(dá)不到有效處理，從而導(dǎo)致鍋爐補(bǔ)水中有機(jī)物超標(biāo)；二是鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)離子交換器或EDI（Electrodeionization，連續(xù)電除鹽技術(shù)）模塊中的陰陽樹脂發(fā)生泄漏，隨補(bǔ)給水進(jìn)入到水汽系統(tǒng)；三是鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)容器內(nèi)部防腐襯里發(fā)生異常，容器內(nèi)部襯里的有機(jī)物進(jìn)入到機(jī)組水汽系統(tǒng)。

針對這3方面對鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。對“BAF+UF+RO+RO+EDI”制水系統(tǒng)每一級設(shè)備出水指標(biāo)進(jìn)行核對，所有指標(biāo)均合格。整個(gè)系統(tǒng)沒有離子交換設(shè)備，也不存在離子交換器中樹脂泄漏的可能。對EDI模塊進(jìn)行檢查，進(jìn)出水指標(biāo)TOC均小于50 μg/L，制水系統(tǒng)所有水池水箱容器內(nèi)壁襯里完整沒有損壞現(xiàn)象，除鹽水箱水質(zhì)TOC含量為42 μg/L，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

最后檢測發(fā)現(xiàn)，該機(jī)組凝補(bǔ)水箱水質(zhì)TOC含量為2 700 μg/L，遠(yuǎn)高于除鹽水TOC含量。同時(shí)對另外一臺相同機(jī)組凝補(bǔ)水箱取樣化驗(yàn)，TOC含量為47 μg/L。經(jīng)過化學(xué)監(jiān)督人員與汽機(jī)運(yùn)行人員對凝補(bǔ)水箱系統(tǒng)進(jìn)行檢查，只有化學(xué)除鹽水來水管道閥門和凝輸泵出口管道閥門在補(bǔ)水時(shí)開啟，其他管道閥門均關(guān)閉嚴(yán)密，沒有內(nèi)漏現(xiàn)象，也就排除了機(jī)組水汽系統(tǒng)水返回到凝補(bǔ)水箱導(dǎo)致水箱水質(zhì)被污染的可能。經(jīng)檢修人員確認(rèn)，在此次機(jī)組檢修期間對凝補(bǔ)水箱內(nèi)部重新進(jìn)行了玻璃鋼防腐，從而判定水汽品質(zhì)異常的源頭為該機(jī)組凝補(bǔ)水箱。

隨后立即對凝補(bǔ)水箱進(jìn)行放水，打開水箱人口門進(jìn)入后發(fā)現(xiàn)水箱玻璃鋼襯里并未完全固化，內(nèi)壁有大量溶出物，用手輕輕擦拭便有未固化完全的粉末狀物質(zhì)脫落，整個(gè)水箱內(nèi)空氣有強(qiáng)烈的刺激氣味。玻璃鋼施工規(guī)范要求的施工溫度為15-25 ℃、相對濕度不大于80 %，而機(jī)組檢修期間天氣寒冷，氣溫經(jīng)常在-10 ℃以下，空氣濕度相對較大。在此種情況下，環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)速度將會減慢，且粘度增大。而施工期間并未做特別的加熱措施和采用低溫粘結(jié)配方，施工結(jié)束后也未對水箱進(jìn)行充分干燥、固化和沖洗，急于將水箱投入運(yùn)行。這就導(dǎo)致玻璃鋼施工材料中的環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑等有機(jī)物質(zhì)溶解到凝補(bǔ)水中，從而進(jìn)入水汽系統(tǒng)，導(dǎo)致水汽系統(tǒng)TOC含量升高。有機(jī)物質(zhì)在爐內(nèi)隨著溫度、壓力的升高分解為有機(jī)酸離子，而直接空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器樹脂除鹽能力極其有限，不能將產(chǎn)生的有機(jī)酸離子除去，從而導(dǎo)致機(jī)組水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率明顯升高。

2.2處理措施

查明該機(jī)組水汽品質(zhì)異常的原因后，立即對機(jī)組凝補(bǔ)水箱進(jìn)行了隔離，檢修人員對水箱失效的玻璃鋼防腐襯里進(jìn)行了徹底清除，采用進(jìn)口聚脲重新進(jìn)行防腐。工作時(shí)，嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行聚脲防腐施工；施工結(jié)束后，向水箱內(nèi)鼓入熱風(fēng)對聚脲防腐襯里進(jìn)行干燥固化，并對水箱進(jìn)行沖洗直至出水TOC含量達(dá)到國標(biāo)要求（小于400 μg/L）后再并入系統(tǒng)運(yùn)行。

機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)，通過連接臨時(shí)管道，暫時(shí)采用另一臺機(jī)組的凝補(bǔ)水。啟動(dòng)前對水汽系統(tǒng)進(jìn)行了徹底的沖洗，檢測水汽系統(tǒng)TOC含量合格后再進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火。

3　結(jié)束語

導(dǎo)致水汽品質(zhì)異常事件的原因很多，在機(jī)組發(fā)生水汽品質(zhì)異常時(shí)，要通過現(xiàn)象深入分析，及時(shí)進(jìn)行處理，避免事故擴(kuò)大。通過此次事件的分析與處理，有以下幾點(diǎn)建議。

（1） 玻璃鋼防腐作為一種成熟的水處理設(shè)備防腐襯里技術(shù)，有一定的工藝要求，施工時(shí)必須嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行操作。對于除鹽水箱和凝補(bǔ)水箱等對水質(zhì)品質(zhì)要求較高的設(shè)備，建議采用目前主流的聚脲防腐技術(shù)。

（2） 化學(xué)監(jiān)督人員應(yīng)加強(qiáng)對水汽指標(biāo)的敏感性，對異常指標(biāo)能夠做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)水質(zhì)異常后必須嚴(yán)格按照水汽質(zhì)量異常3級處理原則進(jìn)行處理，防止造成惡性事故。

（3） 應(yīng)該對水汽系統(tǒng)總有機(jī)碳（TOC）含量進(jìn)行定期檢測分析，為化學(xué)監(jiān)督積累數(shù)據(jù)。

（4） 在機(jī)組檢修過程中，凡是涉及到影響機(jī)組水汽品質(zhì)的檢修工作，設(shè)備管理人員應(yīng)該與化學(xué)監(jiān)督人員做好溝通，化學(xué)監(jiān)督人員要參與檢修方案的審核、施工過程的監(jiān)督以及竣工驗(yàn)收工作，嚴(yán)把化學(xué)監(jiān)督質(zhì)量關(guān)。

1 肖尚華.一起凝混床跑樹脂造成水汽品質(zhì)惡化事故的處理［J］.安徽電力，2003，20（4）：45-47.

2 郭 慧，李潤濤，王久生.總有機(jī)碳（TOC）分析儀在超臨界機(jī)組樹脂漏泄分析中的應(yīng)用［J］.華北電力技術(shù)，2013，45（2）：64-66.

3 周仲康，鄭敏聰.十八胺對機(jī)組TOC及汽水品質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)研究［C］.電廠化學(xué)2010學(xué)術(shù)年會論文集，吉林，2010.

4 左 帥.1 000 MW超超臨界機(jī)組水汽質(zhì)量劣化原因分析與處理［J］.浙江電力，2014，33（12）：51-54.

2015-07-27；

2016-03-18。

蘇 永（1985-），男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠技術(shù)管理工作，email：suyong0415@163.com。