空冷機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因分析

張榮華，韓全順，沈繼軍，李 兵

(1.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112700；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

1 氫電導(dǎo)率超標(biāo)情況

遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱調(diào)兵山發(fā)電公司)機(jī)組容量為2×300 MW，2臺(tái)機(jī)組先后于2009年12月19日和2010年5月7日投產(chǎn)發(fā)電，凝結(jié)水采用直接空冷方式，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用粉末樹脂覆蓋過濾器，2014年完成供熱改造對(duì)外供熱。

2016年10月9日，2號(hào)機(jī)組經(jīng)C級(jí)檢修后啟動(dòng)，經(jīng)長(zhǎng)期觀察機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率較以往偏高，日常運(yùn)行需開大機(jī)組連排、縮短鋪膜周期來維持機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)，凝結(jié)水pH值提升困難，加氨量增大，而機(jī)組運(yùn)行監(jiān)督化驗(yàn)水汽系統(tǒng)鈉、鐵、硅等指標(biāo)未見異常。2號(hào)機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率頻繁超過0.15 μs/cm標(biāo)準(zhǔn)值，過濾器運(yùn)行周期縮短，運(yùn)行至3～4天機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率即出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)值情況。

2 原因分析

2.1 爐渣冷卻水換熱器存在泄漏點(diǎn)

爐渣冷卻水通過管式換熱冷渣器冷卻爐渣，同時(shí)回收爐渣部分熱量，爐渣冷卻水補(bǔ)水由熱力系統(tǒng)凝結(jié)水補(bǔ)給，冷卻方式通過2路凝結(jié)水及1路開式循環(huán)水，正常運(yùn)行方式由機(jī)組熱量回收裝置凝結(jié)水冷卻，如水溫過高同時(shí)投入開式循環(huán)水，冷卻至正常運(yùn)行溫度范圍。懷疑可能由于爐渣冷卻水受爐渣或開式循環(huán)水污染，經(jīng)爐渣冷卻水熱量回收裝置與凝結(jié)水接觸帶入機(jī)組水汽系統(tǒng)。

2.2 脫硝系統(tǒng)尿素溶液壓力過高反流至凝結(jié)水系統(tǒng)

調(diào)兵山發(fā)電公司脫硝系統(tǒng)采用選擇性非催化還原法(SNCR)煙氣脫硝工藝，煙氣脫硝系統(tǒng)采用尿素CO(NH2)2作為還原劑，先制備為50%濃度的溶液進(jìn)行存儲(chǔ)，最終稀釋到10%濃度噴入分離器入口煙道。其中噴射過程需凝結(jié)水與尿素溶液混合后噴入分離器入口煙道，而尿素輸送泵出口壓力由運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整至低于凝結(jié)水壓力，如尿素溶液壓力高于凝結(jié)水壓力有可能造成尿素溶液反流至凝結(jié)水系統(tǒng)，或尿素輸送泵出口逆止門、沖洗水門均不嚴(yán)，導(dǎo)致尿素溶液進(jìn)入爐渣冷卻水系統(tǒng)，經(jīng)爐渣冷卻水熱量回收裝置與凝結(jié)水接觸帶入機(jī)組水汽系統(tǒng)。

2.3 汽機(jī)真空系統(tǒng)異常漏入空氣

凝結(jié)水采用直接空冷技術(shù)，與空氣接觸面大，如真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，或凝結(jié)水過冷度過高，空氣漏入系統(tǒng)不容易抽出，而空氣中的CO2溶于水中，會(huì)造成系統(tǒng)氫電導(dǎo)率升高。

2.4 水汽取樣系統(tǒng)及在線儀表異常顯示出現(xiàn)誤差

a.機(jī)組集中取樣裝置的高溫取樣架及恒溫裝置冷卻水均采用廠內(nèi)閉式循環(huán)冷卻水，如冷卻器管路泄漏，水樣將混入閉式循環(huán)冷卻水，造成水汽氫電導(dǎo)率升高。

b.水汽取樣系統(tǒng)不嚴(yán)密，空氣進(jìn)入取樣系統(tǒng)，空氣中CO2溶于水中，造成系統(tǒng)氫電導(dǎo)率升高。

c.取樣系統(tǒng)冷卻效果不佳，水樣溫度超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，造成氫電導(dǎo)率受溫度影響升高。

d.儀表顯示存在誤差，造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，造成氫電導(dǎo)率顯示偏高。

2.5 熱網(wǎng)疏水水質(zhì)不合格進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)

調(diào)兵山發(fā)電公司2014年完成供熱改造后對(duì)外供熱，采用管式換熱器及新增加背壓機(jī)組后換熱器與熱網(wǎng)循環(huán)水換熱，對(duì)外供應(yīng)熱源，熱網(wǎng)循環(huán)水水源為柴河水經(jīng)軟化處理后的軟化水，如熱網(wǎng)管式加熱器或背壓機(jī)組后換熱器出現(xiàn)輕微滲漏，熱網(wǎng)疏水出現(xiàn)不合格進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)，會(huì)造成系統(tǒng)氫電導(dǎo)率升高。

2.6 機(jī)組水汽受有機(jī)物污染

火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中，部分水汽與含有有機(jī)物物質(zhì)接觸運(yùn)行，如監(jiān)視不到位、操作不當(dāng)或系統(tǒng)存在缺陷極有可能造成有機(jī)物進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)[1]，有機(jī)物進(jìn)入熱力系統(tǒng)高溫分解后形成有機(jī)酸類等物質(zhì)[2]，而調(diào)兵山發(fā)電公司凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用粉末樹脂覆蓋過濾器，樹脂除鹽交換容量低，無法有效去除受熱分解后的離子，造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率升高，與此相關(guān)的可能原因如下。

a.凝補(bǔ)水箱防腐層部分脫落，進(jìn)入熱力系統(tǒng)受熱分解，造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率升高[3]。

b.轉(zhuǎn)機(jī)油進(jìn)入熱力系統(tǒng)，或壓縮空氣中含油在反洗爆膜時(shí)進(jìn)入粉末樹脂覆蓋過濾器，或其他可能存在的油類物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)熱分解，造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率升高。

c.凝結(jié)水精處理粉末樹脂覆蓋過濾器繞線式濾芯異常或隔板開焊，微量樹脂粉漏入系統(tǒng)內(nèi)部受熱分解，造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率升高[4]。

3 氫電導(dǎo)率異常原因排查分析

3.1 爐渣冷卻水換熱器存在泄漏點(diǎn)排查

爐渣冷卻水有2路冷卻水，分別為凝結(jié)水及開式循環(huán)水，隔離凝結(jié)水爐渣器冷卻水熱量回收裝置，單由開式循環(huán)水換熱器用于冷卻爐渣冷卻水72 h觀察運(yùn)行，爐渣冷卻水已與凝結(jié)水系統(tǒng)完全隔離但系統(tǒng)水質(zhì)無改善，排除由于爐渣冷卻水受爐渣或開式循環(huán)水污染，經(jīng)爐渣冷卻水熱量回收裝置與凝結(jié)水接觸帶入機(jī)組水汽系統(tǒng)的可能；同時(shí)排除尿素輸送泵出口逆止門、沖洗水門均不嚴(yán)，導(dǎo)致尿素溶液進(jìn)入爐渣冷卻水系統(tǒng)，經(jīng)爐渣冷卻水熱量回收裝置與凝結(jié)水接觸帶入機(jī)組水汽系統(tǒng)。

3.2 脫硝系統(tǒng)尿素溶液壓力過高反流至凝結(jié)水系統(tǒng)的排查

脫硝系統(tǒng)水源分別為爐渣冷卻水及凝結(jié)水；如出現(xiàn)由于尿素溶液壓力過高反流至凝結(jié)水系統(tǒng)，尿素輸送泵出口母管壓力必將高于凝結(jié)水系統(tǒng)壓力，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS數(shù)據(jù)對(duì)2016年10月至2017年4月凝結(jié)水壓力及脫硝系統(tǒng)尿素輸送泵出口母管壓力分析對(duì)比。可以看出：從2016年10月開始至2017年4月，均沒有出現(xiàn)尿素母管壓力高于凝結(jié)水母管壓力的現(xiàn)象，排除由于脫硝系統(tǒng)尿素溶液壓力過高反流至凝結(jié)水系統(tǒng)，造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率升高原因的可能。同時(shí)由3.1節(jié)排查過程可知無尿素進(jìn)入爐渣冷卻水系統(tǒng)而后進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)的可能。

3.3 汽機(jī)真空系統(tǒng)異常系統(tǒng)漏入空氣的排查

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS數(shù)據(jù)對(duì)2016年10月至2017年4月2號(hào)機(jī)組凝結(jié)水過冷度及溶解氧數(shù)據(jù)采集分析。另通過真空嚴(yán)密性試驗(yàn)分別對(duì)各月份機(jī)組真空嚴(yán)密性進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集(見表1)。可見2號(hào)機(jī)組溶解氧基本合格；凝結(jié)水過冷度保持在較低水平(<3.5 ℃)，符合運(yùn)行規(guī)范；且2號(hào)機(jī)真空嚴(yán)密性要好于1號(hào)機(jī)，說明不是因?yàn)橄到y(tǒng)真空不嚴(yán)密造成機(jī)組溶解氣體升高，從而氫電導(dǎo)率明顯比1號(hào)機(jī)組升高快的現(xiàn)象。

表1 機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)數(shù)據(jù) Pa/min-1

3.4 水汽取樣系統(tǒng)及在線儀表異常顯示出現(xiàn)誤差的排查

為實(shí)際確定在線儀表顯示的真實(shí)性，分別對(duì)高溫取樣架換熱器及恒溫裝置換熱管路在滿足機(jī)組監(jiān)視需求的情況下逐一進(jìn)行解體檢查并進(jìn)行通水試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)泄漏情況發(fā)生；日常運(yùn)行調(diào)整取樣流量至高值觀察氫電導(dǎo)率變化情況，經(jīng)觀察72 h后氫電導(dǎo)率無明顯變化；日常運(yùn)行觀察表計(jì)溫度數(shù)值無超溫運(yùn)行情況發(fā)生；2017年4月委托東北電力科學(xué)研究院對(duì)廠內(nèi)在線儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)效驗(yàn)，數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。

由表2可見，在線儀表均滿足DL/T677《發(fā)電廠化學(xué)在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》要求，測(cè)量顯示數(shù)值準(zhǔn)確，排除因水汽取樣系統(tǒng)及在線儀表異常顯示出現(xiàn)誤差所造成的機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)的原因。

表2 2號(hào)機(jī)組在線儀表檢驗(yàn)結(jié)果

3.5 熱網(wǎng)疏水水質(zhì)不合格進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)的排查

切除2號(hào)機(jī)組采暖供熱系統(tǒng)運(yùn)行，供熱系統(tǒng)由1號(hào)機(jī)組全部接帶，2號(hào)機(jī)組重新對(duì)凝結(jié)水粉末樹脂覆蓋過濾器鋪膜投運(yùn)，觀察運(yùn)行16 h，機(jī)組水汽指標(biāo)無改善，排除因熱網(wǎng)疏水水質(zhì)不合格進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)的可能。

3.6 機(jī)組水汽受有機(jī)物污染的排查

對(duì)機(jī)組水汽進(jìn)行陰離子含量對(duì)比分析，檢測(cè)結(jié)果見表3，發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)組CH3COO-與1號(hào)機(jī)組數(shù)值比均偏高，懷疑極有可能因有機(jī)物進(jìn)入水汽系統(tǒng)受熱分解，造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

3.6.1 油類物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)熱分解的排查

對(duì)轉(zhuǎn)機(jī)油進(jìn)入熱力系統(tǒng)，或壓縮空氣中含有油在反洗爆膜時(shí)油進(jìn)入粉末樹脂覆蓋過濾器，或其他可能存在的油類物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)熱分解進(jìn)行排查。

表3 機(jī)組水汽陰離子含量對(duì)比分析檢驗(yàn)結(jié)果 μg/L

開啟凝結(jié)水精處理系統(tǒng)粉末樹脂覆蓋過濾器所用壓縮空氣儲(chǔ)罐排污門，使用濾紙與壓縮空氣直接接觸觀察濾紙變化，濾紙潔凈無油污；對(duì)鋪膜箱及輔助鋪膜箱放水檢查無含油現(xiàn)象；對(duì)轉(zhuǎn)機(jī)油位變化情況及油室密閉情況進(jìn)行檢查排除存在油類物質(zhì)進(jìn)入機(jī)組系統(tǒng)的可能。

3.6.2 凝補(bǔ)水箱防腐層部分脫落而進(jìn)入熱力系統(tǒng)受熱分解的排查

機(jī)組補(bǔ)水由凝補(bǔ)水箱除鹽水供給，2臺(tái)機(jī)組凝補(bǔ)水箱水源可互為切換，2017年3月13日，2號(hào)機(jī)組補(bǔ)水切換至1號(hào)機(jī)組凝補(bǔ)水箱供給，將2號(hào)機(jī)組凝補(bǔ)水箱放空后進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)凝補(bǔ)水箱防腐層出現(xiàn)脫落情況發(fā)生。

3.6.3 微量樹脂粉漏入系統(tǒng)內(nèi)部受熱分解的排查

對(duì)凝結(jié)水精處理粉末樹脂覆蓋過濾器繞線式濾芯異?；蚋舭彘_焊，造成微量樹脂粉漏入系統(tǒng)內(nèi)部受熱分解進(jìn)行排查。

2017年4月，2號(hào)機(jī)組停運(yùn)進(jìn)行C級(jí)檢修，對(duì)2號(hào)機(jī)組粉末樹脂覆蓋過濾器進(jìn)行解體檢查，將粉末樹脂覆蓋過濾器內(nèi)繞線式濾芯全部拆除，繞線式濾芯情況見圖1，由圖1可見，大部分繞線式濾芯底部繞線固定處與固定螺母脫開約5 mm縫隙，部分濾芯螺母已串入螺紋內(nèi)部形成較大縫隙，經(jīng)全部濾芯解體檢查2臺(tái)粉末樹脂覆蓋過濾器內(nèi)696根繞線式濾芯，其中306根繞線式濾芯缺少1個(gè)墊片，為不合格產(chǎn)品；對(duì)罐體隔板經(jīng)水壓試驗(yàn)無漏點(diǎn)。

圖1 粉末樹脂覆蓋過濾器內(nèi)繞線式濾芯拆解圖

3.6.4 繞線式濾芯異常原因分析。

調(diào)兵山發(fā)電公司2016年4月對(duì)2號(hào)機(jī)組粉末樹脂覆蓋過濾器內(nèi)部繞線式濾芯進(jìn)行更換，濾芯由原基建期選用A濾芯更換至B濾芯，原粉末樹脂覆蓋過濾器濾芯底部與容器內(nèi)固定底座由螺紋連接后上部由螺帽與固定拉筋固定，更換至B濾芯后粉末樹脂覆蓋過濾器內(nèi)螺紋與濾芯螺紋不一致，采用短接頭轉(zhuǎn)接后安裝，上部同樣因標(biāo)準(zhǔn)不同無法固定，上部松動(dòng)。

隨機(jī)組粉末樹脂覆蓋過濾器運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，其受高壓力水沖擊及爆膜過程中壓縮空氣的瞬間沖擊造成濾芯晃動(dòng)加劇，造成底部擋片與固定螺母脫開一段距離，合格產(chǎn)品繞線式濾芯底部擋片與繞線固定端內(nèi)部為雙墊片，而本廠繞線式濾芯近半數(shù)缺少1個(gè)墊片，從而導(dǎo)致縫隙間樹脂進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)，樹脂粉末隨溫度升高而分解形成有機(jī)酸類等物質(zhì)，造成2號(hào)機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)，經(jīng)對(duì)繞線式濾芯更換后2號(hào)機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率及鋪膜周期恢復(fù)正常，粉末樹脂覆蓋過濾器繞線式濾芯更換完畢系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行，2號(hào)機(jī)組氫電導(dǎo)率恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)值0.15 μs/cm以下，粉末樹脂覆蓋過濾器運(yùn)行周期恢復(fù)至15天左右。

4 結(jié)論

粉末樹脂覆蓋過濾器曾廣泛用于直接空冷機(jī)組，而內(nèi)部繞線式濾芯質(zhì)量是關(guān)乎整個(gè)機(jī)組水汽指標(biāo)及機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，經(jīng)多方面分析排查最終確定由于粉末樹脂覆蓋過濾器繞線式濾芯質(zhì)量問題造成的機(jī)組氫電導(dǎo)率超標(biāo)。建議在更換繞線式濾芯前應(yīng)嚴(yán)格按DL/T1357《發(fā)電廠凝結(jié)水精處理用繞線式濾芯驗(yàn)收導(dǎo)則》驗(yàn)收；安裝過程確保安裝質(zhì)量，逐個(gè)濾芯進(jìn)行牢固性檢查；機(jī)組啟動(dòng)后粉末樹脂覆蓋過濾器切換過程中嚴(yán)密監(jiān)視粉末樹脂覆蓋過濾器出口，同時(shí)監(jiān)視機(jī)組省煤器入口氫電導(dǎo)率，出現(xiàn)粉末樹脂覆蓋過濾器切換完畢投入運(yùn)行后省煤器入口氫電導(dǎo)率迅速上漲的趨勢(shì)一定要引起重視，機(jī)組出現(xiàn)氫電導(dǎo)率異常情況采用科學(xué)分析方式盡快處理，保證機(jī)組能夠持續(xù)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。