火電廠氫電導(dǎo)率超標(biāo)的原因分析

姚帆

摘要：火力電廠氫電導(dǎo)率上升時(shí)，水汽中含鹽量隨之增加，雜質(zhì)若在鍋爐高熱負(fù)荷區(qū)域析出成垢，便可引發(fā)垢下腐蝕。本文對(duì)火力發(fā)電廠氫電導(dǎo)超標(biāo)的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的處理方法。

關(guān)鍵詞：火電廠；氫電導(dǎo)率；陰離子；水處理

一、引言

所謂氫電導(dǎo)率，就是將檢測(cè)水樣先通過(guò)一個(gè)陽(yáng)離子交換柱，水樣中的陽(yáng)離子被離子交換樹脂中的氫交換，通過(guò)交換柱的水樣留有陰離子和交換下來(lái)的氫離子，然后測(cè)定電導(dǎo)率。鍋爐水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率（CC）是衡量熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標(biāo)，它能夠準(zhǔn)確反映鍋爐水汽系統(tǒng)中陰離子雜質(zhì)質(zhì)量濃度的變化。氫電導(dǎo)率越大，表明水汽對(duì)熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。當(dāng)氫電導(dǎo)率上升時(shí)，預(yù)示著蒸汽中雜質(zhì)的質(zhì)量濃度增加，雜質(zhì)若在鍋爐高熱負(fù)荷區(qū)域析出成垢，便可引起垢下腐蝕。當(dāng)水汽中酸根離子尤其是氯離子或某些低分子有機(jī)酸根的質(zhì)量濃度較高時(shí)，由于堿化劑氨的分配系數(shù)遠(yuǎn)高于酸根離子，在汽輪機(jī)低壓缸初凝區(qū)，初凝水中氨質(zhì)量濃度較低而無(wú)法起到調(diào)節(jié)PH作用，這將導(dǎo)致初凝水PH降低而引發(fā)金屬基體的酸性腐蝕。同時(shí)，在汽輪機(jī)蒸汽初凝區(qū)，由于蒸汽中的水滴對(duì)葉片等部位的沖刷作用更加快了腐蝕過(guò)程。因此，有必要盡快對(duì)水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)的原因進(jìn)行分析。

二、原因分析

1、水汽中陰離子的影響

在低溫取樣中，氫電導(dǎo)率測(cè)量是被測(cè)水樣經(jīng)過(guò)氫型陽(yáng)離子交換樹脂，將陽(yáng)離子去除，水樣中僅留下陰離子，如Cl-，SO42-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相應(yīng)的氫離子，而水中的氫氧根離子則與氫離子中和消耗掉，不在電導(dǎo)中反應(yīng)。因此測(cè)量氫電導(dǎo)率可直接反映水中雜質(zhì)陰離子的總量。鍋爐水汽中，陰離子質(zhì)量濃度越高，氫電導(dǎo)率越大。陰離子質(zhì)量濃度的越低，影響值越小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2、水汽中總有機(jī)碳（TOC）影響

TOC是綜合反應(yīng)水汽中有機(jī)物質(zhì)量濃度的指標(biāo)。有機(jī)物在熱力設(shè)備高溫高壓的條件下，會(huì)逐漸分解產(chǎn)生低分子的的有機(jī)物（HCOOH、CH3COOH）和二氧化碳，并與水汽中的氨反應(yīng)生成HCOONH4、CH3COONH4、（NH4）2CO3等。當(dāng)含有低分子有機(jī)物的水汽樣品經(jīng)過(guò)氫型強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂時(shí)，會(huì)發(fā)生下述反應(yīng)：

HCOONH4+RH=RNH4+HCOOH

CH3COONH4+RH=RNH4+CH3COOH

（NH4）2CO3+2RH=2RNH4+H2CO3

根據(jù)反應(yīng)的結(jié)果，表明水汽樣品中總有機(jī)碳質(zhì)量濃度越高，氫電導(dǎo)率越大，同時(shí)對(duì)熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。

3、水汽中可溶性氣體二氧化碳和氧氣對(duì)氫電導(dǎo)率的影響

火力發(fā)電廠鍋爐水汽系統(tǒng)中的可溶性氣體主要是二氧化碳和氧氣，其中二氧化碳會(huì)與水汽中的氨反應(yīng)生成（NH4）2CO3，其對(duì)氫電導(dǎo)的測(cè)量影響很大。二氧化碳的主要來(lái)源一方面是隨機(jī)組補(bǔ)充水帶入，或是真空系統(tǒng)泄露，漏入空氣。另一方面是有機(jī)物在高溫高壓下的分解產(chǎn)生。若補(bǔ)給水處理工藝無(wú)去除有機(jī)物工藝設(shè)備，單靠離子交換，則難以有效去除有機(jī)物，導(dǎo)致補(bǔ)給水TOC質(zhì)量濃度明顯偏高。機(jī)組在供熱工況下，高補(bǔ)水率運(yùn)行，使得高有機(jī)物質(zhì)量濃度的補(bǔ)給水進(jìn)入熱力系統(tǒng)，直接影響熱力系統(tǒng)的水汽。

同時(shí)，水汽中的氧氣以及碳酸還可能在離子交換柱內(nèi)形成氣泡。氣泡不僅會(huì)使水樣在流經(jīng)氫型強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂時(shí)發(fā)生偏流和短路，是部分樹脂得不到有效的沖洗，這些樹脂再生時(shí)殘留的酸會(huì)緩慢擴(kuò)散釋放，并使得測(cè)量結(jié)果偏高，影響氫電導(dǎo)率的測(cè)量準(zhǔn)確性。同時(shí)氣泡在交換柱內(nèi)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，并導(dǎo)致樹脂在交換柱內(nèi)發(fā)生亂層現(xiàn)象，這樣很有可能使得交換柱下部的失效樹脂移動(dòng)到上部而發(fā)生逆交換，并使得測(cè)量結(jié)果偏高，影響氫電導(dǎo)率的測(cè)量準(zhǔn)確性。

4、爐前給水加氨量大的的影響

氫電導(dǎo)率抑制了氨對(duì)水汽品質(zhì)的影響。火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中為了防止金屬腐蝕，普遍采用給水加氨處理。氨是揮發(fā)性物質(zhì)，除了與碳酸反應(yīng)消耗一部分外，也基本上留在熱力系統(tǒng)循環(huán)。而在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，在除鹽水、凝結(jié)水、蒸汽中的其他雜志成分含量，比起氨在系統(tǒng)中的含量要小，造成普通電導(dǎo)率檢測(cè)不能反應(yīng)其他雜質(zhì)成分，所以通過(guò)陽(yáng)離子交換柱將氨跟除去后，檢測(cè)出的氫電導(dǎo)率就能準(zhǔn)確反應(yīng)水汽中陰離子的含量。但是，當(dāng)給水加氨量過(guò)大，即：氨離子質(zhì)量濃度高時(shí)，氨與水中的二氧化碳反應(yīng)生成（NH4）2CO3，會(huì)導(dǎo)致氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

5、機(jī)組補(bǔ)水量偏大的影響

當(dāng)機(jī)組補(bǔ)水量增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)水汽系統(tǒng)中的可溶性氣體（氧氣和二氧化碳）增大，進(jìn)而導(dǎo)致水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

6、氫型強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換柱的影響

對(duì)于某些電廠，水汽樣品氫電導(dǎo)率的在線測(cè)量采用上向流系統(tǒng)，即：水樣自下而上流過(guò)氫型強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換柱，水樣流量對(duì)氫電導(dǎo)率測(cè)量會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。當(dāng)水樣流量較大，即流速偏大時(shí)，就會(huì)將交換柱內(nèi)的樹脂托起，并可能使交換柱內(nèi)的樹脂處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這樣就會(huì)導(dǎo)致交換柱內(nèi)的樹脂亂層，即交換柱內(nèi)下部失效樹脂會(huì)移動(dòng)到交換柱上部而發(fā)生逆交換，從而導(dǎo)致氫電導(dǎo)率測(cè)量結(jié)果偏大。

三、解決方案

水汽樣品的氫電導(dǎo)率監(jiān)督指標(biāo)是綜合反映熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標(biāo)，氫電導(dǎo)率越大，表明水汽對(duì)熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。通過(guò)上述對(duì)火力發(fā)電廠氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因的綜合分析，提出以下幾點(diǎn)解決方案：

1、蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)直接影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，應(yīng)采取加開連排的措施盡快將蒸汽品質(zhì)降至合格。氫電導(dǎo)率超標(biāo)主要是由于氨離子濃度高引起的，給水加氨量調(diào)整不當(dāng)是導(dǎo)致氨離子質(zhì)量濃度高的直接原因。為確保機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)，爐前給水的PH值應(yīng)控制在9.0-9.2，并盡量低限運(yùn)行，連排開度應(yīng)控制在5%以上。

應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督作用，加強(qiáng)對(duì)化學(xué)人員培訓(xùn)，將化學(xué)儀表、加藥設(shè)備等納入正常管理，落實(shí)人員責(zé)任，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

水汽樣品的氫電導(dǎo)率受到機(jī)組補(bǔ)水量，可溶性氣體含量的影響，建議利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，對(duì)真空系統(tǒng)的密閉性進(jìn)行檢查。對(duì)于有凝汽器的機(jī)組而言，可以對(duì)凝汽器內(nèi)補(bǔ)水噴嘴進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠滿足目前的補(bǔ)水量要求。

氫型強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換柱內(nèi)水樣流量大，建議對(duì)交換柱內(nèi)的水流量進(jìn)行控制，防止樹脂出現(xiàn)移動(dòng)和樹脂層亂層現(xiàn)象，或?qū)潆妼?dǎo)率測(cè)量的離子交換柱系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用下向流測(cè)量。并在更換樹脂的過(guò)程中避免樹脂中有空氣存在。

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