機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率間斷超標(biāo)原因分析及解決措施

張寶軍

(大唐東北電力試驗(yàn)研究院有限公司,長(zhǎng)春 130000)

某發(fā)電廠裝機(jī)容量為2臺(tái)330 MW 機(jī)組,化學(xué)處理為一級(jí)除鹽加混床,正常除鹽系統(tǒng)出力400 t/h,最大出力450 t/h。生水引自水庫(kù),經(jīng)汽機(jī)生水加熱至(30±5)℃送至化學(xué)水處理系統(tǒng)機(jī)械攪拌加速澄清池使生水凝聚、沉淀,澄清后進(jìn)入高效纖維過(guò)濾器,再經(jīng)活性炭過(guò)濾除去水中有機(jī)物。一級(jí)除鹽設(shè)備為陽(yáng)離子浮動(dòng)床,除二氧化碳器,陰離子浮動(dòng)床系列,經(jīng)混床深度除鹽后的水送至凝汽器。生產(chǎn)流程:水庫(kù)水→生水泵→生水加熱器→機(jī)械攪拌澄清池→清水箱→清水泵→高效纖維過(guò)濾器→活性碳過(guò)濾器→陽(yáng)離子浮動(dòng)床→除二氧化碳器→中間水泵→陰離子浮動(dòng)床→混床→除鹽水箱→除鹽水泵→凝汽器。

氫電導(dǎo)率是衡量熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標(biāo),可消除給水加氨處理時(shí)對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量的影響,綜合反映水汽質(zhì)量的優(yōu)劣,氫電導(dǎo)率越大,表明水汽對(duì)熱力系統(tǒng)的腐蝕和危害越大;能夠準(zhǔn)確反映鍋爐水汽系統(tǒng)陰離子雜質(zhì)含量的變化。蒸汽氫電導(dǎo)上升,預(yù)示著蒸汽樣品中雜質(zhì)含量增加,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。

1 異常發(fā)生概況

該發(fā)電廠于2018年4月11日08時(shí)58分4號(hào)機(jī)組對(duì)外供汽開始調(diào)試,補(bǔ)水量增大(70 t/h左右)。14時(shí)給水、蒸汽氫電導(dǎo)率開始上漲,出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象,給水、凝結(jié)水、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽及再熱蒸汽氫電導(dǎo)率最低0.16μS/cm,最高0.36μS/cm(凝結(jié)水氫電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)值≤0.30μS/cm;給水、蒸汽氫電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)值≤0.15μS/cm)。嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。4月13 日07時(shí)08分,停止4號(hào)機(jī)組對(duì)外供汽,13日08時(shí)30分給水、蒸汽氫電導(dǎo)率均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn),13日21時(shí)20分開始暖管供汽,補(bǔ)水量增大,給水、蒸汽氫電導(dǎo)率開始上漲,出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。4月24日11時(shí)停止對(duì)外供汽,14時(shí)給水、蒸汽氫電導(dǎo)率均降到合格標(biāo)準(zhǔn),25日13時(shí)開始暖管供汽,補(bǔ)水量增大,給水、蒸汽氫電導(dǎo)率開始上漲,出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。5月10日14時(shí)45分停止對(duì)外供汽,水汽指標(biāo)均降到合格標(biāo)準(zhǔn)。

2 原因分析

影響蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)主要因素有水汽系統(tǒng)陰離子含量、總有機(jī)碳含量和可溶性氣體,陰離子含量越高,氫電導(dǎo)率越大;總有機(jī)碳含量越高,氫電導(dǎo)率越大;補(bǔ)水量越大,氫電導(dǎo)率越大[1]。水汽樣品中總有機(jī)碳是綜合反映水汽中有機(jī)物含量的指標(biāo)。有機(jī)物在高溫高壓下發(fā)生分解,其產(chǎn)物主要是羧酸、二氧化碳和水,常見的降解產(chǎn)物為甲酸、乙酸等,將導(dǎo)致熱力系統(tǒng)中水汽p H 降低、蒸汽品質(zhì)中氫電導(dǎo)率的增加,并且乙酸可與鐵形成復(fù)合物加速腐蝕,促進(jìn)汽輪機(jī)葉片氯誘導(dǎo)應(yīng)力腐蝕。水汽樣品中的可溶性氣體主要是二氧化碳和氧氣。水汽系統(tǒng)中可溶性氣體的主要來(lái)源一方面是從凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)漏入到凝結(jié)水中,另一方面是隨機(jī)組補(bǔ)充水帶入到凝結(jié)水中。

5月25日-6月10日,在該廠開展了4號(hào)機(jī)組凝補(bǔ)水箱、凝結(jié)水出水、精處理出水、給水、爐水、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、再熱蒸汽的腐蝕陰離子查定分析。同時(shí),開展了4號(hào)機(jī)組原水、澄清池出水、纖維過(guò)濾器出水、活性炭過(guò)濾器出水、陽(yáng)床出水、陰床出水、混床出水、除鹽水箱、凝補(bǔ)水箱、凝結(jié)水出水、精處理出水、給水、爐水、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、再熱蒸汽的TOC系統(tǒng)查定,查定結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 水汽陰離子查定

圖2 水汽TOC查定

經(jīng)查定發(fā)現(xiàn):水汽系統(tǒng)中,均含較高濃度的甲酸及乙酸成分,其中凝補(bǔ)水箱中乙酸最高值為55.27μg/L,存在水汽系統(tǒng)TOC高溫?zé)岱纸獬捎袡C(jī)酸的情況。原水TOC過(guò)高,達(dá)到18 080.8μg/L。陰樹脂對(duì)于水中TOC的去除效果不佳,陰床出口TOC達(dá)到483.4μg/L,去除率95%?；钚蕴窟^(guò)濾器對(duì)于水中TOC的去除效果不佳,去除率為0～20%。通過(guò)對(duì)4號(hào)機(jī)組水汽查定分析,找出了癥結(jié)所在。

a.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,鍋爐補(bǔ)給水TOCi≤400μg/L,鍋爐給水TOCi≤200μg/L,水汽系統(tǒng)中總有機(jī)碳(TOC)含量超標(biāo)。同時(shí),4號(hào)機(jī)組技改后改為再熱蒸汽段抽氣方式,原有純凝系統(tǒng)發(fā)生改變,對(duì)補(bǔ)給水的要求更高,TOCi應(yīng)更低。

b.預(yù)處理階段對(duì)原水中TOC 去除效果不徹底,造成除鹽水中TOC 間斷超標(biāo)。預(yù)處理階段,針對(duì)TOC 降解的工藝方法主要為預(yù)處理次氯酸鈉氧化處理法和活性炭床物理吸附法。4號(hào)機(jī)組預(yù)處理階段中,未開展次氯酸鈉氧化處理工藝。活性炭過(guò)濾器對(duì)于水中COD 的去除效果不佳,COD去除率為0～20%。

c.精處理運(yùn)行存在氨化現(xiàn)象,加劇了水汽系統(tǒng)中氫電導(dǎo)間斷超標(biāo)。4號(hào)機(jī)組精處理運(yùn)行效果不佳,由于化學(xué)儀表破損、精處理失效判斷以經(jīng)驗(yàn)制水量為依據(jù)等問(wèn)題,導(dǎo)致精處理系統(tǒng)氨化運(yùn)行,產(chǎn)生精處理樹脂污染、再生不徹底及陰離子緩慢釋放等現(xiàn)象,使水汽系統(tǒng)中氫導(dǎo)間斷超標(biāo)。

3 解決措施

3.1 對(duì)來(lái)水進(jìn)行氧化殺菌處理

加入機(jī)械攪拌澄清池內(nèi)加入次氯酸鈉[2],加入前后氫電導(dǎo)率查定情況見圖3、圖4。

3.2 將氨化運(yùn)行的高速混床調(diào)整為氫型運(yùn)行

將高速混床運(yùn)行方式由氨化運(yùn)行調(diào)整為氫型運(yùn)行后氫電導(dǎo)率查定情況,見圖5。

圖3 氫電導(dǎo)率查定(加藥前)

圖4 氫電導(dǎo)率查定(加藥后)

圖5 氫電導(dǎo)率查定(高混轉(zhuǎn)型后)

為了控制地表水中微生物等污染源,在來(lái)水中投加氧化性殺菌劑,在澄清池前加入次氯酸鈉進(jìn)行氧化滅菌,有效降解水中氨氮含量。同時(shí),通過(guò)控制陽(yáng)床前余氯含量,保證殺菌效果,解決了微生物在后續(xù)水處理系統(tǒng)內(nèi)新城代謝和繁衍滋生,降低了除鹽水TOC含量,改善了補(bǔ)給水質(zhì)量;通過(guò)將氨化運(yùn)行的高速混床調(diào)整為氫型運(yùn)行,解決了高速混床在氨化條件下“漏鈉”和“漏氯”的問(wèn)題,改善了凝結(jié)水質(zhì)量。通過(guò)以上措施,氫電導(dǎo)率指標(biāo)得到明顯改善。

4 結(jié)束語(yǔ)

地表水(水庫(kù)水)中攜帶的有機(jī)物和澄清池、活性炭過(guò)濾器因季節(jié)和檢修原因微生物滋生隨除鹽水進(jìn)入爐內(nèi),是造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)超標(biāo)的主要原因。建議在原水預(yù)處理系統(tǒng),通過(guò)機(jī)械攪拌澄清池,加入高錳酸鹽復(fù)合藥劑進(jìn)行強(qiáng)化混凝處理,同時(shí),根據(jù)水質(zhì)情況適時(shí)更換活性炭過(guò)濾器濾料?，F(xiàn)有補(bǔ)給水處理系統(tǒng),無(wú)法滿足機(jī)組改造后實(shí)際運(yùn)行需要,是造成機(jī)組水汽氫電導(dǎo)超標(biāo)的直接原因。建議對(duì)現(xiàn)有鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)進(jìn)行改造,在原有鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,新增超濾、反滲透及附屬設(shè)備,選用抗有機(jī)物專用反滲透膜。同時(shí),將普通凝膠陰離子交換樹脂更換為抗有機(jī)物污染和去除有機(jī)物的專用強(qiáng)堿性丙烯酸系陰離子交換樹脂。