燃油泄漏導(dǎo)致凝結(jié)水油污染的分析

鄧麗娥，何 剛

(貴州省習(xí)水鼎泰能源開發(fā)有限責(zé)任公司，貴州 習(xí)水 564611)

大容量、高參數(shù)機(jī)組對(duì)水汽品質(zhì)要求高，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)能消除系統(tǒng)中各種微量溶解鹽、鐵和銅的腐蝕產(chǎn)物及其他雜質(zhì)，提高凝結(jié)水品質(zhì)，保障整個(gè)熱力系統(tǒng)安全，其作用日漸凸顯[1-2]。

大部分燃煤電廠在啟動(dòng)初期和低負(fù)荷時(shí)段爐內(nèi)燃燒工況不穩(wěn)定時(shí)燃用0號(hào)輕柴油，它是碳原子數(shù)為10～22的烴類混合物，密度為0.85 kg/L(20 ℃時(shí))[3]。少量0號(hào)輕柴油進(jìn)入凝汽器會(huì)被精處理系統(tǒng)處理或通過(guò)排污去除；大量漏入時(shí)，一部分油會(huì)粘附在精處理系統(tǒng)前置過(guò)濾器濾元表面，浸入濾元纖維內(nèi)部，使水流通道受阻，前后壓差增加；另一部分油會(huì)穿過(guò)前置過(guò)濾器，附著于混床樹脂表面形成膜狀物，阻塞樹脂離子交換孔道，樹脂出現(xiàn)抱團(tuán)現(xiàn)象，影響周期制水量；剩余部分則進(jìn)入給水及蒸汽系統(tǒng)，在高溫、高壓下裂解為低分子有機(jī)酸，pH值偏低，造成熱力設(shè)備酸性腐蝕[4-5]。

文中闡述了某2×660 MW燃煤電廠1號(hào)機(jī)組0號(hào)輕柴油進(jìn)入凝汽器造成凝結(jié)水油污染的原因、采取的相關(guān)措施及樹脂復(fù)蘇的方法，使得水汽品質(zhì)滿足GB/T12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求。

1 油污染簡(jiǎn)述

2020年1月30日，某電廠1號(hào)機(jī)組因軸向位移大跳機(jī)后，極熱態(tài)開機(jī)過(guò)程中，汽輪機(jī)房6.9 m層出現(xiàn)油味道，檢查汽輪機(jī)房各油系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)異常?；?yàn)人員取凝結(jié)水水樣時(shí)發(fā)現(xiàn)水樣中含有油污，如圖1所示。運(yùn)行人員進(jìn)行高速混床樹脂體外再生時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰、陽(yáng)樹脂分離塔至樹脂捕捉器排水含有大量油花，較為渾濁，且有強(qiáng)烈柴油刺激味，如圖2所示。

圖1 凝結(jié)水水樣

圖2 陰、陽(yáng)樹脂分離塔至樹脂捕捉器排水

2 點(diǎn)火前各系統(tǒng)狀態(tài)

為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗政策，控制經(jīng)營(yíng)成本，該電廠1號(hào)機(jī)組A、B、E、F磨煤機(jī)燃燒器共計(jì)16支機(jī)械霧化油槍已改造為氣泡油槍[6]，C、D磨煤機(jī)燃燒器8支油槍未做改造，仍為機(jī)械霧化油槍，若需運(yùn)行此8只油槍中任意1支，投運(yùn)結(jié)束后均應(yīng)執(zhí)行蒸汽吹掃。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，鍋爐點(diǎn)火優(yōu)先選擇點(diǎn)燃A、B、E、F磨煤機(jī)燃燒器油槍。

2.1 燃油及蒸汽吹掃系統(tǒng)

機(jī)組跳閘前，A、B、E、F磨煤機(jī)燃燒器油槍處于熱備用狀態(tài)，C、D磨煤機(jī)燃燒器油槍油角閥前手動(dòng)處于關(guān)閉狀態(tài)，非緊急情況下，不投運(yùn)C、D磨煤機(jī)燃燒器油槍，燃油母管壓力為2.35 MPa。

圖3所示為燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)，母管壓力規(guī)定為0.5 MPa，汽源取至本機(jī)輔助蒸汽系統(tǒng)，母管疏水通過(guò)疏水器回收至凝汽器，各支管分別接于進(jìn)、回油母管及鍋爐前、后墻機(jī)械霧化油槍處?？紤]到機(jī)械霧化油槍一般作為緊急備用，為減少熱源損失，燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)處于退出狀態(tài)。

圖3 鍋爐燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)

2.2 啟動(dòng)疏水系統(tǒng)

為減少工質(zhì)浪費(fèi)，鍋爐啟動(dòng)疏水箱疏水可用于循環(huán)水系統(tǒng)和凝汽器補(bǔ)水。當(dāng)疏水箱水中Fe2+≤500 μg/L，機(jī)組啟動(dòng)階段凝汽器未建立真空前，真空靠負(fù)壓作用自流至凝汽器；當(dāng)疏水箱水中Fe2+>500 μg/L，無(wú)論何時(shí)均應(yīng)通過(guò)疏水泵至循環(huán)水系統(tǒng)回收。鍋爐啟動(dòng)疏水箱系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 鍋爐啟動(dòng)疏水箱系統(tǒng)

機(jī)組跳閘后，當(dāng)疏水箱水中Fe2+≤500 μg/L，未破壞凝汽器真空，疏水回收至凝汽器。

3 綜合分析

3.1 燃油泄漏分析

機(jī)組極熱態(tài)恢復(fù)鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中，對(duì)角點(diǎn)E1、E4氣泡油槍點(diǎn)火成功，點(diǎn)B2、B3氣泡油槍未著火，擬采用點(diǎn)燃機(jī)械霧化油槍引燃相鄰氣泡油槍，對(duì)燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)進(jìn)行暖管疏水，維持母管壓力0.48 MPa，打開C、D磨煤機(jī)燃燒器機(jī)械霧化油槍油角閥前手動(dòng)門，調(diào)整其出力為1.0 t/h。

B2氣泡油槍與C2機(jī)械霧化油槍毗鄰，如圖5所示。燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)暖管結(jié)束后，通過(guò)點(diǎn)燃C2機(jī)械霧化油槍引燃B2氣泡油槍成功。停運(yùn)C2機(jī)械霧化油槍一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)蒸汽吹掃母管壓力增至1.9 MPa。結(jié)合運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，初步判斷C2機(jī)械霧化油槍各閥門、C2機(jī)械霧化油槍蒸汽吹掃系統(tǒng)各閥門不嚴(yán)密，燃油泄漏至蒸汽吹掃母管，與蒸汽吹掃母管疏水一并進(jìn)入鍋爐疏水?dāng)U容器，隨疏水箱疏水回收至凝汽器。

圖5 B2、C2油槍布置

C2機(jī)械霧化油槍點(diǎn)火至發(fā)現(xiàn)蒸汽吹掃母管壓力異常時(shí)約5 min，從圖6中可以看出，蒸汽吹掃母管壓力經(jīng)歷了5個(gè)階段變化。第1階段在0～90 s內(nèi)，在C2機(jī)械油槍油角閥打開前，蒸汽吹掃母管壓力上升平緩；15 s后油角閥打開，至30 s油槍著火，蒸汽吹掃母管壓力上升曲線較陡，到90 s時(shí)上升至0.85 MPa；90～120 s為第2階段，因C2機(jī)械霧化油槍處于運(yùn)行狀態(tài)，泄掉了一部分燃油壓力，漏入蒸汽吹掃母管的燃油量有限，且蒸汽吹掃母管處于持續(xù)疏水中，故蒸汽母管壓力由0.85 MPa降至0.6 MPa；120～150 s為第3階段，120 s時(shí)，B2氣泡油槍被引燃，退出C2機(jī)械油槍，打開吹掃閥時(shí)，平衡被破壞，蒸汽吹掃母管壓力突增至2.1 MPa；150～180 s為第4階段，靠蒸汽吹掃母管疏水，壓力緩慢降至1.9 MPa；在210 s后，壓力恒定至1.9 MPa不變，直到300 s時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，此為第5階段。C2機(jī)械霧化油槍停運(yùn)后、投運(yùn)前蒸汽吹掃母管壓力變化明顯，泄漏量顯著增大。

圖6 C2機(jī)械霧化油槍點(diǎn)火至退出后蒸汽吹掃母管壓力變化趨勢(shì)

機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，解體C2機(jī)械霧化油槍及蒸汽吹掃系統(tǒng)各閥門，發(fā)現(xiàn)均存在不嚴(yán)密問(wèn)題，在燃油蒸汽吹掃母管及疏水管中發(fā)現(xiàn)大量油污。

3.2 樹脂污染情況分析

凝汽器進(jìn)油后，精處理系統(tǒng)前置過(guò)濾器差壓逐漸增大，且無(wú)下降趨勢(shì)，取樣化驗(yàn)?zāi)Y(jié)水及給水水質(zhì)指標(biāo)，如表1所示，均滿足GB/T12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求，各指標(biāo)與歷次開機(jī)時(shí)接近。由此可判斷，大量油污附著于前置過(guò)濾器濾元表面，浸入濾元纖維內(nèi)部造成前置過(guò)濾器濾元不可逆損壞；此時(shí)，精處理混床樹脂未受到污染。

表1 油污染后水質(zhì)指標(biāo)

4 處理方案

4.1 爐側(cè)處理措施

關(guān)閉輔助蒸汽至燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)手動(dòng)門、電動(dòng)門，停止燃油蒸汽吹掃母管疏水；將鍋爐啟動(dòng)疏水箱疏水回收切至循環(huán)水系統(tǒng)，關(guān)閉啟動(dòng)疏水箱至凝汽器疏水電動(dòng)門并對(duì)其停電[6]。

在燃油蒸汽吹掃母管疏水器手動(dòng)門前法蘭及疏水器旁路手動(dòng)門前法蘭處增加堵板，防止吹掃蒸汽管道中積油進(jìn)入鍋爐疏水?dāng)U容器；在燃油吹掃蒸汽電動(dòng)總門逆止門前法蘭處增加堵板，在加熱器旁燃油吹掃蒸汽減溫水調(diào)門供水法蘭處增加堵板。

4.2 機(jī)側(cè)處理措施

因前置過(guò)濾器濾元已形成不可逆損壞，故將其退出運(yùn)行，更換濾元后再投入運(yùn)行。

該電廠取凝結(jié)水、給水水樣時(shí)間間隔短，精處理系統(tǒng)混床樹脂未受到污染。周永言[7]、彭章華[8]等人研究表明：隨凝結(jié)水中油含量增加，樹脂受含油凝結(jié)水浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，樹脂受污染程度加重。通過(guò)改變水汽系統(tǒng)疏水方式，經(jīng)疏水器回收至凝汽器變?yōu)闊o(wú)壓疏水運(yùn)行，加大水汽系統(tǒng)排污量，減少水汽系統(tǒng)中含油量。此方法由于排污量小、周期長(zhǎng)，水汽系統(tǒng)中油污不能短時(shí)消除，混床樹脂易受污染。

文獻(xiàn)[9]通過(guò)不同復(fù)蘇方法對(duì)比，認(rèn)為樹脂受油污染時(shí)間較短時(shí),用氯化鈉復(fù)蘇法切合實(shí)際，本文所述情況與此類似。在精處理混床運(yùn)行5天后，脫除陰、陽(yáng)樹脂，結(jié)合文獻(xiàn)[10]所述工藝，采取氯化鈉再生復(fù)蘇方法，得到了較理想的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于采用機(jī)械霧化油槍點(diǎn)火的電廠，應(yīng)對(duì)油槍管道及燃油蒸汽吹掃系統(tǒng)各閥門進(jìn)行全面排查，防止類似情況發(fā)生。若凝結(jié)水受油污染，精處理前置過(guò)濾器濾元將受到不可逆損壞，還會(huì)造成混床樹脂污染。各電廠可結(jié)合系統(tǒng)布置，借鑒文中所述處理措施及文獻(xiàn)中所述方法進(jìn)行處理。