高廣清，周仲康

(1.安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234101;

（2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601)

十八胺對(duì)機(jī)組TOC及汽水品質(zhì)影響試驗(yàn)研究

高廣清1，周仲康2

(1.安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234101;

（2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601)

分析研究了采用十八胺對(duì)機(jī)組進(jìn)行停用保護(hù)的相關(guān)影響，與常規(guī)的機(jī)組停用保護(hù)方法相比，采用十八胺進(jìn)行停用保護(hù)的機(jī)組再次啟動(dòng)后，熱力系統(tǒng)汽水中的TOC含量明顯高得多；機(jī)組從啟動(dòng)到蒸汽品質(zhì)合格的時(shí)間要更長(zhǎng)，且熱力系統(tǒng)汽水氫電導(dǎo)率和TOC含量有關(guān)。

機(jī)組停用保護(hù)；十八胺；汽水品質(zhì)；氫電導(dǎo)率

0 概述

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)有部分火力發(fā)電廠熱力設(shè)備采用十八胺進(jìn)行停用保護(hù)。該停用保護(hù)工藝與以前采用的方法(如熱爐放水余熱烘干法)相比，具有保護(hù)范圍廣(不僅限于鍋爐停爐保護(hù)，而且保護(hù)整個(gè)熱力系統(tǒng)的所有管道和設(shè)備)、保護(hù)效果好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在各種檢修機(jī)組和長(zhǎng)期停備用機(jī)組上都得到很好應(yīng)用。但是該方法在實(shí)際應(yīng)用中也有一些不足之處，如水冷壁、汽包水側(cè)成膜的憎水性不好;機(jī)組再次啟動(dòng)后為防止凝結(jié)水精除鹽樹脂被十八胺污染而造成的凝混床投運(yùn)時(shí)間延遲;停用保護(hù)過(guò)程中如果操作不當(dāng)會(huì)造成十八胺沉積于除氧器中或汽輪機(jī)葉片上，甚至造成十八胺堵塞給水泵濾網(wǎng)等現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于十八胺在機(jī)組運(yùn)行期間對(duì)汽水中TOC(total organic carbon，總有機(jī)碳)含量和氫電導(dǎo)率的影響研究較少，以下對(duì)某發(fā)電公司2×300 MW機(jī)組采用十八胺停用保護(hù)后再次啟動(dòng)，十八胺對(duì)汽水中的TOC含量和氫電導(dǎo)率影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并得出相應(yīng)的結(jié)論。

1 十八胺的理化特性

十八胺(ODA)也稱十八烷基胺，屬于脂肪胺類，其分子式為CH3(CH2)16CH2NH2,白色蠟狀固體結(jié)晶，具有堿性；密度為860 kg/m3，凝固點(diǎn)為59.2 ℃，沸點(diǎn)為348.8 ℃，分解溫度在450 ℃以上；易溶于氯仿，溶于乙醇、乙醚和苯，微溶于丙酮，難溶于水。

十八胺加入熱力系統(tǒng)后在高溫下氣化，氣態(tài)十八胺隨蒸汽進(jìn)入鍋爐、汽機(jī)及整個(gè)熱力系統(tǒng)，在設(shè)備和管道內(nèi)表面形成一層良好的憎水性保護(hù)膜，防止水及空氣中的O2及CO2對(duì)金屬的腐蝕。采用十八胺保護(hù)的機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)，熱力設(shè)備表面的成胺膜會(huì)隨著機(jī)組的運(yùn)行而逐漸溶解(分解)。在高溫高壓的情況下，該分解產(chǎn)物會(huì)對(duì)熱力系統(tǒng)的汽水品質(zhì)產(chǎn)生影響。

2 十八胺分解產(chǎn)物對(duì)汽水品質(zhì)的影響

在高溫高壓下，十八胺會(huì)分解形成低分子化合物。當(dāng)水中有溶解氧存在時(shí)這種分解會(huì)加強(qiáng)，甚至?xí)纬蒀O2，其對(duì)汽水品質(zhì)的影響如下。

(1) pH值：十八胺分解會(huì)導(dǎo)致水汽系統(tǒng)的pH值降低，不僅增加了系統(tǒng)的腐蝕，而且會(huì)增加水質(zhì)堿化劑的用量。

(2) 電導(dǎo)率：盡管十八胺對(duì)水的電導(dǎo)率貢獻(xiàn)小或無(wú)貢獻(xiàn)，但當(dāng)其分解為低分子化合物或CO2時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氫電導(dǎo)率升高。

(3) CO2：十八胺在熱力系統(tǒng)高溫高壓下有可能分解為CO2，水汽系統(tǒng)中溶解的CO2會(huì)和NH3反應(yīng)形成NH4HCO3。在凝結(jié)水精除鹽中，HCO3-會(huì)消耗陰離子交換樹脂的交換容量，導(dǎo)致樹脂失效快，再生頻繁。另外，NH4HCO3也會(huì)充當(dāng)弱的再生劑，導(dǎo)致硅的漏出。

溶解的CO2會(huì)降低系統(tǒng)的pH值，增加腐蝕的危險(xiǎn)性。碳酸氫鐵在水中可溶，造成腐蝕產(chǎn)物在系統(tǒng)里轉(zhuǎn)移、沉積；CO2會(huì)加劇流動(dòng)，加速腐蝕。

3 試驗(yàn)詳情

3.1 試驗(yàn)機(jī)組概況

試驗(yàn)機(jī)組為2000年投產(chǎn)的2臺(tái)300 MW亞臨界機(jī)組。鍋爐型式：亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)燃煤汽包爐。汽輪機(jī)型式：?jiǎn)屋S、雙缸、雙排汽、高中壓合缸、低壓缸雙流程。輔機(jī)型式：3級(jí)高壓加熱器、4級(jí)低壓加熱器和1個(gè)除氧器。

3.2 機(jī)組十八胺停用保護(hù)基本情況

保護(hù)范圍：1號(hào)和2號(hào)機(jī)整個(gè)熱力系統(tǒng)，包括給水管道、高低加、鍋爐本體(省煤器、水冷壁、汽包、過(guò)熱器、再熱器)、汽機(jī)本體(高、中、低壓缸)、凝汽器、除氧器及所有汽水管道。每臺(tái)機(jī)組加藥量約為400 kg十八胺；加藥時(shí)間為60 min左右；加藥結(jié)束至機(jī)組停運(yùn)時(shí)間為1-2 h。

3.3 試驗(yàn)情況簡(jiǎn)介

該公司1，2號(hào)機(jī)組分別于2015-05-22和2015-06-23進(jìn)行了十八胺停用保護(hù)后的首次啟動(dòng)。

1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)情況：2015-05-22T17:45進(jìn)行機(jī)組冷態(tài)沖洗；5月23日02:00 1號(hào)爐點(diǎn)火，10:10大機(jī)沖轉(zhuǎn)，16:00機(jī)組并網(wǎng)，20:35投運(yùn)在線化學(xué)儀表，21:30投運(yùn) 1號(hào)機(jī)組精除鹽。

2號(hào)機(jī)組啟動(dòng)情況：2015-06-23T16:00進(jìn)行機(jī)組冷態(tài)沖洗；6月24日04:40進(jìn)行機(jī)組的熱態(tài)沖洗，06:00爐點(diǎn)火進(jìn)行升溫升壓，13:20大機(jī)沖轉(zhuǎn)，18:00機(jī)組并網(wǎng)，23:20解列；6月25日04:08機(jī)組重新并網(wǎng)，06:40機(jī)組負(fù)荷200 MW，08:50機(jī)組負(fù)荷236 MW，09:30機(jī)組負(fù)荷220 MW，09:50投在線化學(xué)儀表，09:55 2號(hào)機(jī)組精除鹽投運(yùn)。

3.4 機(jī)組啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)參數(shù)變化分析

3.4.1 TOC含量變化情況

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，在不同的啟動(dòng)階段，如冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗、鍋爐點(diǎn)火、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷、升負(fù)荷等，對(duì)熱力系統(tǒng)的各取樣點(diǎn)按一定的時(shí)間間隔進(jìn)行人工取樣并分析其TOC含量，直至機(jī)組的汽水品質(zhì)合格時(shí)停止人工取樣。試驗(yàn)中TOC含量如圖1，2所示。

圖1 1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)及正常運(yùn)行期間熱力系統(tǒng)TOC含量比對(duì)

圖2 2號(hào)機(jī)組啟動(dòng)及正常運(yùn)行期間熱力系統(tǒng)TOC含量比對(duì)

1號(hào)機(jī)組自5月23日10:10進(jìn)行大機(jī)沖轉(zhuǎn)至5 月26日01:00過(guò)熱蒸汽氫電導(dǎo)率合格為止，共取樣14次。圖1中，啟動(dòng)期間TOC含量平均值是14次分析結(jié)果的平均值；正常運(yùn)行期間TOC含量平均值是6次分析結(jié)果的平均值。

2號(hào)機(jī)組自6月23日16:00進(jìn)行冷態(tài)沖洗至6 月26日16:55過(guò)熱蒸汽氫電導(dǎo)率合格為止，共取樣16次。圖2中，啟動(dòng)期間TOC含量平均值是16次分析結(jié)果的平均值；正常運(yùn)行期間TOC含量平均值是6次分析結(jié)果的平均值。

由圖1，2可以看出：1，2號(hào)機(jī)啟動(dòng)期間，熱力系統(tǒng)中TOC含量最高值要遠(yuǎn)高于正常運(yùn)行時(shí)TOC含量;啟動(dòng)期間TOC含量平均值約為正常運(yùn)行時(shí)TOC含量平均值的4-7倍。

3.4.2 氫電導(dǎo)率變化情況

試驗(yàn)中的氫電導(dǎo)率數(shù)值(凝結(jié)水、精除鹽出水、省煤器入口及過(guò)熱蒸汽)采用抄表統(tǒng)計(jì)。機(jī)組啟動(dòng)期間，為防止十八胺對(duì)離子交換樹脂的污染，熱力系統(tǒng)的在線電導(dǎo)率表只有在系統(tǒng)的十八胺含量小于0.5 mg/L才投運(yùn)，在線化學(xué)儀表電導(dǎo)率顯示值如圖3，4所示。

圖3 1號(hào)機(jī)組運(yùn)行期間熱力系統(tǒng)氫電導(dǎo)率含量比對(duì)

圖4 2號(hào)機(jī)組運(yùn)行期間熱力系統(tǒng)氫電導(dǎo)率含量比對(duì)

由圖3、圖4可以看出，機(jī)組啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)的氫電導(dǎo)率最高值要遠(yuǎn)高于正常運(yùn)行期間的氫電導(dǎo)率值;機(jī)組啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)的氫電導(dǎo)率平均值約為正常運(yùn)行期間的氫電導(dǎo)率平均值的5-16倍。

4 氫電導(dǎo)率與TOC含量關(guān)系

1，2號(hào)機(jī)啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)TOC含量變化與氫電導(dǎo)率變化情況如圖5，6所示。

由圖5和圖6可以看出：1，2號(hào)機(jī)組從啟動(dòng)至蒸汽品質(zhì)合格期間，熱力系統(tǒng)的TOC含量和氫電導(dǎo)率均整體呈下降趨勢(shì)，且兩者下降趨勢(shì)基本一致。熱力系統(tǒng)汽水氫電導(dǎo)率和TOC含量有一定的關(guān)系，當(dāng)TOC含量較高時(shí)，其對(duì)應(yīng)的氫電導(dǎo)率也較高;當(dāng)TOC含量較低時(shí)，其對(duì)應(yīng)的氫電導(dǎo)率也較低。

4.1 汽水品質(zhì)合格所需時(shí)間

為防止十八胺對(duì)離子交換樹脂的污染，只有當(dāng)凝結(jié)水中的十八胺含量小于0.5 mg/L時(shí)，才允許熱力系統(tǒng)的凝結(jié)水精除鹽裝置投運(yùn)。隨著啟動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)溫度和壓力的升高，當(dāng)達(dá)到其分解溫度時(shí)，十八胺及其形成的膜會(huì)逐漸分解，分解產(chǎn)物對(duì)熱力系統(tǒng)的汽水品質(zhì)會(huì)造成一定的影響。熱力系統(tǒng)中由于十八胺的存在(殘存或溶解)所造成的凝結(jié)水精除鹽投運(yùn)時(shí)間推遲以及十八胺的分解，造成了過(guò)熱蒸汽的氫電導(dǎo)率在啟動(dòng)后較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)才能合格。

圖5 1號(hào)機(jī)組十八胺保護(hù)后啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)TOC含量和氫電導(dǎo)率變化

圖6 2號(hào)機(jī)組十八胺保護(hù)后啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)TOC和氫電導(dǎo)率變化

如，1號(hào)機(jī)于5月22日17:45冷態(tài)沖洗，5 月23日10:10大機(jī)沖轉(zhuǎn)，16:00機(jī)組并網(wǎng)，5月 26日01:00過(guò)熱蒸汽氫電導(dǎo)率(0.148 μs/cm)合格；2號(hào)機(jī)于6月23日16:05冷態(tài)沖洗，6月24 日13:20大機(jī)沖轉(zhuǎn)，18:00機(jī)組并網(wǎng)，6月26日16:55過(guò)熱蒸汽氫電導(dǎo)率合格(0.145 μs/cm)。

從試驗(yàn)的2臺(tái)采用十八胺停用保護(hù)的機(jī)組來(lái)看，從機(jī)組啟動(dòng)到過(guò)熱蒸汽氫電導(dǎo)率合格，1號(hào)機(jī)耗時(shí)約79 h，2號(hào)機(jī)耗時(shí)約72 h。而同類型的停用機(jī)組如果采用常規(guī)的方法(如熱爐放水余熱烘干法)進(jìn)行保護(hù)，一般耗時(shí)為24-48 h。從機(jī)組并網(wǎng)到過(guò)熱蒸汽氫電導(dǎo)率合格，采用十八胺停用保護(hù)的1號(hào)機(jī)耗時(shí)約57 h，2號(hào)機(jī)耗時(shí)約47 h，比GB/T 12145—2008要求的8 h分別長(zhǎng)49 h和39 h。

4.2 凝結(jié)水精除鹽降低熱力系統(tǒng)TOC含量的作用

為找出機(jī)組啟動(dòng)期間凝結(jié)水精除鹽裝置的投運(yùn)對(duì)熱力系統(tǒng)汽水品質(zhì)的影響，對(duì)2號(hào)機(jī)組的凝結(jié)水精除鹽混床進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可以看出：凝結(jié)水精除鹽裝置對(duì)TOC去除率和其進(jìn)水中的TOC含量有一定的關(guān)系。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)凝結(jié)水中的TOC含量較高時(shí)，凝結(jié)水精除鹽裝置對(duì)TOC去除率也較高，凝結(jié)水精除鹽裝置的及時(shí)投運(yùn)對(duì)于快速降低系統(tǒng)中的TOC含量有較明顯效果；當(dāng)凝結(jié)水中的TOC含量不高時(shí)，凝結(jié)水精除鹽裝置對(duì)TOC去除率也普遍不高。

表1 凝結(jié)水精除鹽進(jìn)出水TOC含量及去除率

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某公司2臺(tái)300 MW十八胺停用保護(hù)機(jī)組再次啟動(dòng)期間及正常運(yùn)行階段熱力系統(tǒng)中TOC含量和氫電導(dǎo)率進(jìn)行查定，得出如下結(jié)論。

(1) 十八胺停用保護(hù)機(jī)組再次啟動(dòng)，熱力系統(tǒng)中TOC含量及氫電導(dǎo)率要比其正常運(yùn)行時(shí)高得多。

(2) 熱力系統(tǒng)中汽水氫電導(dǎo)率和其中的TOC含量有一定的關(guān)系，十八胺停用機(jī)組再次啟動(dòng)期間熱力系統(tǒng)中汽水TOC和氫電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)基本一致。當(dāng)系統(tǒng)的TOC含量較高時(shí)，其對(duì)應(yīng)的氫電導(dǎo)率也較高；當(dāng)系統(tǒng)的TOC含量較低時(shí)，其對(duì)應(yīng)的氫電導(dǎo)率氫電導(dǎo)率也較低。

(3) 同采用“熱爐放水、余熱烘干”方法的機(jī)組相比，十八胺停用機(jī)組再次啟動(dòng)至熱力系統(tǒng)汽水氫電導(dǎo)率合格時(shí)間要長(zhǎng)24-48 h。

(4) 采用十八胺停用保護(hù)的機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)，快速降低熱力系統(tǒng)TOC含量的有效途徑是及時(shí)投入凝結(jié)水精除鹽裝置。凝結(jié)水精除鹽裝置對(duì)TOC去除率和其進(jìn)水中的TOC含量有關(guān)，進(jìn)水TOC含量較高時(shí)，凝結(jié)水精除鹽裝置對(duì)TOC去除率也較高；反之亦然。

1 聞人勤，丁桓如，尹鐵路，等．熱力設(shè)備純十八胺停運(yùn)保護(hù)技術(shù)[J]．中國(guó)電力，2000，33(4）：23-25.

2016-07-03。

高廣清(1974-)，男，助理工程師，主要從事熱力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督、化學(xué)設(shè)備運(yùn)行與檢修管理工作，email：551920026@qq.com。

周仲康(1972-)，男，高級(jí)工程師，主要從事熱力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督管理及研究工作。