張寶軍

(大唐東北電力試驗研究院有限公司,長春 130000)

某發(fā)電廠裝機容量為2臺330 MW 機組,化學(xué)處理為一級除鹽加混床,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,經(jīng)汽機生水加熱至(30±5)℃送至化學(xué)水處理系統(tǒng)機械攪拌加速澄清池使生水凝聚、沉淀,澄清后進入高效纖維過濾器,再經(jīng)活性炭過濾除去水中有機物。一級除鹽設(shè)備為陽離子浮動床,除二氧化碳器,陰離子浮動床系列,經(jīng)混床深度除鹽后的水送至凝汽器。生產(chǎn)流程:水庫水→生水泵→生水加熱器→機械攪拌澄清池→清水箱→清水泵→高效纖維過濾器→活性碳過濾器→陽離子浮動床→除二氧化碳器→中間水泵→陰離子浮動床→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對電導(dǎo)率測量的影響,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58分4號機組對外供汽開始調(diào)試,補水量增大(70 t/h左右)。14時給水、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)重威脅機組的安全運行。4月13 日07時08分,停止4號機組對外供汽,13日08時30分給水、蒸汽氫電導(dǎo)率均達到合格標(biāo)準(zhǔn),13日21時20分開始暖管供汽,補水量增大,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時停止對外供汽,14時給水、蒸汽氫電導(dǎo)率均降到合格標(biāo)準(zhǔn),25日13時開始暖管供汽,補水量增大,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45分停止對外供汽,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;總有機碳含量越高,氫電導(dǎo)率越大;補水量越大,氫電導(dǎo)率越大[1]。水汽樣品中總有機碳是綜合反映水汽中有機物含量的指標(biāo)。有機物在高溫高壓下發(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,促進汽輪機葉片氯誘導(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源一方面是從凝汽器負壓系統(tǒng)漏入到凝結(jié)水中,另一方面是隨機組補充水帶入到凝結(jié)水中。

5月25日-6月10日,在該廠開展了4號機組凝補水箱、凝結(jié)水出水、精處理出水、給水、爐水、飽和蒸汽、過熱蒸汽、再熱蒸汽的腐蝕陰離子查定分析。同時,開展了4號機組原水、澄清池出水、纖維過濾器出水、活性炭過濾器出水、陽床出水、陰床出水、混床出水、除鹽水箱、凝補水箱、凝結(jié)水出水、精處理出水、給水、爐水、飽和蒸汽、過熱蒸汽、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酸的情況。原水TOC過高,達到18 080.8μg/L。陰樹脂對于水中TOC的去除效果不佳,陰床出口TOC達到483.4μg/L,去除率95%?；钚蕴窟^濾器對于水中TOC的去除效果不佳,去除率為0～20%。通過對4號機組水汽查定分析,找出了癥結(jié)所在。

a.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,鍋爐補給水TOCi≤400μg/L,鍋爐給水TOCi≤200μg/L,水汽系統(tǒng)中總有機碳(TOC)含量超標(biāo)。同時,4號機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,對補給水的要求更高,TOCi應(yīng)更低。

b.預(yù)處理階段對原水中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號機組預(yù)處理階段中,未開展次氯酸鈉氧化處理工藝。活性炭過濾器對于水中COD 的去除效果不佳,COD去除率為0～20%。

c.精處理運行存在氨化現(xiàn)象,加劇了水汽系統(tǒng)中氫電導(dǎo)間斷超標(biāo)。4號機組精處理運行效果不佳,由于化學(xué)儀表破損、精處理失效判斷以經(jīng)驗制水量為依據(jù)等問題,導(dǎo)致精處理系統(tǒng)氨化運行,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 對來水進行氧化殺菌處理

加入機械攪拌澄清池內(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 將氨化運行的高速混床調(diào)整為氫型運行

將高速混床運行方式由氨化運行調(diào)整為氫型運行后氫電導(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,在來水中投加氧化性殺菌劑,在澄清池前加入次氯酸鈉進行氧化滅菌,有效降解水中氨氮含量。同時,通過控制陽床前余氯含量,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,改善了補給水質(zhì)量;通過將氨化運行的高速混床調(diào)整為氫型運行,解決了高速混床在氨化條件下“漏鈉”和“漏氯”的問題,改善了凝結(jié)水質(zhì)量。通過以上措施,氫電導(dǎo)率指標(biāo)得到明顯改善。

4 結(jié)束語

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