靳晉陵

(陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽城 048102)

1 設(shè)備概況

某電廠鍋爐補(bǔ)給水源為泉水，根據(jù)水源水質(zhì)特點，設(shè)計處理流程為預(yù)處理+一級除鹽+二級除鹽，其中一級除鹽設(shè)備采用雙室雙層浮床，周期制水量2 400 t，設(shè)計壓力0.5 MPa，直徑2 200 mm，內(nèi)部設(shè)有上、中、下三塊濾水隔板將筒體分為上下兩室，其中陽床上室填充001×7 強(qiáng)酸樹脂，層高2 000 mm，下室填充D113 弱酸樹脂，層高1 200 mm，每室上部填充浮床專用惰性樹脂，層高200 mm。

一級除鹽系統(tǒng)共4 套，單元式布置，程控運行，程序為：陽床清洗(15 min)→陽床投運→除碳風(fēng)機(jī)、中間水泵投運→陰床清洗→陰床投運(導(dǎo)電度＜5 μs/cm)→設(shè)備運行→設(shè)備失效(陰床出水導(dǎo)電度＞5 μs/cm)→設(shè)備再生。

2 事件概述

2019 年進(jìn)入4 月份以來，1 號、2 號列一級除鹽設(shè)備周期制水量突然減少，1 號列降至1 800 t，2 號列降至2 100 t，時隔不久，又發(fā)生了一起在投運1 號列一級除鹽設(shè)備過程中導(dǎo)致2 號列一級除鹽突然失效停運的事件。具體過程如下。

2019-05-15，2 號列一級除鹽設(shè)備處運行狀態(tài)，陽床床體壓力：0.4 MPa，陰床出水導(dǎo)電度：0.245 μs/cm。10:40，開始程控投運1 號列一級除鹽，清洗陽床約10 min 時，2 號陰床出水導(dǎo)電度開始出現(xiàn)增大趨勢，在1 號陽床清洗結(jié)束，投運除碳風(fēng)機(jī)及中間水泵進(jìn)行陰床清洗3 min 后，2 號陰床出水導(dǎo)電度上漲至5 μs/cm，導(dǎo)致2 號列一級除鹽失效，設(shè)備程序停運退出運行。13 min 后，1 號陰床出水導(dǎo)電度降至4.8 μs/cm 清洗合格，1號列一級除鹽投運開始制水，這時電腦顯示2 號列一級除鹽設(shè)備僅制水1 158 t。

現(xiàn)場檢查情況：1 號陽床上室樹脂大幅減少，2 號陽床下室樹脂大幅增多，幾乎占滿整個床室；1號陽床上室樹脂輸出門故障卡澀，2 號陽床下室樹脂輸入門故障卡澀。

3 原因分析

3.1 樹脂混雜直接原因

樹脂輸出(入)門卡澀是樹脂混雜的直接原因。1 號陽床上室樹脂輸出門、2 號陽床下室樹脂輸入門故障卡澀是造成兩室連通、樹脂混雜的直接原因。

設(shè)備為雙室雙層浮床，由于浮床沒有反洗空間，不能對樹脂進(jìn)行有效擦洗，必須將樹脂移至專門的設(shè)備進(jìn)行定期擦洗。對于該浮床，其上室和下室樹脂設(shè)計為通過樹脂輸送總門切換將上、下室樹脂分別經(jīng)樹脂輸送管道送至陽樹脂擦洗罐，進(jìn)行樹脂的擦洗工作。樹脂輸送總門為手動L 型三通閥，對上室樹脂轉(zhuǎn)移時關(guān)斷下室通道，對下室樹脂轉(zhuǎn)移時關(guān)斷上室通道，以此來實現(xiàn)樹脂的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移防止出現(xiàn)樹脂混雜?，F(xiàn)場檢查時，1 號陽床樹脂輸送總門保持上室和樹脂輸送管路相通，2 號陽床樹脂輸送總門保持下室和樹脂輸送管路相通。在設(shè)備閥門正常時，沒有什么影響。但是當(dāng)1 號陽床上室樹脂輸出門和2 號陽床下室樹脂輸入門故障卡澀關(guān)不嚴(yán)時，會造成1 號陽床上室和2 號陽床下室連通，當(dāng)兩設(shè)備間存在壓力差時，在壓差的驅(qū)動下，就會造成兩室樹脂的相互轉(zhuǎn)移混雜。1 號、2 號陽床陽樹脂轉(zhuǎn)移輸送如圖1 所示。

圖1 1 號、2 號陽床陽樹脂轉(zhuǎn)移輸送示意

3.2 樹脂混雜間接原因

2 列陽床存在著壓力差是樹脂混雜的間接原因。1 號陽床運行壓力高于2 號陽床是造成樹脂混雜，設(shè)備失效的間接原因。

一級除鹽系統(tǒng)為單元制設(shè)置，在陽床出口設(shè)置有中間水箱調(diào)門，用以保證中間水箱液位。該調(diào)閥為氣動閥門，由于2 號陽床中間水箱調(diào)門本身質(zhì)量存在問題，當(dāng)閥門關(guān)小到一定程度時，氣缸內(nèi)壓力不足以維持其狀態(tài)，無法繼續(xù)關(guān)小，導(dǎo)致閥芯在水壓和氣壓的相互作用下打滑，進(jìn)而引起閥桿劇烈振動，嚴(yán)重時常造成閥桿斷裂、閥門損壞。經(jīng)試驗，當(dāng)該床體壓力維持在0.4 MPa 時，可消除上述現(xiàn)象，為此，運行人員通過2 號陽床入口手動門調(diào)節(jié)控制維持壓力，以此來保證設(shè)備和調(diào)門的安全運行。這樣的設(shè)置，在設(shè)備及閥門正常運行的狀態(tài)下是沒有問題的，但是當(dāng)2 號列一級除鹽運行、1 號列一級除鹽投運時，由于1 號列壓力高于2 號列，造成1 號陽床上室樹脂在壓力驅(qū)動下進(jìn)入2 號陽床下室，同時進(jìn)入的還有1 號陽床成床時的部分清洗水，由于這部分水導(dǎo)電度巨大(經(jīng)采樣化驗達(dá)到1 781 μs/cm)，嚴(yán)重污染中間水箱水質(zhì)，最終導(dǎo)致2 號陰床出水超標(biāo)，設(shè)備失效退出運行。

3.3 樹脂混雜程度不同的內(nèi)在原因

床體狀態(tài)及其壓力隨機(jī)變化是樹脂混雜程度不同的內(nèi)在原因。床體狀態(tài)及其壓力隨機(jī)變化是造成樹脂混雜程度不同的內(nèi)在原因。床體狀態(tài)不同，壓力就不同，由此引發(fā)樹脂混雜的程度也不同，主要表現(xiàn)有以下幾種情況(假設(shè)1 號陽床壓力為P1，2號陽床壓力為P2)。

(1) 1 號陽床備用、2 號陽床投運及運行（P1=0，P2=0 →0.4 MPa），投運初始，由于P1＜P2，2 號陽床下室的弱陽樹脂在壓力驅(qū)動下開始進(jìn)入1 號陽床上室，這種情況會一直持續(xù)到P1=P2=0.4 MPa，由于時間不長，只會造成少量弱陽樹脂進(jìn)入1 號陽床上室的強(qiáng)陽樹脂中；2 號陽床運行階段，由于始終P1=P2=0.4 MPa，不會發(fā)生樹脂移動現(xiàn)象。

(2) 2 號陽床備用、1 號陽床投運及運行（P2=0，P1=0 →0.5 MPa），投運初始，由于P2＜P1，1 號陽床上室的強(qiáng)陽樹脂在壓力驅(qū)動下開始進(jìn)入2 號陽床下室，這種情況會一直持續(xù)到P1=P2=0.5 MPa，同樣，由于時間不長，只會造成少量強(qiáng)陽樹脂進(jìn)入2 號陽床下室的弱陽樹脂中；1 號陽床運行階段，由于始終P1=P2=0.5 MPa，也不會發(fā)生樹脂移動現(xiàn)象。

(3) 1 號陽床運行、2 號陽床投運及運行（P1=0.5 MPa，P2=0 →0.4 MPa），投運初期，由于P2 ＜P1，1 號陽床始終會有部分出水經(jīng)通道進(jìn)入2 號陽床下室參與2 號陽床的成床和運行，直至1 號列或2 號列設(shè)備制水失效停運。由于這部分水是經(jīng)1 號陽床弱陽樹脂處理等同于2 號陽床成床運行后其弱陽樹脂出水，水質(zhì)較好，所以整個過程中不會對2 號陽床的投運及運行產(chǎn)生任何影響。

(4) 2 號陽床運行、1 號陽床投運及運行（P2=0.4 MPa，P1=0 →0.5 MPa），投運初始，由于P1 ＜P2，1 號陽床會有部分出水進(jìn)入2 號陽床下室。和③不同的是，由于這時進(jìn)入的是1 號陽床成床的清洗水，水質(zhì)很差，嚴(yán)重影響了2 號陽床的出水水質(zhì)，使中間水箱水質(zhì)超標(biāo)，進(jìn)而造成2 號陰床出水導(dǎo)電度超標(biāo)，導(dǎo)致2 號列一級除鹽失效。本次事件就屬于這種情況。

需要說明的是，在后兩種情況中，如果1 號陽床成床運行時，其上室的強(qiáng)陽樹脂底層低于出樹脂門，則該處樹脂會經(jīng)通道隨水流一起進(jìn)入2 號陽床下室，直至樹脂流失到該樹脂底層高于出樹脂門為止。以上4 種情況中，前兩種情況只會造成少量樹脂發(fā)生轉(zhuǎn)移，如果停運設(shè)備有排空門內(nèi)漏的現(xiàn)象，則這種現(xiàn)象會加重；發(fā)生大量樹脂移動的現(xiàn)象均出現(xiàn)在后兩種情況中。又由于一級除鹽設(shè)備的運行啟停由機(jī)組補(bǔ)水量決定，所以以上4 種情況都會發(fā)生，隨機(jī)性很大。最終造成的后果就是：1 號陽床上室強(qiáng)陽樹脂中混入部分弱陽樹脂，2 號陽床下室弱陽樹脂中混入部分強(qiáng)陽樹脂；1 號陽床上室樹脂大幅減少，2 號陽床下室樹脂大幅增多。

3.4 周期制水量下降的直接原因

樹脂混雜是造成1 號列、2 號列一級除鹽設(shè)備周期制水量下降的直接原因。

由于弱陽樹脂的密度要小于強(qiáng)陽樹脂，在設(shè)備長期的運行中，對于混入1 號陽床上室強(qiáng)陽樹脂中的弱陽樹脂，雖然其從上室底部進(jìn)入，但在反復(fù)投運成床和失效落床的過程中，逐漸移動到樹脂層頂；同理，對于混入2 號陽床下室弱陽樹脂中的強(qiáng)陽樹脂，雖然從下室頂部進(jìn)入，但在反復(fù)投運成床和失效落床的過程中，也會逐漸移動到樹脂層底部。樹脂混雜后1 號、2 號陽床內(nèi)部樹脂分布狀態(tài)如圖2所示。

圖2 樹脂混雜后 1 號、2 號陽床內(nèi)部樹脂分布狀態(tài)

強(qiáng)弱型樹脂發(fā)生混雜后，因為它們的離子交換性能不同，對于混入強(qiáng)陽樹脂中的弱陽樹脂，運行時因水中的反離子濃度很高而不能發(fā)揮作用；對于混入弱陽樹脂中的強(qiáng)陽樹脂，再生時因再生液濃度較低不能有效再生。最終直接影響設(shè)備的出水水質(zhì)，制水量減少，經(jīng)濟(jì)性變差。

4 防范措施

通過分析可知，多種因素并存導(dǎo)致了此次事件的發(fā)生。因此，需要從以下幾方面入手，做好必要的防范措施。

4.1 做好樹脂清洗轉(zhuǎn)移的閥門操作工作

樹脂閥門為球型閥門，這種閥門具有阻力小、密封可靠等特點，發(fā)生故障卡澀的幾率并不大，但是在閥芯附近存在樹脂或雜質(zhì)顆粒的情況下，閥門在開關(guān)過程中，會有少量雜質(zhì)被攜帶到閥芯和閥體的接合面，造成閥芯或閥體內(nèi)表面劃傷。這些劃傷雖然輕微細(xì)小，但當(dāng)長時間的運行會讓劃痕增多、加深，進(jìn)而引起更多更大顆粒的夾雜。劃痕的增多、加深會造成閥門的內(nèi)漏，而顆粒的夾雜會增加閥門動作的阻力，當(dāng)阻力增大到一定程度時，閥門便發(fā)生開關(guān)遲滯卡澀，出現(xiàn)開關(guān)不到位的現(xiàn)象。一般只有在樹脂輸送過程中或輸送發(fā)生堵塞時才會出現(xiàn)閥門附近大量樹脂存在的情況，所以在這兩種情況下盡量不要操作相關(guān)閥門，減少閥門劃傷的機(jī)會，延長閥門的使用壽命。

4.2 做好陽床的運行調(diào)整工作

在一級除鹽設(shè)備的運行過程中，常有通過調(diào)整陽床入口手動門來控制陽床運行狀態(tài)的操作，比如上述運行人員利用陽床入口手動門來調(diào)整陽床運行壓力的方式來保證中間水箱調(diào)門的安全運行，這是不正確的。因為陽床在運行時，樹脂交換下來的H+會與水質(zhì)的HCO3-反應(yīng)，產(chǎn)生大量過飽和CO2，由于床體保持正壓，這些CO2會溶入水中，不會對陽床的運行產(chǎn)生不利影響。當(dāng)設(shè)備經(jīng)入口手動門調(diào)整降壓后，這些過飽和的CO2會從水中逸出，并在床層中產(chǎn)生大量氣泡，這些氣泡會阻礙水的流動，破壞水流均勻性，嚴(yán)重時，會造成設(shè)備強(qiáng)烈震動。

另外，設(shè)備在降壓的同時也會引起流量的降低，影響設(shè)備正常出力，對于浮床設(shè)備，還會影響成床效果和出水水質(zhì)。

4.3 做好異?，F(xiàn)象的分析判斷工作

任何設(shè)備事故的發(fā)生，都有一個從量變到質(zhì)變的過程，都要經(jīng)歷從設(shè)備正常、隱患出現(xiàn)再到事故發(fā)生這三個階段，如果能在設(shè)備隱患發(fā)生質(zhì)變前及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備隱患，就可以有效防止事故的發(fā)生。在此之前，運行人員也曾發(fā)現(xiàn)2 號陽床下室下層有少量強(qiáng)陽樹脂，卻不能正確研判出樹脂閥門發(fā)生故障內(nèi)漏，反而認(rèn)為這是由樹脂清洗工作過程中樹脂輸送不徹底形成的。由于運行人員未能對早期出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行正確的分析判斷而采取有效措施，導(dǎo)致異常的擴(kuò)大、事故的發(fā)生。

4.4 做好設(shè)備的技術(shù)改造工作

技術(shù)改造是消除設(shè)備隱患的一種常見方式，上述床與床之間和樹脂擦洗系統(tǒng)之間僅靠樹脂出入口閥門來進(jìn)行隔離，當(dāng)閥門存在故障后極易造成樹脂流失，因此需要采取一定的措施，對設(shè)備進(jìn)行必要的改進(jìn)。比如在樹脂輸送總門后加裝手動門(見圖3），該閥門僅在進(jìn)行樹脂清洗輸送工作時打開，其余時間保持關(guān)閉狀態(tài)。對于制水設(shè)備來說，樹脂輸送總門的二選一功能避免了輸送樹脂過程出現(xiàn)誤操作導(dǎo)致的床體強(qiáng)弱型樹脂的混合，實現(xiàn)了強(qiáng)、弱型樹脂的有效物理隔離；增設(shè)的手動門可避免樹脂輸入、輸出閥門卡澀內(nèi)漏引起的樹脂流失，實現(xiàn)制水設(shè)備樹脂系統(tǒng)的安全有效隔離。這就從兩方面徹底杜絕樹脂混雜和流失的可能，保證系統(tǒng)的安全。

4.5 做好設(shè)備部件的管理工作

管理工作做好了，就可以保證設(shè)備穩(wěn)定運行，并將設(shè)備隱患扼殺在搖籃里。首先，要了解掌握設(shè)備的基本參數(shù)及適用環(huán)境，從設(shè)備結(jié)構(gòu)分析設(shè)備存在的缺點及容易出現(xiàn)的問題，總結(jié)相應(yīng)的解決辦法及注意事項；其次，對存在問題的設(shè)備盡早做好設(shè)備的采購計劃，做到設(shè)備無法使用時可以有足夠的備件替代；最后，對存在隱患的設(shè)備部件該改則改，該換則換，避免后續(xù)引起更大的問題等。如果對存在質(zhì)量缺陷的2 號中間水箱調(diào)門和故障卡澀的樹脂輸出、輸入門及早進(jìn)行更換，也不會有本次事件的發(fā)生。

圖3 加裝閥門后系統(tǒng)布置

4.6 做好設(shè)備的巡檢工作

巡回檢查制度是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、設(shè)備運行異常的有效手段，也是確保設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運行的重要環(huán)節(jié)。運行人員應(yīng)在具備扎實的理論知識和豐富的工作經(jīng)驗基礎(chǔ)上，按照規(guī)定的巡視路線和次數(shù)進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的巡檢工作。檢查時，應(yīng)攜帶所需的工具如手電筒、聽棒等，做到眼看、耳聽、手摸、鼻嗅等；對特殊方式運行的設(shè)備應(yīng)增加巡檢的次數(shù)和項目，對發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)詳細(xì)記錄在日志中，并及時填寫缺陷報告單等。只有運行人員將巡檢工作做實、做細(xì)，才能確保設(shè)備的安全運行。