郭宗濤 郭延超

山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽(yáng)城電廠

0 引言

某電廠采用東方鍋爐廠DG480/13.7-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐，超高壓中間一次再熱、單汽包自然循環(huán)，最大連續(xù)排污量10 t/h。2018年供暖季前，#1、#2機(jī)組采用中低壓缸連通管開孔抽汽方式，供汽至新建供熱首站4組列管式熱網(wǎng)換熱器加熱熱網(wǎng)循環(huán)水；2019年供暖季前，#2機(jī)組完成低壓轉(zhuǎn)子更換，采取高背壓模式運(yùn)行與部分中低壓缸連通管抽汽并入供熱供汽母管；2020年供暖季前，#1機(jī)組完成低壓缸切除技術(shù)改造，中壓缸排汽至供熱供汽母管。目前，實(shí)際供暖面積約650萬(wàn)m2，最大供暖面積設(shè)計(jì)值為850萬(wàn)m2。

根據(jù)火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，爐水電導(dǎo)率小于20μs/cm；爐水pH值維持在9.0～9.7。爐水采用泵入磷酸三鈉處理，給水采用AVT(O)方式處理。Ⅰ期除鹽水制備工藝采用陰陽(yáng)離子交換樹脂形式；Ⅱ期除鹽水制備工藝采用兩級(jí)反滲透形式。

爐水pH值偏高時(shí)，將可能引起鍋爐水冷壁管及汽包內(nèi)汽水分離等裝置大面積的堿性腐蝕和脆性應(yīng)力腐蝕，嚴(yán)重時(shí)爐水產(chǎn)生泡沫甚至出現(xiàn)“汽水共騰”，增加蒸汽的攜鹽量引起汽輪機(jī)葉片積鹽垢等異常。因此，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間恢復(fù)至爐水指標(biāo)合格值。

1 爐水參數(shù)異常過(guò)程及調(diào)整情況

該電廠水汽質(zhì)量監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T12145-2016要求執(zhí)行，爐水監(jiān)測(cè)指標(biāo)為磷酸根、二氧化硅、pH值和電導(dǎo)率。某段時(shí)間8 h內(nèi)水質(zhì)變化見表1。#1爐水pH值由9.4持續(xù)上升后穩(wěn)定在10.6左右，電導(dǎo)率由9.36μs/cm快速上升，最高升至180μs/cm，其余各項(xiàng)指標(biāo)雖有不同程度上升但均在標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)。#2爐的爐水監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化趨勢(shì)與#1爐基本一致。

表1 #1爐水水質(zhì)變化情況

爐水指標(biāo)出現(xiàn)異常后，立即停止給水加氨。同時(shí)，將連續(xù)排污調(diào)節(jié)門由50%開至90%，排污量由4 t/h調(diào)整至8 t/h，增加定期排污次數(shù)。經(jīng)調(diào)整后爐水pH值下降至10.4左右波動(dòng)，電導(dǎo)率無(wú)明顯變化。

2 爐水指標(biāo)異常的分析及排查處理

根據(jù)爐水pH值異常偏高現(xiàn)象，判斷為爐水中Na+含量過(guò)高，生成大量游離氫氧化鈉，造成爐水堿性pH值增大，電導(dǎo)率嚴(yán)重超標(biāo)[1]。爐水磷酸根化驗(yàn)數(shù)值初始上升后穩(wěn)定，結(jié)合爐內(nèi)燃燒無(wú)明顯高溫點(diǎn)，可基本排除水冷壁局部過(guò)熱出現(xiàn)的磷酸鹽“隱藏現(xiàn)象”。因此，懷疑鍋爐部分補(bǔ)給水中Na+超標(biāo)。根據(jù)圖1所示的鍋爐給水流程中各水質(zhì)取樣點(diǎn)位置，排查爐水中Na+超標(biāo)的方向?yàn)椋海?）Ⅰ期除鹽水制備系統(tǒng)高速混床陰陽(yáng)樹脂失衡，高速混床出水中Na+泄漏量大[2]；（2）汽機(jī)側(cè)凝汽器泄漏，循環(huán)水污染凝結(jié)水；(3)供熱換熱器泄漏，熱網(wǎng)循環(huán)水污染疏水。

圖1 鍋爐給水流程示意圖

2.1 機(jī)組水汽系統(tǒng)Na+含量分析

采用HK-51型臺(tái)式鈉度計(jì)對(duì)水汽系統(tǒng)各取樣點(diǎn)水樣化驗(yàn)，結(jié)果見表2。爐水中Na+含量的嚴(yán)重偏高，證實(shí)了爐水中存在大量的游離氫氧化鈉，使?fàn)t水pH值堿性及電導(dǎo)率嚴(yán)重超標(biāo)。

表2 水汽系統(tǒng)Na+化驗(yàn)結(jié)果

除氧器出口Na+含量大于除氧器入口處，分析為由于鍋爐連續(xù)排污量增大后，連續(xù)排污擴(kuò)容器閃蒸效果、離子分離能力及汽水分離能力變差，分離后回收至除氧器的二次潔凈蒸汽攜帶的Na+量增加引起。采取微開連續(xù)排污擴(kuò)容器疏水旁路門，降低連續(xù)排污擴(kuò)容器液位，增大污水排污量進(jìn)行調(diào)整。

Ⅰ期除鹽水母管Na+含量低于凝結(jié)水國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)值，但除氧器入口Na+含量是Ⅰ期除鹽水母管的3倍多。因此，排除Ⅰ期除鹽水制備系統(tǒng)高速混床陰陽(yáng)樹脂失衡，Na+泄漏造成爐水Na+含量嚴(yán)重偏高的原因。采取對(duì)高速混床精處理陰陽(yáng)樹脂進(jìn)行再生及更換部分失效的陽(yáng)離子交換器樹脂，使Ⅰ期除鹽水Na+含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

2.2 凝結(jié)水及熱網(wǎng)換熱器疏水Na+含量及熱網(wǎng)換熱器泄漏原因分析

2.2.1 凝結(jié)水及熱網(wǎng)換熱器疏水Na+含量分析

采用HK-51型臺(tái)式鈉度計(jì)對(duì)凝結(jié)水及外供和廠區(qū)熱網(wǎng)疏水水樣化驗(yàn)結(jié)果見表3。#1機(jī)組外供熱網(wǎng)疏水及廠區(qū)熱網(wǎng)疏水回水至凝汽器熱井，約占除氧器總補(bǔ)水量30%；#2機(jī)組外供熱網(wǎng)疏水回水至#5低加入口，約占除氧器總補(bǔ)水量20%。熱網(wǎng)疏水至機(jī)組除氧器補(bǔ)水點(diǎn)的不同造成#1機(jī)組凝結(jié)水泵出口Na+含量遠(yuǎn)大于#2機(jī)組。#2機(jī)組凝結(jié)水泵出口與Ⅰ期除鹽水母管的Na+含量基本持平。因此，排除#2機(jī)凝汽器泄漏，熱網(wǎng)循環(huán)水污染凝結(jié)水，Na+泄漏是造成爐水Na+含量嚴(yán)重偏高的原因。

表3 除氧器各補(bǔ)水及熱網(wǎng)系統(tǒng)Na+化驗(yàn)結(jié)果

外供熱網(wǎng)換熱器疏水Na+含量是供熱蒸汽Na+含量的近30倍。結(jié)合外供熱網(wǎng)循環(huán)水Na+含量及#1、#2機(jī)組凝結(jié)水泵出口Na+含量，確定外供熱網(wǎng)循環(huán)水漏入熱網(wǎng)換熱器疏水，造成外供熱網(wǎng)換熱器疏水污染，是鍋爐給水Na+含量超標(biāo)的根本原因[3]。

對(duì)4組列管式蒸汽換熱器疏水熱井單獨(dú)進(jìn)行Na+化驗(yàn)，#2蒸汽換熱器疏水Na+含量為298μg/L，其余蒸汽換熱器疏水與供熱蒸汽Na+含量基本一致，確認(rèn)#2蒸汽換熱器熱網(wǎng)疏水泄漏，立即退運(yùn)#2蒸汽換熱器。

2.2.2 列管式蒸汽換熱器泄漏原因分析

該電廠4臺(tái)列管式蒸汽換熱器列管材質(zhì)為TP304。列管外為供熱蒸汽，列管內(nèi)為熱網(wǎng)循環(huán)水。對(duì)#2蒸汽換熱器隔離檢查，未發(fā)現(xiàn)列管與管板焊接端口處存在漏點(diǎn)，因此排除換熱器列管因熱應(yīng)力以及管板變形引起熱網(wǎng)循環(huán)水泄漏。

熱網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果為：Ph值9.7～10.5；CL-含量105μg/L。受熱網(wǎng)循環(huán)水失水率偏高影響，熱網(wǎng)循環(huán)水中漏入空氣。雖采取熱網(wǎng)循環(huán)水定期放空氣操作，但熱網(wǎng)循環(huán)水溶解氧含量仍為55μg/L。氧對(duì)氯化物引起應(yīng)力腐蝕的作用極大，溶解氧愈高，對(duì)應(yīng)力腐蝕所需的CL-量要求愈低[3]。通過(guò)對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)分析，確認(rèn)換熱器泄漏原因?yàn)閼?yīng)力腐蝕造成換熱列管泄漏。

3 爐水指標(biāo)異常排查處理后效果及預(yù)防措施

3.1 爐水Na+超標(biāo)處理后效果

外供熱網(wǎng)#2蒸汽換熱器退運(yùn)后，爐側(cè)爐水定期排污頻次及連續(xù)排污量維持pH值超標(biāo)時(shí)狀態(tài)。機(jī)組運(yùn)行8 h后，如表4所示#1爐爐水質(zhì)量各監(jiān)測(cè)指標(biāo)全面恢復(fù)至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)。爐水pH值降至標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)后，隨著爐水中Na+的減少，電導(dǎo)率的下降速度呈幾何倍數(shù)式。#2爐爐水監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化趨勢(shì)與#1爐基本一致。因此，排除#1機(jī)凝汽器泄漏、廠內(nèi)閉式循環(huán)水污染凝結(jié)水和Na+泄漏造成爐水Na+含量嚴(yán)重偏高的原因。

表4 #2蒸汽換熱器退運(yùn)后#1爐爐水水質(zhì)變化情況

爐水質(zhì)量各監(jiān)測(cè)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，爐水定期排污頻次及連續(xù)排污量、連續(xù)排污擴(kuò)容器液位恢復(fù)至爐水指標(biāo)異常前狀態(tài)，啟動(dòng)給水加氨系統(tǒng)運(yùn)行。通過(guò)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行期間爐水質(zhì)量指標(biāo)情況的監(jiān)測(cè)，各指標(biāo)無(wú)明顯的異常波動(dòng)，始終維持在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)。

3.2 爐水pH值偏高的預(yù)防措施

3.2.1 外供熱網(wǎng)疏水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目調(diào)整

該電廠根據(jù)水汽國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)熱網(wǎng)疏水僅監(jiān)測(cè)硬度指標(biāo)且取樣點(diǎn)為換熱器疏水集箱。鍋爐爐水的水質(zhì)異常期間，換熱器疏水集箱取樣化驗(yàn)硬度持續(xù)約為0.3μmol/L。出現(xiàn)單個(gè)熱網(wǎng)換熱器泄漏且泄漏量較小時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際疏水的水質(zhì)變化，增加了爐水異常判斷的難度及水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)間。因此，該電廠對(duì)熱網(wǎng)疏水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及取樣點(diǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)測(cè)指標(biāo)調(diào)整為：硬度≤2μmol/L；電導(dǎo)率≤0.2μs/cm。疏水取樣點(diǎn)調(diào)整為單個(gè)換熱器疏水熱井。通過(guò)電導(dǎo)率指標(biāo)的變化利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)單個(gè)換熱器疏水離子變化情況。各化驗(yàn)指標(biāo)手動(dòng)填入水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，形成指標(biāo)變化趨勢(shì)圖，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)疏水水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)管理。

3.2.2 除鹽水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目調(diào)整

該電廠原除鹽水監(jiān)測(cè)指標(biāo)為二氧化硅≤20μg/L；電導(dǎo)率≤0.2μs/cm。這兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)對(duì)于Ⅰ期除鹽水制備系統(tǒng)高速混床陰陽(yáng)樹脂失衡、陽(yáng)離子交換器樹脂氧化降解、反滲透漏氯等異常監(jiān)測(cè)效果差。因此，增加Ⅰ期除鹽水陽(yáng)離子樹脂交換器出口、高速陰陽(yáng)樹脂混床出口總有機(jī)碳離子TOCi≤400μg/L以及Na＋≤5μg/L的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。對(duì)于陰陽(yáng)離子交換樹脂形式的除鹽水制備系統(tǒng)，可結(jié)合除鹽水TOCi及Na＋指標(biāo)的變化，調(diào)整陰陽(yáng)樹脂再生周期以及反滲透入口亞硫酸氫鈉還原劑加入量、確定陽(yáng)離子交換器樹脂壽命[4]。

4 結(jié)論與建議

某電廠#1、#2機(jī)組爐水pH值堿性超標(biāo)及電導(dǎo)率超標(biāo)原因?yàn)闊峋W(wǎng)蒸汽換熱器泄漏，污染換熱器疏水，造成除氧器補(bǔ)水Na＋嚴(yán)重超標(biāo)，引起爐水中生成大量游離氫氧化鈉。

為防止機(jī)組運(yùn)行中爐水pH值酸性或堿性超標(biāo)、電導(dǎo)率超標(biāo)等水汽異常，建議增設(shè)給水水質(zhì)在線離子色譜儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)陰離子Fe-、CL-、PO43-以及陽(yáng)離子Na+的在線監(jiān)測(cè)及記錄，形成在線數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)反映的各離子變化趨勢(shì)數(shù)據(jù)圖，并根據(jù)離子變化趨勢(shì)，提前采取相應(yīng)的干擾措施。