600 MW空冷机组凝结水电导率异常分析及处理

2011-01-18刘朝辉何彩燕陶志国刘晓莉

河北电力技术 2011年4期

刘朝辉，何彩燕，陶志国，刘晓莉

(1．河北省电力研究院，石家庄 050021；2．国电河北龙山发电有限责任公司，河北邯郸 056400)

1 概述

河北某发电厂一期工程为2台600 MW亚临界直接空冷机组，于2007年相继投入商业运行。考虑到直接空冷机组凝结水温度较高(夏季可达到80 ℃)，该厂采用了粉末树脂覆盖过滤器作为凝结水精处理设备，其中每台机组设置了3台50%凝结水量的粉末树脂覆盖过滤器(2台运行,1台备用)，以及100%的旁路系统。每台机组采用1套粉末树脂覆盖过滤器系统，每套系统包括3台管式过滤器、1台工艺用压缩空气贮罐、1台铺膜泵、1台铺膜注射泵、3台保持泵、1台树脂混合箱及其搅拌装置、1台辅助铺膜箱、2台反洗泵、2台废水输送泵及管道阀门等。粉末树脂覆盖过滤器运行分为铺膜、保持、投运和爆膜4个步骤，其工艺流程如图1所示[1]。

图1 凝结水精处理系统工艺流程

2 凝结水精处理系统运行情况

机组正常运行时2台粉末树脂覆盖过滤器并列运行，1台备用。当1台过滤器失效时,系统自动切换至备用过滤器,失效过滤器爆膜并重新铺膜后等待投入运行。

精处理设备处理凝结水额定水量1 541 m3/h，最高达1 606 m3/h。系统有粉末树脂覆盖过滤器的超压差及超温保护旁路。当过滤器的进出口压差超过0.175 MPa或温度超过设定值73 ℃时，旁路门自动打开，过滤器进出口门自动关闭，并报警。每台过滤器有345个不锈钢绕丝滤元，滤元采用聚丙烯熔喷滤元，孔径控制在4～5 μm。离子交换粉末树脂被预涂在过滤器内滤芯的外表面，形成一层树脂滤层，当凝结水通过过滤器时，凝结水中固体颗粒被拦截过滤，同时凝结水中的离子在树脂滤层中被交换去除，使出水达到设计要求。随着过滤及离子交换的进行，树脂层逐渐失去离子交换能力而失效，出水电导率、硅值含量增加，当电导率、硅值或过滤器过滤压差达到设定值时，对过滤器进行爆膜清洗，用压缩气体和除盐水反洗去掉树脂层滤饼，通过排污门排至废水池。过滤器爆膜反向清洗之前，备用过滤器需要预涂粉末树脂并上线投用。精处理出水控制标准见表1。

表1 精处理出水控制标准

3 凝结水电导率异常情况及原因分析

3.1 异常情况介绍

机组自投运以来，凝结水精处理系统一直运行平稳，有效保证了水汽品质和机组的安全稳定运行。2009年5月，运行人员发现凝结水电导率异常，运行过程中1号、2号机组均出现精处理出口电导率大于入口电导率的情况，监测数据见表2。

表2 凝结水精处理出入口电导率情况 μS/cm

3.2 异常原因分析

3.2.1 热力系统分析

3.2.1.1 水质分析

2009年5月30日，对1号、2号机组热力系统各采样点的水样进行采集，并进行离子色谱分析，水质分析结果见表3。

表3 各采样点水样的离子色谱检测结果 μg/L

凝结水精处理出入口监测的电导率均为氢电导率，所谓氢电导率即将被测水样先经过氢型阳离子交换树脂，将所有阳离子交换为氢离子后测定的电导率。经过交换后水样中仅留下阴离子，分别为F-、Cl-、NO3-、SO42-、PO43-和相应的氢离子，水中的氢氧根离子则与氢离子中和。因此，测量氢电导率可直接反映出水样中杂质阴离子的总量。假设某种离子占主导，则可以从氢电导率估算这种离子最大质量浓度[2]。因此，由表3可以看出：

a.该厂凝结水经过粉末树脂覆盖过滤器处理后，精处理出水中Cl-和SO42-的质量浓度远大于进水中Cl-和SO42-的质量浓度，即粉末树脂覆盖过滤器不仅未能将进水中杂质离子去除，反而释放出了Cl-和SO42-等有害阴离子。

b.从电导率变化趋势看，粉末树脂覆盖过滤器出口阴离子的质量浓度大于入口阴离子的质量浓度，与现场在线电导表指示数据趋势一致，即出口电导率大于入口电导率，说明在线电导率表的指示趋势是正确的。

3.2.1.2 设备分析

从表3 SO42-和Cl-数据分析中发现，省煤器出水中SO42-和Cl-的质量浓度与精处理出水中SO42-和Cl-的质量浓度相比大幅度降低，特别是省煤器出水中Cl-的质量浓度约为精处理出水中Cl-的质量浓度的16%，而省煤器出水中SO42-的质量浓度约为精处理出水中SO42-的质量浓度的90%左右，可见，热力系统数据出现了异常变化。

由于进入省煤器的水主要以凝结水为主，补入的除盐水量较少，且水质不会对SO42-和Cl-的质量浓度产生较大影响，省煤器出水中SO42-和Cl-的质量浓度与精处理出口SO42-和Cl-的质量浓度相比，不应有异常变化，因此，怀疑粉末树脂覆盖过滤器出口测定的SO42-和Cl-的质量浓度不是真实的热力系统中的水质情况。

3.2.2 精处理系统分析

直接空冷机组没有循环冷却水，不存在由于凝汽器泄漏导致冷却水污染凝结水的问题。正常运行情况下，其凝结水的含盐量较低。查找直接空冷机组管路，没有发现管路有其它水体接触的部分。因此精处理出水中Cl-和SO42-的质量浓度均远高于精处理进水Cl-和SO42-的质量浓度的现象，不是由于水汽泄露污染造成的。

考虑到直接空冷机组凝结水温度较高(此时凝结水温度约为65 ℃)，可能造成粉末树脂降解，从而增大Cl-和SO42-的质量浓度的情况。对使用的粉末树脂进行高水温(75 ℃)浸泡处理，结果未发现粉末树脂释放Cl-和SO42-的情况，排除了直接空冷机组水温高的影响。

在现场将凝结水精处理设备退出运行后，观察在线电导率变化，发现在线电导率仪表指示出口高于入口，说明粉末树脂覆盖过滤器不是影响电导率异常的原因，推测电导率异常可能与采样系统有关。

3.2.3 采样系统分析

a.在线化学仪表检验。在现场采用出入口水样相互交换的方法对其进行检验，通过比对检验结果发现，在线电导率指示准确，出入口水样交换后电导率相应发生变化。

b.氢性阳离子交换柱分析。对交换柱中的树脂进行重新深度再生，结果发现凝结水处理设备在线电导率表指示出口电导率高于入口电导率，排除了氢型阳离子交换柱的影响。

c.采样管分析。对采样点及采样架的情况进行分析，发现精处理出水采样点距离采样间较远，从水样的情况看，水流不大，水样压力不高，因此判断由于杂质在采样管内发生吸附、积聚，造成精处理出水水质异常。