供热机组水汽品质异常的原因分析

毛学华

(福建省鸿山热电有限责任公司，福建石狮 362712）

供热机组水汽品质异常的原因分析

Cause analysis of steam-water quality abnormality of cogeneration unit

毛学华

(福建省鸿山热电有限责任公司，福建石狮 362712）

通过对供热机组在不同供热负荷时，各取样点的TOC含量、阴离子含量和氢电导率等进行综合分析，寻找其变化规律，确定供热机组水汽品质异常的根本原因。

热负荷;供热机组;水汽品质

福建省鸿山热电有限责任公司一期为2×600 MW超临界抽凝供热机组。随着供热量的不断增大，补水量增大，供热机组蒸汽的氢电导率也不断升高，经常超过0.15 μS/cm的标准值。文中通过对该厂供热机组在不同供热负荷时，各取样点的TOC含量、阴离子含量和氢电导率等进行综合分析，找出不同供热负荷条件下水汽中TOC的分解规律及其对水汽品质的影响，并提出建议。

1 补给水的水质特点

电厂原水使用的是自来水，从2007年至今原水水质变化不大，溶解固体含量在100 mg/L左右，无论冬季夏季原水中测得的TOC含量都未超过2 mg/L。

由于原水水质较好，因此设计时补给水系统使用了一级除盐加混床的处理模式，运行中测试混床出水的TOC含量最高达600 μg/L。为确定补给水的TOC含量对水汽系统水质的影响，对供热机组在不同供热负荷时各取样点的水质状况进行了综合分析，以确定了供热机组水汽品质异常的根本原因。

2 水质状况试验分析

2.1 水汽系统的水质特点

对供热机组水汽系统的水质状况使用离子色谱仪和TOC仪进行普查，具体试验结果见表1，2。

由表1知，各取样点中无机阴离子含量均较低，但主蒸汽、再热蒸汽取样点中甲酸、乙酸含量较高，而离子色谱对二氧化碳是无法准确测量的，因此为了进一步分析有机物的分解产物，以主蒸汽中阴离子含量来衡算主蒸汽氢电导率，与实测值进行对比分析。

表1 水汽系统阴离子普查 μg/L

表2 水汽系统TOC普查

由于主蒸汽中各种离子含量很小，可通过表3列出的极限摩尔电导率值分别计算每种离子所产生的电导率，且水溶液浓度极稀，所以各种离子电离度均按100%计。

表3 主蒸汽中各种离子所产生的电导率

计算得到主蒸汽的电导率值为0.278 μS/cm，略低于测得的主蒸汽电导率值0.307 μS/cm，还有部分有机物分解产物以CO2的形式存在。

结合表2中TOC和氢电导率的分析结果可知，主蒸汽和再热蒸汽的氢电导率已严重超标，与之对应的2个取样点甲酸、乙酸也较高，证明补入系统的水中有部分有机物分解为低分子有机酸和二氧化碳，导致蒸汽氢电导率严重超标。

2.2 不同供热负荷条件下水汽品质的变化规律

2.2.1 不同供热负荷条件下阴离子的变化规律

2013年5月6日至8日，1号机组在非供热工况下运行，水汽系统阴离子含量均较低，未出现异常状况;5月9日1号机供热负荷增加后，除省煤器入口、主蒸汽和再热蒸汽中甲酸、乙酸含量增高，1号机组在不同热负荷条件下主蒸汽中甲酸、乙酸及氢电导率的变化情况见表4。

表4 主蒸汽阴离子及氢电导率的变化规律

蒸汽中甲酸、乙酸含量较高与这些取样点氢电导率较高的现象相对应，证明水汽系统氢电导率偏高的原因是由于有机物分解造成的。

2.2.2 水汽系统TOC的变化规律

供热机组同一时间测得系统水样的TOC含量会有明显的趋势变化，以2013年5月8日19时30分1号机组及2号机组水汽各取样点测得的TOC含量来说明此问题，见图1。

图1 水汽各取样点测得的TOC含量趋势变化图

从图1可看出，纯凝工况下凝结水中TOC含量稍高 (机组补水是直接补入凝汽器的)，通过精处理系统去除了部分有机物，随后系统中各取样点TOC含量基本一致，有机物的分解现象不是很严重，蒸汽中甲酸、乙酸含量也较低、蒸汽氢电导率未出现超标现象。这是由于在此工况下补给水带入系统的有机物本来就少 (此时除盐水TOC含量447.8 μg/L，补水率按照1.5%计算，为6.7 μg/L)，通过精处理系统又除去了一部分，因此不会在系统中出现有机物大量分解的现象。

在机组对外供热的情况下，大量的蒸汽被抽走，大量除盐水直接补入凝汽器中 (约占整个水量的1/3)，因此凝结水中TOC含量最高 (达到163.0 μg/L);通过精处理系统去除了一小部分有机物，TOC含量有所降低 (精处理出口降至141.1 μg/L)，随后当到省煤器入口时TOC突然降低至107.1 μg/L(温度达到280℃左右，部分有机物分解)，同时甲酸、乙酸含量升高、蒸汽氢电导率超标;到主蒸汽时有机物继续分解，TOC含量则降低至45 μg/L，同时主蒸汽中甲酸、乙酸含量达到最高、蒸汽氢电导率严重超标。

2.3 供热流量与水汽系统各物理量的关系

2.3.1 机组供热流量与水汽系统氢电导率的关系

1号机组供热流量与水汽系统氢电导率的关系如图2所示。

随着机组供热量的增加，水汽系统各点的氢电导率值也在逐渐攀升。供热流量与水汽系统省煤器入口、主蒸汽、再热蒸汽的氢电导率值成正比增加关系，试验期间这些测点的无机阴离子的含量基本未发生变化，只是小分子有机酸 (甲酸、乙酸)随着供热量的变化发生了明显变化，证明有机物在高温系统中分解造成水汽系统氢电导率偏高。

图2 供热流量与水汽系统氢电导率的关系图

2.3.2 机组供热流量与水汽系统TOC含量的关系

试验期间机组对外供热量在0～490 t/h之间变化，不同供热负荷时补入系统的TOC含量和主蒸汽氢电导率的数据汇总见表5。补入系统的TOC增量=供热流量÷锅炉当时的蒸发量 (1 789.9 t/h)×除盐水TOC含量;非供热工况下补水率按照30 t/h计算。供热机组给水TOC值与对应主蒸汽的氢电导率值的关系见图3。

表5 不同热负荷时补入系统的TOC含量和主蒸汽氢电导率的数据汇总

图3 补入系统的TOC含量和主蒸汽氢电导率的关系曲线

根据图3曲线可计算出主蒸汽氢电导率等于0.15 μS/cm时，由补水带入系统的TOC平均含量为32.83 μg/L。以此为基础计算几个典型热负荷点时补给水中TOC的控制指标，计算结果见表6(补给水中TOC含量=32.83×机组最大蒸发量÷热负荷流量)。

表6 不同热负荷时除盐水TOC含量的期望值

可见，随着机组供热负荷的增加，机组补水量增加，如需控制进入热力系统的TOC含量，补水中TOC的控制指标要求更加严格。当机组对外供热流量达到600 t/h时，要求补给水中TOC含量小于100 μg/L，这样才能使整个水汽系统各取样点的氢电导率达标 (＜0.15 μS/cm)。

3 结论及建议

1)供热机组补水量大，补给水TOC含量高是导致蒸汽氢电导率超标的根本原因，因此降低补给水中TOC含量是解决供热机组蒸汽氢电导率超标的唯一途径。

2)每台机组的额定供热能力为650 t/h，补给水中TOC含量必须小于100 μg/L，才能使整个水汽系统各取样点的氢电导率达标 (＜0.15 μS/cm)，单纯依靠离子交换除盐很难达到。

3)建议加设反渗透处理设备，反渗透出水可直接通过除碳器进入混床进行处理，这样可以将再生树脂的酸碱用量减少95%以上，并有效提高水质质量 (反渗透出水TOC含量基本小于100 μg/L)。

〔1〕GB/T12145—2008火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量〔S〕.

〔2〕何辉纯.有机添加剂与水汽TOC标准的讨论〔C〕.电厂化学2007学术年会暨中国电厂化学网2007高峰论坛会议论文集，2007:5-9.

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TM621.8

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1008-0198(2014)02-0047-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.02.015

2013-09-27 改回日期:2013-10-30