超临界机组凝结水精处理树脂泄漏原因分析及对策

邱胜瑞

（江西大唐国际抚州发电有限责任公司，江西抚州 344000）

0 引言

离子交换树脂进入热力系统后，一般阴离子交换树脂在温度高于60 ℃时开始降解，到150 ℃时降解速度已十分迅速，阳离子交换树脂在150 ℃时开始降解，在温度升高到200 ℃时降解十分剧烈。它们在高温高压下均释放出低分子有机酸，主要是乙酸，但也有甲酸、丙酸等。强酸阳离子交换树脂分解产生的低分子有机酸量比强碱阴离子交换树脂所释放的量多得多。离子交换树脂在高温下降解过程中还将释放出大量的无机阴离子，如氯离子等。

这些离子交换树脂进入热力系统后，不仅影响水汽质量、增加耗水量和热量损失，而且将严重腐蚀热力系统，形成恶性循环。炉水长时间低PH 运行，会形成酸腐蚀，严重时可发生“氢脆”，使炉管在短时间内爆管，直接影响锅炉的安全运行。炉水水质恶化，增加机械携带进一步影响蒸汽品质，造成过热器、汽机通流部分积盐，严重时可造成过热器爆管，影响汽机出力。蒸汽中的酸性物质如硫酸、甲酸、乙酸的分配系统很小，尤其会对汽机湿汽区形成酸腐蚀，如使低压段隔板、隔板套、低压缸入口分汽装置、排汽室等受到酸腐蚀，导致其表面保护膜脱落，形成腐蚀沟槽，表面粗糙呈蜂窝状，使设备受到损害。江西丰城电厂二期工程两台700 MW 机组新建工程第一台机组凝结水精处理系统在整组启动过程中便发生过一次树脂泄漏事故并导致了启动中断。

1 凝结水精处理系统简介

江西丰城电厂二期工程两台700 MW 机组凝结水精处理系统采用中压凝结水处理，具体为前置过滤器与高速混床的串连，每台机组设置2×50%前置过滤器和3×50%球形高速混床（CD），即每台机组正常运行时，2 台前置过滤器并联运行，不设备用；2 台高速混床并联运行，1 台备用，可满足每台机组的100%凝结水处理量。每台机组设有一台再循环泵，在高速混床刚投入运行时，要利用再循环泵进行高速混床的循环正洗。在每台高速混床的出口装有一台树脂捕捉器，以截留少量跑出的树脂。精处理装置设有100%通过能力的旁路装置，共有三个旁路：在前置过滤器、高速混床出口以及精处理系统分别设置一个旁路（见图1）。凝结水精处理系统是采用美国US.Filter 公司Fullsep—完全分离法的三塔式体外再生系统，2 台机组共6 台高速混床设置一套再生装置。高速混床内部阴阳树脂比例为1：1，树脂采用均粒大孔树脂。高速混床运行采用在线硅酸根分析仪、钠表、电导率仪及累计制水量控制运行失效终点。

图1 江西丰城电厂二期工程精处理前置过滤器及混床系统

2 事件发生经过

某日零班2：30 分，1 号凝结水泵滤网堵，对滤网进行清理。04:20 2 号凝结水泵入口滤网堵，凝结水压力下降，低旁快关，锅炉炉手动MFT。04:50 施工单位清洗完1 号凝泵滤网后启动1 号凝泵运行，复位MFT，4小时后1号凝泵电流下降，凝结水母管压力下降，启2 号凝泵运行，将1 号凝泵停运，继续清洗滤网。11：40 集控室监盘发现2 号凝泵出力又迅速下降，将之停运。因此时1 号凝泵检修未恢复安措，再次手动MFT，施工单位此时清理滤网时发现凝结水泵入口滤网中有树脂。

3 事件检查处理经过

化学专业人员至凝结水泵入口滤网处检查树脂，根据树脂特性，初步判断树脂为凝结水精处理进口树脂。检查5号补水箱排水、B、C高速混床树脂捕捉器排水未发现树脂。同时拆开事件发生时正在投运的B、C高速混床树脂捕捉器，也未发现树脂。重新将B、C床树脂捕捉器恢复并相继于次日3∶30，12∶00 投入运行，凝结水进行再循环。再未发现凝结水泵入口滤网堵的情况。同时对补给水处理混床树脂捕捉器进行检查，打开5号补水箱人孔门进行检查，均未发现异常。

次日下午、检查定冷水处理用树脂未见减少，检查除盐水箱底部排污门也未发现树脂。

三天后，汽泵前置泵B，电动给水泵入口滤网发现有少量树脂存在，汽泵前置泵A未发现树脂。凝结水泵A泵入口滤网有少量树脂，凝汽器热井B侧发现部分树脂。

拆除B、C、A床树脂捕捉器及混床人孔门，除B床有4个出水水帽（用塞尺检查符合要求），C床树脂捕捉器存在螺栓未拧紧情况外，也未发现明显异常。三床树脂捕捉器内均未发现树脂。从漏树脂情况看，所漏树脂未发现有A床树脂（A床内装填国产中压凝结水精处理阳树脂，B、C床内装填进口阴阳混合树脂），且A床于事件当日即退出运行。不可能由A床漏入系统。

一周后，拆开B 前置过滤器下部人孔门，发现过滤器底部（出水区）有一薄层树脂层。

4 事件原因分析

凝结水精处理系统树脂漏入系统存在3 种可能性：

1）混床出水水帽间隙不符合要求或水帽松动，且树脂捕捉器存在间隙较大情况，两种情况同时发生可能出现运行中漏树脂情况。这是凝结水精处理漏树脂的最常见原因。

2）混床入口压力低于出口压力，树脂由进水管道漏入系统，如马鞍山电厂2 号机组（因凝结水管道某阀门破裂停运检修），内蒙托克托电厂发生两次厂用电中断后恢复跑树脂情况。

3）误操作或阀门误动，且树脂捕捉器反冲洗手动门打开或内漏，树脂直接由树脂管道进入树脂捕捉器出口。

针对以上3种情况，我们进行了分析。第一种情况，已经对设备解体进行了检查，未发现漏树脂情况，且事后设备重新投入运行，也未发现凝泵入口滤网再次堵以及树脂捕捉器的排水内有树脂的情况发生。第三种情况可能性较小，现场检查也未发现阀门存在内漏情况。第二种可能性最大，特别是11月23日在前置过滤器出口处发现树脂，因前置过滤器内部滤元间隙只有10μm，树脂不可能穿过过滤滤元由系统带入，只能由混床进口管道（即过滤器出口管道）进入。

根据历史数据分析，事故发生当天2∶03，凝结水泵出口压力突然由3.8 MPa降至1.8 MPa，时间持续1 min，精处理装置出口压力在瞬间比入口压力大近20 kg，精处理压差急剧下降，压力的骤降导致混床的出口压力在短时间内高于进口压力，引起树脂的剧烈搅动，树脂经入口水帽（间隙1 mm，树脂粒径大约0.6～0.7 mm）倒吸至进水母管，部分树脂经混床旁路（正常运行时，旁路未关死）进入给水管道，最终经凝泵再循环管进入凝汽器热井，部分树脂进入前置过滤器底部，另外部分在管道内残留。恢复正常后，管道内树脂回至混床，而前置过滤器内树脂由于紊流作用，未完全回至混床。进入凝汽器的少量树脂经凝泵进入前置过滤器入口（前置过滤器内滤元缝隙为0.01 mm，入口的树脂不能进入前置过滤器底部），进入热力系统的部分树脂被前置泵、电动给水泵入口滤网截留。

综上分析，本次凝结水精处理树脂泄漏事故发生的原因可以确定为第二种情况，即树脂由混床进水管倒吸入热力系统。

5 事件反措

虽然最终确定了本次树脂泄漏的原因，但根据以上分析，还存在其它泄漏树脂的潜在隐患，为此需举一反三，采取了以下措施以杜绝凝结水精处理系统树脂泄漏：

1）在高速混床进水母管加装止回阀，防止高速混床进口管发生倒吸树脂的现象。

2）再次检查3台高速混床内部出水装置水帽、树脂捕捉器，确保设备本体无故障，同时检查混床进水装置隔板是否存在树脂。

3）除氧器、凝汽器内树脂人工清理干净，以防系统内树脂对水质产生不良影响。

4）三个树脂捕捉器反冲洗水门前加装一手动截止阀，确保反冲洗水门内漏且运行误操作时树脂进入系统。

5）系统投运时，除前置过滤器反洗时允许开50%大旁路外，高速混床旁路、前置过滤器旁路正常情况下不允许开启。

6 结束语

凝结水精处理树脂泄漏进入热力系统,除混床水帽、树脂捕捉器损坏缺陷外，重点要考虑因高速混床进口压力突降引起水倒流问题，根据上文的树脂泄漏情况分析，采取了在高速混床前母管加装止回阀的办法使问题得到了及时的解决,江西丰城电厂二期工程至今再未发现凝结水精处理系统树脂泄漏的事故，从而保障了高速混床系统及机组的稳定运行。

[1]宋珊卿.动力设备水处理手册[M].北京：中国电力出版社，1997.

[2]钱庭宝.离子交换树脂应用技术[M].天津：天津科学技术出版社，1984.