直接空冷机组炉水pH值降低氢电导率增大的风险与控制

洪冬霞

摘要：对于热电厂直接空冷机组，炉水pH值降低氢电导率超标进行了原因分析，并针对各种现象，采取相应的预防和控制措施，对机组汽水监督及机组安全经济运行有着重要的意义。

Abstract： For the direct air-cooling unit of thermal power plant， the reason why the pH value of the boiler water is lowered and the hydrogen conductivity exceeds the standard is analyzed. According to various phenomena， corresponding prevention and control measures are taken， which is of great significance to the steam-water supervision of the unit and the safe and economic operation of the unit.

关键词：炉水;氢电导率;热泵疏水;树脂;高速阴阳床;溴化锂

Key words： furnace water;hydrogen conductivity;heat pump hydrophobic;resin;high speed yin-yang bed;lithium bromide

中图分类号：TM621.2                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0085-03

1  概述

直接空冷机组采用二级除盐水作为锅炉补给水，锅炉补给水制水流程如下：超滤→反渗透→阳床→除碳器→阴床→混床→除盐水箱。锅炉给水采用AVT（O）处理，凝结水也是加氨处理，炉水采用固体碱化剂NaOH处理。凝结水精处理系统为两套高速阴阳床，一个大旁路和两个小旁路，凝结水100%处理，体外再生采用阳再生罐、阳储存罐、阴再生罐、阴储存罐的方式。另外，采取先进的技术手段，充分回收利用冷凝器中排向大气的部分乏汽替热，采用溴化锂吸收式热泵进行汽轮机乏汽余热回收，提高火力发电厂蒸汽热效率，减少用煤量，降低发电供热成本。

2  风险因素

造成炉水pH值降低，氢电导率增大的可能因素有六条，如下：

2.1 风险一：精处理树脂泄漏

精处理高速阴阳床底部的T型绕丝的间隙为0.2-0.25mm，树脂捕捉器的T型绕丝的间隙为0.2-0.25mm，树脂运行一定的时间后会发生老化，其强度和机械性能会逐渐下降，碎树脂增多，造成树脂的泄漏，树脂是一种有机物，在高温的锅炉中能分解出有机酸，通常以甲酸、乙酸为主，其含量与碎树脂的泄漏量有关，会使炉水的pH值降低，氢电导率增大。

2.2 风险二：精处理酸液进入水汽系统

精处理树脂失效以后，需进行树脂的传输、擦洗、再生、正洗各个步序，再将再生过的备用树脂传入高速阴阳床，若备用树脂再生不合格、正洗时间短，或者由于其它原因而使酸液进入储存罐，在投运高速阴阳床之前，没有经过充分的冲洗就投入运行，将会使酸性水进入水汽系统，根据进入酸量的不同，炉水的pH值降低，氢电导率增大的幅度也不同。

2.3 风险三：树脂被有机物污染

天然水中的有机物，若预处理处理不当，有机物可能会通过阳床，而被阴床中的阴树脂吸着。其次，在验收生产用药再生用的酸和碱时，没有进行有机物的化验分析，在再生树脂时，有机物会留在床体中。有机物对强酸性阳树脂的污染很少发生，只可能发生阳树脂颗粒表面有沉积物，这些沉积物通过空气擦洗和用水进行反洗就可以将其除去。但有机物对阴树脂极易造成污染。若被污染，因为树脂上附着有大分子的有机酸，它们所含的部分被水中的矿质酸所排代，这就造成出水电导率的升高。这一作用，一方面增加了清洗水的用量和清洗时间。另一方面，精处理凝结水中的SiO2含量增大，这是由于水中所含有机酸（富维酸和腐殖酸）的离解常数大于H2SiO3，因此，附着在树脂上的有机物可抑制树脂对H2SiO3的交换或排代出吸着的H2SiO3，造成阴床SiO2过早地漏过。当然，也有相当数量的有机物漏过阴床，它们会进入给水系统，随着水温的升高，逐渐分解成低分子化合物及酸性物质，从高压加热器出口开始，给水pH值就有所下降，电导率明显上升，在汽包炉中温度更高，炉水的pH值下降电导率上升幅度更大，甚至出现无酚酞碱度的现象，pH值可能降至5.4-5.7。可能会引起锅炉水中硅酸含量增大，蒸汽携带SiO2的量也增大，分解出的有机酸还会对蒸汽流通部分的铜铁部件，以及汽轮机叶片有腐蚀作用。

2.4 风险四：热泵溴化锂泄漏，精处理树脂深度失效

热泵溴化锂泄漏，进入疏水中，最先增大的是凝结水的氢电导率，进而超标，热泵在运行过程中，疏水管道是负压，不能采样化验疏水，造成溴化锂进一步泄漏，刚开始精处理树脂和水中的Br-、Li-进行交換，达到一定程度以后，树脂失去交换能力，汽水系统的其它水样精处理凝结水、给水、炉水的氢电导率也相继超标。热泵系统退出运行，转为冲洗状态后，其它汽水指标相继恢复正常。树脂上吸附的大量的Br-被释放出来，进入水汽系统，凝结水和给水都加氨，NH4+与Br-结合成NH4Br，使得这两种水的pH值降低幅度不大，但是NH4Br进入高温的锅炉以后，根据氨的汽液相分配系数，氨挥发到蒸汽里，发生氨的富集现象，导致炉水的pH值急剧下降，使得炉水指标一直超标，炉水pH值可能在7.0以下，发生酸性腐蚀，金属表面的金属膜可能遭到破坏，在锅炉内蒸发和浓缩，腐蚀加剧。

2.5 风险五：水处理除盐系统阀门故障

除盐酸系统阀门不严，可能会使酸液进入运行的阳床或者混床，通过出口门将不合格的酸性水送人除盐水箱。另外，再生阳床时，再生床的出口门关不严，也会使再生酸液进入系统。还有就是运行阴床的反洗入口门关不严，阳床的出水没有经过阴床处理而直接进入混床，要知道阳床出水pH值为3左右，而阴床出水pH值為7左右，阳床和阴床的出水差别很大，作为混床的入口水，出水也会有很大的变化。当然，由于值班员的粗心大意误操作，也可能使得酸液进入系统，使得除盐水的pH值降低，氢电导率增大。

2.6 风险六：水处理阴树脂失效或流失

除盐原理：原水中的阳离子有：Fe3+、Ca2+、Na+等，经过再生好的阳床时，发生如下交换反应：

H+与水中的阴离子（SO42-、CL-、CO32-、HSiO3-）结合生产各种酸，所以阳床出水呈酸性。阳床出水进入再生好的阴床时，发生如下离子交换反应：

这样经过阳床和阴床后，水中的阴、阳离子被分别除去，从而使出水的含盐量降到很低。当阴床和混床的阴树脂深度失效后，未及时停运，阴离子（SO42-、CL-、CO32-、HSiO3-）不能被除去，进而与H+结合成酸，而不是H2O，所以出水的pH值降低，氢电导率增大。

对于阴床、阳床、混床的树脂的数量都是有一定要求的，不同类型的树脂，它的工作交换容量是不一样的，根据交换容量的不同，树脂的装填量也是不一样的。混床正常情况下，添加阴阳树脂比例为2∶1，树脂的流失导致混床内的阴阳树脂比例失调。一方面阴树脂大量流失，混床再生后投入使用，阴树脂先失效，阳树脂没有全部失效时就要重新再生，药耗上升，周期制水量下降;另一方面，导致混床再生不完全，阳树脂交换能力没有完全恢复就投入使用，致使混床周期制水量下降。混床的交换容量就会下降，使得出口水酸度增大，氢电导率增大，不合格的除盐水进入除盐水箱

3  预防和控制措施

针对以上各种原因，采取相应的措施如下：

措施一：在平时正常情况下，对树脂进行擦洗和反洗是，要注意观察树脂的破碎程度，控制好反洗流量。在大小修时，打开树脂捕捉器和给水泵入口滤网，检查是否有泄漏的树脂，若有树脂就要进行检修更换部件，若发现是破损的碎树脂，就要在擦洗时，加强反洗，将碎树脂漂洗出去。同时，根据树脂破碎的程度和数量，分析原因，采取对策。

措施二：由于精处理高速阴阳床阀门有缺陷而关不严，使得酸液进入储存罐，就需及时检修或更换门，正洗时，加强监督，正洗彻底。高速阴阳床投入运行前，充分冲洗，使得电导率小于2μS/cm。投入运行后，严密监督各项水汽的指标，尤其是精处理凝结水的pH值和氢电导率。

措施三：取少部分阴树脂，观察颜色是否加深，树脂的透明程度、破碎情况、正洗水量如何？另外，还可以取50mL阴树脂装入锥形瓶中，加入蒸馏水振荡，连续洗涤3-4次，除去表面的附着物，最后倒尽洗涤水，换装10%食盐水，振荡5-10分钟后，观察盐水的颜色。若树脂被有机物污染，则采用碱性氯化钠复苏法进行复苏。同时，为了防止有机物进入炉内所产生的不良影响，应提高原水预处理的效果，氯气和臭氧有强氧化性，可以进一步将水中的有机物氧化成无机物，降低水中有机物的含量，在离子交换除盐之前，可设置活性炭过滤器，吸附大量的有机物，也可以选择抗污染的树脂。

措施四：在热泵疏水管道出口上加装采样门，机组大小修时，加装在线氢电导率表，方便监督热泵疏水的质量。若发生热泵泄漏溴化锂，刚开始高速阴阳床树脂的Br-、Li-交换容量可显著提高，这是凝结水除盐设备可继续运行一段时间而出水水质没有明显变化，随着时间的延长，树脂的Br-、Li-交换容量降低，及时退出热泵系统后，树脂开始释放Br-、Li-，因此，发生热泵溴化锂泄漏后，要及时解列高速阴阳床，避免影响炉水品质。同时加大加药量，提高炉水的pH值，并且加强锅炉的排污，加强汽水监督。对于精处理深度失效的树脂，再生时，要用两倍的再生剂量对树脂进行再生，保证阴阳树脂的再生度。

措施五：对于水处理除盐系统阀门故障，平时就应该加强检查，若阀门动作不灵活甚至卡涩，值班员就要根据具体情况调整阀门，达到最佳状态，避免水质污染。一方面，在床体出口都有在线监测，根据数据的变化来判断水质;另一方面，根据床体压力和入口流量判断阀门是否故障。

措施六：对于树脂的失效，每个床体都有它的监控指标，在线就可以查到，其次，通过加强做实验来监测水质状况，尤其到树脂快失效时，更要加快实验的频率，缩短实验间隔时间，以免出现树脂深度失效的状况。

混床树脂流失有以下几种可能：①反洗分层时，流量过大，树脂膨胀过高，经上部进水布水器流出;虽然布水器已经包裹滤网，但其很容易破损;②中排水装置的滤网破损，在再生时树脂从中排装置漏出;③下部水帽破损，正洗时树脂从水帽破损处漏出;④树脂再生时，发生一定的溶胀，在反复的胀缩中，造成极少数树脂的破裂，不可能因为短期的再生造成破裂。针对上述情况，采取以下对应的措施。首先，添加树脂使混床内的阴阳树脂比例重新达到2：1。然后，改进混床再生方法，一方面，在分层时先用小流量松动树脂，再逐步加大流量，如确因压实或树脂抱团不能松动树脂，应采用放水至树脂层上200mm后通压缩空气的方法松动树脂后再分层。另一方面，控制反洗的压力，防止混床内树脂的流失。混床反洗分层时要求控制反洗压力至0.2MPa，并密切关注反洗排水阀出口是否有树脂流失。最后，为了防止树脂流失，可以考虑在混床反洗排水阀处安装滤网，防止树脂流失。阴床也一样。

4  结束语

在火力发电厂中，水汽品质的监督环环相扣，水汽异常不可能是单独存在于某一水中，因此在出现水汽品质异常的情况下，将相关联的水汽进行监督是很有必要的。这样既可以避免事态的进一步扩大，又可以提供具体参考值。从另一方面讲，应该加强值班员技术培训，提高应急处理能力，降低应急反应时间，从而缩短水汽异常时间。

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