机组水汽氢电导率间断超标原因分析及解决措施

张宝军

(大唐东北电力试验研究院有限公司,长春 130000)

某发电厂装机容量为2台330 MW 机组,化学处理为一级除盐加混床,正常除盐系统出力400 t/h,最大出力450 t/h。生水引自水库,经汽机生水加热至(30±5)℃送至化学水处理系统机械搅拌加速澄清池使生水凝聚、沉淀,澄清后进入高效纤维过滤器,再经活性炭过滤除去水中有机物。一级除盐设备为阳离子浮动床,除二氧化碳器,阴离子浮动床系列,经混床深度除盐后的水送至凝汽器。生产流程:水库水→生水泵→生水加热器→机械搅拌澄清池→清水箱→清水泵→高效纤维过滤器→活性碳过滤器→阳离子浮动床→除二氧化碳器→中间水泵→阴离子浮动床→混床→除盐水箱→除盐水泵→凝汽器。

氢电导率是衡量热力系统水汽品质的重要指标,可消除给水加氨处理时对电导率测量的影响,综合反映水汽质量的优劣,氢电导率越大,表明水汽对热力系统的腐蚀和危害越大;能够准确反映锅炉水汽系统阴离子杂质含量的变化。蒸汽氢电导上升,预示着蒸汽样品中杂质含量增加,杂质若在锅炉高热负荷区域析出成垢,便可引发垢下腐蚀。

1 异常发生概况

该发电厂于2018年4月11日08时58分4号机组对外供汽开始调试,补水量增大(70 t/h左右)。14时给水、蒸汽氢电导率开始上涨,出现超标现象,给水、凝结水、饱和蒸汽、过热蒸汽及再热蒸汽氢电导率最低0.16μS/cm,最高0.36μS/cm(凝结水氢电导率标准值≤0.30μS/cm;给水、蒸汽氢电导率标准值≤0.15μS/cm)。严重威胁机组的安全运行。4月13 日07时08分,停止4号机组对外供汽,13日08时30分给水、蒸汽氢电导率均达到合格标准,13日21时20分开始暖管供汽,补水量增大,给水、蒸汽氢电导率开始上涨,出现超标现象。4月24日11时停止对外供汽,14时给水、蒸汽氢电导率均降到合格标准,25日13时开始暖管供汽,补水量增大,给水、蒸汽氢电导率开始上涨,出现超标现象。5月10日14时45分停止对外供汽,水汽指标均降到合格标准。

2 原因分析

影响蒸汽氢电导率超标主要因素有水汽系统阴离子含量、总有机碳含量和可溶性气体,阴离子含量越高,氢电导率越大;总有机碳含量越高,氢电导率越大;补水量越大,氢电导率越大[1]。水汽样品中总有机碳是综合反映水汽中有机物含量的指标。有机物在高温高压下发生分解,其产物主要是羧酸、二氧化碳和水,常见的降解产物为甲酸、乙酸等,将导致热力系统中水汽p H 降低、蒸汽品质中氢电导率的增加,并且乙酸可与铁形成复合物加速腐蚀,促进汽轮机叶片氯诱导应力腐蚀。水汽样品中的可溶性气体主要是二氧化碳和氧气。水汽系统中可溶性气体的主要来源一方面是从凝汽器负压系统漏入到凝结水中,另一方面是随机组补充水带入到凝结水中。

5月25日-6月10日,在该厂开展了4号机组凝补水箱、凝结水出水、精处理出水、给水、炉水、饱和蒸汽、过热蒸汽、再热蒸汽的腐蚀阴离子查定分析。同时,开展了4号机组原水、澄清池出水、纤维过滤器出水、活性炭过滤器出水、阳床出水、阴床出水、混床出水、除盐水箱、凝补水箱、凝结水出水、精处理出水、给水、炉水、饱和蒸汽、过热蒸汽、再热蒸汽的TOC系统查定,查定结果见图1和图2。

图1 水汽阴离子查定

图2 水汽TOC查定

经查定发现:水汽系统中,均含较高浓度的甲酸及乙酸成分,其中凝补水箱中乙酸最高值为55.27μg/L,存在水汽系统TOC高温热分解成有机酸的情况。原水TOC过高,达到18 080.8μg/L。阴树脂对于水中TOC的去除效果不佳,阴床出口TOC达到483.4μg/L,去除率95%。活性炭过滤器对于水中TOC的去除效果不佳,去除率为0～20%。通过对4号机组水汽查定分析,找出了症结所在。

a.依据标准GB/T 12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》,锅炉补给水TOCi≤400μg/L,锅炉给水TOCi≤200μg/L,水汽系统中总有机碳(TOC)含量超标。同时,4号机组技改后改为再热蒸汽段抽气方式,原有纯凝系统发生改变,对补给水的要求更高,TOCi应更低。

b.预处理阶段对原水中TOC 去除效果不彻底,造成除盐水中TOC 间断超标。预处理阶段,针对TOC 降解的工艺方法主要为预处理次氯酸钠氧化处理法和活性炭床物理吸附法。4号机组预处理阶段中,未开展次氯酸钠氧化处理工艺。活性炭过滤器对于水中COD 的去除效果不佳,COD去除率为0～20%。

c.精处理运行存在氨化现象,加剧了水汽系统中氢电导间断超标。4号机组精处理运行效果不佳,由于化学仪表破损、精处理失效判断以经验制水量为依据等问题,导致精处理系统氨化运行,产生精处理树脂污染、再生不彻底及阴离子缓慢释放等现象,使水汽系统中氢导间断超标。

3 解决措施

3.1 对来水进行氧化杀菌处理

加入机械搅拌澄清池内加入次氯酸钠[2],加入前后氢电导率查定情况见图3、图4。

3.2 将氨化运行的高速混床调整为氢型运行

将高速混床运行方式由氨化运行调整为氢型运行后氢电导率查定情况,见图5。

图3 氢电导率查定(加药前)

图4 氢电导率查定(加药后)

图5 氢电导率查定(高混转型后)

为了控制地表水中微生物等污染源,在来水中投加氧化性杀菌剂,在澄清池前加入次氯酸钠进行氧化灭菌,有效降解水中氨氮含量。同时,通过控制阳床前余氯含量,保证杀菌效果,解决了微生物在后续水处理系统内新城代谢和繁衍滋生,降低了除盐水TOC含量,改善了补给水质量;通过将氨化运行的高速混床调整为氢型运行,解决了高速混床在氨化条件下“漏钠”和“漏氯”的问题,改善了凝结水质量。通过以上措施,氢电导率指标得到明显改善。

4 结束语

地表水(水库水)中携带的有机物和澄清池、活性炭过滤器因季节和检修原因微生物滋生随除盐水进入炉内,是造成机组水汽氢电导超标的主要原因。建议在原水预处理系统,通过机械搅拌澄清池,加入高锰酸盐复合药剂进行强化混凝处理,同时,根据水质情况适时更换活性炭过滤器滤料。现有补给水处理系统,无法满足机组改造后实际运行需要,是造成机组水汽氢电导超标的直接原因。建议对现有锅炉补给水系统进行改造,在原有锅炉补给水处理系统的基础上,新增超滤、反渗透及附属设备,选用抗有机物专用反渗透膜。同时,将普通凝胶阴离子交换树脂更换为抗有机物污染和去除有机物的专用强碱性丙烯酸系阴离子交换树脂。