燃油泄漏导致凝结水油污染的分析

邓丽娥，何 刚

(贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司，贵州 习水 564611)

大容量、高参数机组对水汽品质要求高，凝结水精处理系统能消除系统中各种微量溶解盐、铁和铜的腐蚀产物及其他杂质，提高凝结水品质，保障整个热力系统安全，其作用日渐凸显[1-2]。

大部分燃煤电厂在启动初期和低负荷时段炉内燃烧工况不稳定时燃用0号轻柴油，它是碳原子数为10～22的烃类混合物，密度为0.85 kg/L(20 ℃时)[3]。少量0号轻柴油进入凝汽器会被精处理系统处理或通过排污去除；大量漏入时，一部分油会粘附在精处理系统前置过滤器滤元表面，浸入滤元纤维内部，使水流通道受阻，前后压差增加；另一部分油会穿过前置过滤器，附着于混床树脂表面形成膜状物，阻塞树脂离子交换孔道，树脂出现抱团现象，影响周期制水量；剩余部分则进入给水及蒸汽系统，在高温、高压下裂解为低分子有机酸，pH值偏低，造成热力设备酸性腐蚀[4-5]。

文中阐述了某2×660 MW燃煤电厂1号机组0号轻柴油进入凝汽器造成凝结水油污染的原因、采取的相关措施及树脂复苏的方法，使得水汽品质满足GB/T12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》要求。

1 油污染简述

2020年1月30日，某电厂1号机组因轴向位移大跳机后，极热态开机过程中，汽轮机房6.9 m层出现油味道，检查汽轮机房各油系统未发现异常。化验人员取凝结水水样时发现水样中含有油污，如图1所示。运行人员进行高速混床树脂体外再生时，发现阴、阳树脂分离塔至树脂捕捉器排水含有大量油花，较为浑浊，且有强烈柴油刺激味，如图2所示。

图1 凝结水水样

图2 阴、阳树脂分离塔至树脂捕捉器排水

2 点火前各系统状态

为响应国家节能降耗政策，控制经营成本，该电厂1号机组A、B、E、F磨煤机燃烧器共计16支机械雾化油枪已改造为气泡油枪[6]，C、D磨煤机燃烧器8支油枪未做改造，仍为机械雾化油枪，若需运行此8只油枪中任意1支，投运结束后均应执行蒸汽吹扫。机组启动时，锅炉点火优先选择点燃A、B、E、F磨煤机燃烧器油枪。

2.1 燃油及蒸汽吹扫系统

机组跳闸前，A、B、E、F磨煤机燃烧器油枪处于热备用状态，C、D磨煤机燃烧器油枪油角阀前手动处于关闭状态，非紧急情况下，不投运C、D磨煤机燃烧器油枪，燃油母管压力为2.35 MPa。

图3所示为燃油蒸汽吹扫系统，母管压力规定为0.5 MPa，汽源取至本机辅助蒸汽系统，母管疏水通过疏水器回收至凝汽器，各支管分别接于进、回油母管及锅炉前、后墙机械雾化油枪处。考虑到机械雾化油枪一般作为紧急备用，为减少热源损失，燃油蒸汽吹扫系统处于退出状态。

图3 锅炉燃油蒸汽吹扫系统

2.2 启动疏水系统

为减少工质浪费，锅炉启动疏水箱疏水可用于循环水系统和凝汽器补水。当疏水箱水中Fe2+≤500 μg/L，机组启动阶段凝汽器未建立真空前，真空靠负压作用自流至凝汽器；当疏水箱水中Fe2+>500 μg/L，无论何时均应通过疏水泵至循环水系统回收。锅炉启动疏水箱系统如图4所示。

图4 锅炉启动疏水箱系统

机组跳闸后，当疏水箱水中Fe2+≤500 μg/L，未破坏凝汽器真空，疏水回收至凝汽器。

3 综合分析

3.1 燃油泄漏分析

机组极热态恢复锅炉点火过程中，对角点E1、E4气泡油枪点火成功，点B2、B3气泡油枪未着火，拟采用点燃机械雾化油枪引燃相邻气泡油枪，对燃油蒸汽吹扫系统进行暖管疏水，维持母管压力0.48 MPa，打开C、D磨煤机燃烧器机械雾化油枪油角阀前手动门，调整其出力为1.0 t/h。

B2气泡油枪与C2机械雾化油枪毗邻，如图5所示。燃油蒸汽吹扫系统暖管结束后，通过点燃C2机械雾化油枪引燃B2气泡油枪成功。停运C2机械雾化油枪一段时间后，发现蒸汽吹扫母管压力增至1.9 MPa。结合运行人员发现的问题，初步判断C2机械雾化油枪各阀门、C2机械雾化油枪蒸汽吹扫系统各阀门不严密，燃油泄漏至蒸汽吹扫母管，与蒸汽吹扫母管疏水一并进入锅炉疏水扩容器，随疏水箱疏水回收至凝汽器。

图5 B2、C2油枪布置

C2机械雾化油枪点火至发现蒸汽吹扫母管压力异常时约5 min，从图6中可以看出，蒸汽吹扫母管压力经历了5个阶段变化。第1阶段在0～90 s内，在C2机械油枪油角阀打开前，蒸汽吹扫母管压力上升平缓；15 s后油角阀打开，至30 s油枪着火，蒸汽吹扫母管压力上升曲线较陡，到90 s时上升至0.85 MPa；90～120 s为第2阶段，因C2机械雾化油枪处于运行状态，泄掉了一部分燃油压力，漏入蒸汽吹扫母管的燃油量有限，且蒸汽吹扫母管处于持续疏水中，故蒸汽母管压力由0.85 MPa降至0.6 MPa；120～150 s为第3阶段，120 s时，B2气泡油枪被引燃，退出C2机械油枪，打开吹扫阀时，平衡被破坏，蒸汽吹扫母管压力突增至2.1 MPa；150～180 s为第4阶段，靠蒸汽吹扫母管疏水，压力缓慢降至1.9 MPa；在210 s后，压力恒定至1.9 MPa不变，直到300 s时发现异常，此为第5阶段。C2机械雾化油枪停运后、投运前蒸汽吹扫母管压力变化明显，泄漏量显著增大。

图6 C2机械雾化油枪点火至退出后蒸汽吹扫母管压力变化趋势

机组稳定运行后，解体C2机械雾化油枪及蒸汽吹扫系统各阀门，发现均存在不严密问题，在燃油蒸汽吹扫母管及疏水管中发现大量油污。

3.2 树脂污染情况分析

凝汽器进油后，精处理系统前置过滤器差压逐渐增大，且无下降趋势，取样化验凝结水及给水水质指标，如表1所示，均满足GB/T12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》要求，各指标与历次开机时接近。由此可判断，大量油污附着于前置过滤器滤元表面，浸入滤元纤维内部造成前置过滤器滤元不可逆损坏；此时，精处理混床树脂未受到污染。

表1 油污染后水质指标

4 处理方案

4.1 炉侧处理措施

关闭辅助蒸汽至燃油蒸汽吹扫系统手动门、电动门，停止燃油蒸汽吹扫母管疏水；将锅炉启动疏水箱疏水回收切至循环水系统，关闭启动疏水箱至凝汽器疏水电动门并对其停电[6]。

在燃油蒸汽吹扫母管疏水器手动门前法兰及疏水器旁路手动门前法兰处增加堵板，防止吹扫蒸汽管道中积油进入锅炉疏水扩容器；在燃油吹扫蒸汽电动总门逆止门前法兰处增加堵板，在加热器旁燃油吹扫蒸汽减温水调门供水法兰处增加堵板。

4.2 机侧处理措施

因前置过滤器滤元已形成不可逆损坏，故将其退出运行，更换滤元后再投入运行。

该电厂取凝结水、给水水样时间间隔短，精处理系统混床树脂未受到污染。周永言[7]、彭章华[8]等人研究表明：随凝结水中油含量增加，树脂受含油凝结水浸泡时间延长，树脂受污染程度加重。通过改变水汽系统疏水方式，经疏水器回收至凝汽器变为无压疏水运行，加大水汽系统排污量，减少水汽系统中含油量。此方法由于排污量小、周期长，水汽系统中油污不能短时消除，混床树脂易受污染。

文献[9]通过不同复苏方法对比，认为树脂受油污染时间较短时,用氯化钠复苏法切合实际，本文所述情况与此类似。在精处理混床运行5天后，脱除阴、阳树脂，结合文献[10]所述工艺，采取氯化钠再生复苏方法，得到了较理想的效果。

5 结束语

对于采用机械雾化油枪点火的电厂，应对油枪管道及燃油蒸汽吹扫系统各阀门进行全面排查，防止类似情况发生。若凝结水受油污染，精处理前置过滤器滤元将受到不可逆损坏，还会造成混床树脂污染。各电厂可结合系统布置，借鉴文中所述处理措施及文献中所述方法进行处理。