黃鷺婷

摘 要：高參數(shù)大容量直流爐熱力水汽系統(tǒng)中，PH值指標(biāo)在金屬腐蝕的影響因素中占有重要位置，文章結(jié)合威信第一發(fā)電廠凝結(jié)水精處理高混投運(yùn)造成爐水PH值降低的原因及危害進(jìn)行分析，并提出防治措施以保證熱力系統(tǒng)得以安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，進(jìn)一步闡明熱力水汽PH值指標(biāo)監(jiān)控的重要意義。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水；高速混床；PH值；降低

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）18-0177-02

隨著火力發(fā)電機(jī)組高參數(shù)大容量的不斷提高，對(duì)鍋爐給水水質(zhì)的要求也越來越高。凝結(jié)水流量占給水流量的95%左右，凝結(jié)水水質(zhì)在很大程度上決定了鍋爐給水水質(zhì)，特別是超臨界直流爐汽水工況的特殊性，從凝結(jié)水到主蒸汽是一次完成的，無汽包等中間容器，無法通過鍋爐排污排出中間雜質(zhì)腐蝕產(chǎn)物對(duì)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來很大危害。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)正是為了保證超高壓機(jī)組具有優(yōu)良給水水質(zhì)而設(shè)置的，一旦其工況運(yùn)行異常，必然引起給水水質(zhì)的異常，為了確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行首先必須促使凝結(jié)水精處理設(shè)備和運(yùn)行技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，達(dá)到較高水平。

威信云投粵電扎西能源有限公司第一發(fā)電廠2×600 MW機(jī)組，鍋爐為DG-1962-/25.4-‖8型超臨界W火焰垂直管圈水冷壁變壓直流爐，給水質(zhì)量嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)控制：硬度為0 umol/，二氧化硅小于10 ug/L，全鐵5 ug/L，氯離子小于2 ug/L，高混溶解氧小于7 ug/L，PH為9.2～9.6。

機(jī)組凝結(jié)水、給水采用加氨和聯(lián)氨的還原性規(guī)范處理，凝結(jié)水加藥點(diǎn)設(shè)在精處理出口母管上，給水加藥點(diǎn)設(shè)在除氧器下降管上。凝結(jié)水精處理采用美國(guó)U.S.Filter公司的高塔分離法體外再生工藝，失效樹脂從高速混床輸送到樹脂再生系統(tǒng)進(jìn)行樹脂分離，陰陽樹脂分別經(jīng)過空氣擦洗、反洗若干次水清后，再進(jìn)行再生、置換、陰/陽再生塔正洗合格后，將陰樹脂輸入陽再生塔空氣混合、充水、正洗合格后備用。采用這種工藝再生的高速混床出水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)如下：PH值為6.5～7.5；電導(dǎo)率為≤0.2 us/cm，二氧化硅≤0.5～3 ug/l，鐵小于3 ug/l，氯離子小于1 ug/l。

#1機(jī)組自2012年10月下旬投運(yùn)至今，化學(xué)水汽品質(zhì)合格率99.5%水汽監(jiān)督未發(fā)生異常，但是，2013年6月初#1機(jī)組凝結(jié)水100%精處理時(shí)，定期分析過程中發(fā)現(xiàn)了熱力系統(tǒng)凝結(jié)水、給水、啟動(dòng)分離器、蒸汽PH值下降至8.4左右的水汽品質(zhì)異常情況，后經(jīng)過及時(shí)采取處理措施，使下降的PH值盡快恢復(fù)正常。

當(dāng)時(shí)凝結(jié)水精處理高速混床采取兩運(yùn)一備投運(yùn)方式，運(yùn)行床未失效，各監(jiān)控指標(biāo)正常工況下，運(yùn)行人員通過增大加氨量的方法來提高下降的汽水PH值，但沒有徹底解決。增加加氨量后，凝結(jié)水，給水，爐水PH稍有提高，約至9（用臺(tái)式和在線PH表校正分析過）就難以再上升，但相應(yīng)的電導(dǎo)率卻明顯升高。依據(jù)對(duì)兩用一備高混運(yùn)行中樹脂偏流的工況觀察，經(jīng)過對(duì)比分析，判斷有一臺(tái)運(yùn)行高速混床樹脂漏入高溫高壓熱力系統(tǒng)中是造成#1機(jī)組水汽PH值普遍下降的主要原因；高速混床底部出水裝置水罩帽松動(dòng)，樹脂捕捉器破損是造成漏脂的根源。及時(shí)采集各水汽樣化驗(yàn)，測(cè)定混床出口母管氯離子為1.5 mg/L，Na+為0.05～0.1 ug/L，給水、爐水、蒸汽二氧化硅為3～4 ug/L，鐵離子15～20 ug/L，且高速混床出水PH值5.2～6.3，顯酸性。通過采取投運(yùn)備用高速混床輪流切換運(yùn)行混床，短時(shí)增開旁路，增大加氨量等措施，24 h后水汽PH值回升迅速，調(diào)整穩(wěn)定在9.2～9.6。

1 運(yùn)行高速混床漏脂的原因分析及危害

1.1 設(shè)備缺陷引起樹脂漏入熱力系統(tǒng)

再生系統(tǒng)陽塔內(nèi)備用混合樹脂送至混床時(shí)，程序設(shè)計(jì)為先氣送再水汽送的輸脂方式，氣送時(shí)樹脂時(shí)調(diào)整不當(dāng)會(huì)使混床內(nèi)樹脂層壓實(shí)殘留的空氣被包裹在樹脂層之間，雖然投運(yùn)前混床處于滿水狀態(tài)，但升壓緩慢，混床投運(yùn)后幾分鐘就發(fā)生樹脂偏流現(xiàn)象，形成高速帶氣運(yùn)行，周期制水量不高。為減少再生操作，增加制水量，運(yùn)行采取一床多次混脂方式，容易引起高速混床底部出水裝置水罩帽松動(dòng)，經(jīng)常性從樹脂捕捉器底部通入空氣混脂也會(huì)造成捕捉器損傷，為破碎樹脂和樹脂粉末漏入熱力系統(tǒng)創(chuàng)造條件。

1.2 樹脂漏入熱力系統(tǒng)中，在高溫高壓下，降解產(chǎn)物使水

汽PH值下降

運(yùn)行高速混床底部水帽松動(dòng)脫落，強(qiáng)酸陽樹脂從樹脂捕捉器漏入熱力系統(tǒng)后，分解出硫酸根，爐水PH值很快由9左右下降到8或著更低，直接證明了強(qiáng)酸陽樹脂在熱力系統(tǒng)中分解出了硫酸根離子。

根據(jù)離子交換樹脂的熱穩(wěn)定性，OH型陰樹脂在60℃開始解降，150℃即會(huì)在水中迅速降解；H陽型樹脂在150℃開始解降，200℃即會(huì)在水中迅速降解，它們降解的產(chǎn)物——無機(jī)離子有機(jī)物會(huì)污染熱力系統(tǒng)的水汽品質(zhì)。陰樹脂的分解產(chǎn)物使溶液PH升高3左右，呈堿性，胺基化合物從樹脂骨架上脫落，變成水溶性胺；陽樹脂的分解產(chǎn)物使溶液PH降低3左右，呈酸性，磺酸基從樹脂骨架上脫落在水溶液中形成硫酸。所以，在發(fā)電廠水汽系統(tǒng)中，一旦有離子交換樹脂漏入熱力系統(tǒng)中很就快發(fā)生分解，陽樹脂分解后的產(chǎn)物使水汽PH下降，陰樹脂分解后的產(chǎn)物使水汽PH上升；漏入的樹脂量越大，其分解產(chǎn)物對(duì)水汽系統(tǒng)的PH值影響越大。溶液PH值的如此大變化必然會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠水汽系統(tǒng)的熱力設(shè)備腐蝕。

高溫高壓下，陰、陽樹脂都會(huì)分解釋放出低分子有機(jī)酸，主要是乙酸。強(qiáng)酸陽樹脂分解的低分子有機(jī)酸是強(qiáng)堿陰樹脂的3～4倍，可高達(dá)100 mg/L，這是因?yàn)?，?qiáng)酸陽樹脂在高溫高壓下降解后變成弱酸陽脂，其羧酸基團(tuán)在高溫高壓下脫離樹脂骨架能生成乙酸；高溫高壓下，陰、陽樹脂還會(huì)分解釋放出大量無機(jī)陰離子，陽樹脂可分解出1 000～2 000 mg/L的硫酸根離子，陰樹脂可分解出100～500 mg/L的氯離子。樹脂量越多，處理時(shí)間越長(zhǎng)，壓力越高，分解出的無機(jī)陰離子越多，但在2 h后，無機(jī)陰離子的濃度基本保持不變。

1.3 高混出水漏氯離子引起汽水PH下降

混床內(nèi)陰陽樹脂分布不均運(yùn)行中混床出水漏出少量氯離子，雖然濃度很低，但凝結(jié)水流量很大，進(jìn)入熱力系統(tǒng)中濃縮，使汽水PH下降。給水采用全揮發(fā)性處理方式，氯離子往往以氯化銨的形式進(jìn)入水汽系統(tǒng)，并發(fā)生如下反應(yīng)：NH4Cl+H2O-﹥NH3+HCl，在高溫高壓水汽循環(huán)系統(tǒng)中氨比HCl容易揮發(fā)使PH逐漸下降。例如，某電廠在凝結(jié)水混床將要失效前電導(dǎo)率變化不大，但混床出水已經(jīng)漏氯離子，其濃度常在3～13 ug/L，有時(shí)更高，使?fàn)t水、蒸汽PH值低于7。

1.4 雜質(zhì)離子造成汽水PH值低引起的金屬腐蝕危害

高參數(shù)大容量直流爐熱力水汽系統(tǒng)中，PH值在金屬腐蝕的影響因素中占有重要位置。PH值過低，會(huì)立即形成熱力設(shè)備管道的沖擊性腐蝕，會(huì)造成金屬使用壽命縮短，而且因金屬腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)入給水中，使給水雜質(zhì)增多又會(huì)縮短在熱負(fù)荷高的受熱面的結(jié)垢過程，形成垢下腐蝕，這種惡性循環(huán)會(huì)迅速導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。早在20世紀(jì)90年代初國(guó)外就指出凝結(jié)水精處理氫型混床出水漏氯離子和硫酸根離子是長(zhǎng)期普遍存在的問題。氯離子和硫酸根離子都是金屬腐蝕性離子，美國(guó)電力科學(xué)研究院相關(guān)研究指出在酸堿性、中性條件下，硫酸鹽均會(huì)增大對(duì)不銹鋼對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性，國(guó)內(nèi)相關(guān)人員也通過研究發(fā)現(xiàn)，在酸性環(huán)境中，氯離子和硫酸根對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂隨其濃度增加而增大，表現(xiàn)為穿孔腐蝕，酸性腐蝕，應(yīng)力腐蝕，給熱力設(shè)備帶來極大安全隱患。為防止出現(xiàn)酸性水引起熱力設(shè)備金屬腐蝕造成超溫爆管事故，所以必須加強(qiáng)汽水PH指標(biāo)的監(jiān)控調(diào)整處理工作。綜上所述，精處理高速混床作為凝結(jié)水的二次凈化處理設(shè)備是爐水蒸汽輸送凈潔水源的咽喉，如何提高凝結(jié)水精處理水平，保證水汽品質(zhì)，搞好精處理的安全穩(wěn)定運(yùn)行是我們每位水處理工作者的主要職責(zé)。

2 防治運(yùn)行高速混床漏脂的解決方案

①立即解列有缺陷的運(yùn)行混床，退出床內(nèi)樹脂，消除水罩帽和樹脂捕捉器缺陷，加強(qiáng)樹脂的再生處理。

②加強(qiáng)運(yùn)行人員業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，熟悉設(shè)備性能，了解高混內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材質(zhì)特性，查找分析混床周期制水量少的原因，加強(qiáng)對(duì)隱蔽性缺陷的挖掘分析。

③調(diào)整改善樹脂輸送方式，完善程控設(shè)計(jì)，減少混脂頻率；避免混床帶氣運(yùn)行。

④加強(qiáng)再生系統(tǒng)樹脂反洗操作，清除破碎樹脂，觀察陰陽樹脂量，調(diào)整合適參配比例。

⑤儀表人員加強(qiáng)對(duì)在線PH表的校正檢驗(yàn)，化學(xué)值班員加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢和水質(zhì)化驗(yàn)分析，確保設(shè)備的可靠性和化驗(yàn)的準(zhǔn)確性。發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)查明原因，采取措施，盡快使水汽品質(zhì)恢復(fù)正常。

⑥對(duì)氯離子、硫酸根離子等的檢測(cè)難以精確檢驗(yàn)，建議采用離子色譜或其它簡(jiǎn)捷方法檢測(cè)。

3 結(jié) 語

高參數(shù)大容量直流爐熱力水汽系統(tǒng)中，PH值指標(biāo)在金屬腐蝕的影響因素中占有重要位置，為防止出現(xiàn)酸性水引起熱力設(shè)備金屬腐蝕，甚至超溫爆管，所以必須首先加強(qiáng)汽水PH值指標(biāo)的監(jiān)控。

汽水PH值降低的因素很多，除上述因混床缺陷漏脂產(chǎn)生的原因外，凝結(jié)水、給水加氨處理過程也會(huì)將其中的二氧化碳轉(zhuǎn)移到爐水中。另外，凝結(jié)水、給水的溶解氧超標(biāo)等都會(huì)影響汽水PH值?；鹆Πl(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)汽水PH<9.0時(shí)可能發(fā)生腐蝕，應(yīng)在72 h恢復(fù)至控制；汽水PH<8.5時(shí)，肯定會(huì)發(fā)生腐蝕，應(yīng)在24 h恢復(fù)至控制值；汽水PH<8.0時(shí)，正在發(fā)生快速腐蝕，應(yīng)在4 h恢復(fù)，否則機(jī)組停運(yùn)。因此，研究給水中雜質(zhì)對(duì)水汽PH值影響有重要意義。

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