張雪飛，張志國，楊立君，韓志遠(yuǎn)，趙國年

(內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010206)

0 引言

托克托發(fā)電公司2號(hào)機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的600MW亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、全封閉布置、控制循環(huán)單汽包燃煤鍋爐，型號(hào)為HG－2008/17.4YM5，自2003年9月投產(chǎn)以來，水汽品質(zhì)合格率均達(dá)98%以上，雖然整機(jī)水汽合格率較高，但仍不時(shí)有水汽指標(biāo)異常情況出現(xiàn)，特別是出現(xiàn)了爐水氯離子含量超標(biāo)的情況。鍋爐水氯離子含量超標(biāo)，極易破壞水冷壁保護(hù)膜而發(fā)生腐蝕，同時(shí)蒸汽所攜帶的氯離子也將對汽輪機(jī)鋼材產(chǎn)生腐蝕損壞，危害極大。通過對2號(hào)機(jī)組爐水氯離子含量異常情況的跟蹤分析，確定了爐水氯離子超標(biāo)原因，提出處理意見，制訂解決措施，防止?fàn)t水氯離子長期嚴(yán)重超標(biāo)影響機(jī)組安全運(yùn)行。

1 爐水氯離子含量超標(biāo)情況

內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電公司2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)后給水采用還原性全揮發(fā)處理工藝，爐水采用低磷酸鹽處理工藝。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)為英國KENNICOTT公司生產(chǎn)的2×50%凝結(jié)水量的前置過濾器和2×50%凝結(jié)水量高速混床，樹脂再生分離方式采用CONESEP錐斗分離法。2號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)以來，運(yùn)行過程中過熱蒸汽鈉含量偏高，且波動(dòng)較大，超標(biāo)情況時(shí)有發(fā)生。為了減少蒸汽含鈉量，2號(hào)機(jī)組于2008年10月開始，將爐水處理工藝改為AVT處理方式，即只在給水、凝結(jié)水中加入氨。但在2009年2月的一次爐水全分析中發(fā)現(xiàn)爐水氯離子含量超標(biāo)，高達(dá) 2334.36μg/L，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值 1000μg/L。2號(hào)機(jī)爐水、蒸汽水質(zhì)情況見表1。

2009年4月，2號(hào)機(jī)組大修檢查，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子有腐蝕跡象，分析認(rèn)為是2號(hào)機(jī)組在采用了AVT爐水處理工況后，不再加磷酸鹽和氫氧化鈉，蒸汽攜帶至汽機(jī)中的鹽分中能抑制腐蝕的堿性成分比例大大降低，鹽分中的氯化鈉比例相應(yīng)增大，加速了低壓缸動(dòng)靜葉片金屬表面的腐蝕。針對爐水指標(biāo)和汽輪機(jī)檢查的實(shí)際情況，研究決定首先改變爐水處理方式為弱堿化處理(即在pH低于9.3時(shí)加入微量氫氧化鈉以提高爐水pH)，同時(shí)查清氯離子來源，確定氯離子超標(biāo)原因。

表1 2號(hào)機(jī)爐水、蒸汽水質(zhì)情況 μg/L

2 爐水氯離子含量超標(biāo)原因

首先對可能導(dǎo)致爐水氯離子含量超標(biāo)的藥品純度、補(bǔ)充水、凝汽器泄露、取樣誤差等原因進(jìn)行了排查，排查結(jié)果表明藥品純度合格、補(bǔ)充水合格、凝汽器無泄漏、取樣點(diǎn)合理，因此上述情況不是造成爐水氯離子含量超標(biāo)的主要原因。

2.1 鍋爐排污對爐水水質(zhì)的影響

鍋爐在運(yùn)行時(shí)，隨給水帶入鍋爐的雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物，只有很少部分被蒸汽帶走，大部分留在爐水中。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，如果不采取措施，這些雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物的濃度就會(huì)不斷增高，當(dāng)其濃度超過爐水的允許值時(shí)，不但影響蒸汽品質(zhì)，而且還可能形成水垢或水渣，危及鍋爐的安全。因此，必須排放一部分爐水，并補(bǔ)充相同量的給水，使?fàn)t水的含鹽量、含硅量和腐蝕產(chǎn)物的含量維持在爐水允許值以下。

2號(hào)機(jī)組鍋爐設(shè)置連續(xù)排污和定期排放兩種方式，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)定期排污不開，只用連續(xù)排污來調(diào)整。連續(xù)排污是從汽包中連續(xù)排放爐水，一般安裝在汽包正常水位以下200～300mm處。2號(hào)機(jī)組連排管沿汽包長度方向布置在旋風(fēng)分離器底部，距汽包正常水位線約200mm。由于2號(hào)機(jī)組前期汽水品質(zhì)較好，排污量控制極小，而且不是連續(xù)排污。因此懷疑由于鍋爐排污量不足造成爐水氯離子含量超標(biāo)。

將連排流量分別控制在5t/h、10t/h、15t/h，各持續(xù)一周后取爐水水樣化驗(yàn)，觀察水質(zhì)變化情況，測試結(jié)果見表2。

表2 2號(hào)機(jī)爐水水質(zhì)隨連排流量變化情況 μg/L

由表2可以看出，持續(xù)的大流量排污，2號(hào)機(jī)爐水氯離子含量確有所下降，但仍然異常，且有反復(fù)，同時(shí)汽水損失率明顯增大。調(diào)整連排量，是治標(biāo)不治本的做法，因此，鍋爐排污量大小不是造成爐水氯離子含量超標(biāo)的根本原因。

2.2 給水品質(zhì)對爐水水質(zhì)的影響

鍋爐給水質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響爐水的品質(zhì)，進(jìn)而影響到機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。因此，2號(hào)機(jī)組爐水氯離子含量超標(biāo)，首先對給水進(jìn)行了水質(zhì)檢測。選取運(yùn)行狀況良好的8號(hào)機(jī)組，分別取給水、爐水、蒸汽水樣進(jìn)行對比，化驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可知，2號(hào)機(jī)組給水氯離子含量比8號(hào)機(jī)組高，導(dǎo)致爐水、蒸汽氯離子含量增長明顯。2號(hào)爐水氯離子含量超標(biāo)和給水氯離子無故增大有直接關(guān)系，隨后檢測爐水氯離子隨給水氯離子變化而變化的情況。在不計(jì)鍋爐排污量的情況下，給水氯離子含量越高，爐水氯離子含量越高，當(dāng)給水氯離子含量超過2μg/L時(shí)，在不調(diào)整鍋爐排污量的情況下，爐水氯離子含量即超標(biāo)。而正常機(jī)組的給水氯離子含量都在2.0μg/L以下，因此2號(hào)機(jī)組爐水氯離子含量超標(biāo)是由于給水氯離子異常造成的。

鍋爐給水由汽輪機(jī)的凝結(jié)水、補(bǔ)給水、生產(chǎn)返回水和各種熱力設(shè)備的疏水等組成，檢測這些水汽均符合標(biāo)準(zhǔn)，且2號(hào)機(jī)組的這些給水組成部分都要經(jīng)過精處理設(shè)備處理，因此認(rèn)為給水水質(zhì)異常是凝結(jié)水經(jīng)過精處理設(shè)備處理之后所致。

表3 不同機(jī)組水質(zhì)對比μg/L

2.3 精處理對爐水水質(zhì)的影響

2號(hào)機(jī)組凝結(jié)水處理采用中壓系統(tǒng)、全容量過濾、除鹽精處理的方式，設(shè)置2×50%凝結(jié)水量的前置過濾器和高速混床。正常情況下，2臺(tái)過濾器、2臺(tái)混床均處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，無備用設(shè)備。每臺(tái)混床出口設(shè)置樹脂捕捉器，確保破碎樹脂不會(huì)進(jìn)入熱力系統(tǒng)。樹脂采用美國羅門哈斯公司的大孔均粒樹脂，陽、陰樹脂體積比為1∶1，裝填量為7.1m3/臺(tái)。2臺(tái)混床共用1套體外再生裝置，采用CONESEP錐斗分離法，通過光電裝置來檢測陰、陽樹脂界面，具有較高的分離度。再生液為鹽酸和液堿，再生液的濃度和質(zhì)量均能滿足再生工藝的要求。精處理出口指標(biāo)控制氫電導(dǎo)≤0.15μs/cm、SiO2≤15μg/L、鈉≤5μg/L。由于設(shè)置了前置過濾器，樹脂分離采用光電檢測控制分離終點(diǎn)，再生度較高，混床實(shí)現(xiàn)了氨化運(yùn)行。在各項(xiàng)指標(biāo)合格的情況下，單臺(tái)混床的制水量一般都在50萬t以上。

混床氨化運(yùn)行，雖然可以大大提高制水量、節(jié)省大量的藥劑，但對再生的各個(gè)環(huán)節(jié)要求都很高，極易出現(xiàn)問題。進(jìn)入2009年以來，再生用光電檢測裝置時(shí)有故障，無法保障樹脂分離效果。因此，發(fā)現(xiàn)給水氯離子含量異常后，懷疑精處理出水出現(xiàn)異常，隨即對精處理出口、混床出水水樣進(jìn)行化驗(yàn)，水質(zhì)分析結(jié)果見表4。

表4 精處理出口、混床出水氯離子含量 μg/L

精處理出水氯離子含量一般控制在1μg/L以下，2號(hào)機(jī)組精處理出口指標(biāo)明顯超過正常值，懷疑精處理高速混床漏氯離子或者在釋放氯離子。取2號(hào)機(jī)精處理2臺(tái)高速混床不同制水量下的出水化驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混床出水氯離子含量隨著制水量的升高而有明顯的變化，初期由于床體剛投運(yùn)、再生效果等因素造成氯離子含量較高;繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后氯離子含量明顯下降，當(dāng)制水量超過10萬t時(shí)，氯離子含量又會(huì)升高。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，2號(hào)機(jī)精處理混床氫型運(yùn)行周期為7～9天，制水量為10萬t左右，超過10萬t即進(jìn)入氨化階段。因此，混床氨化運(yùn)行后在釋放或漏氯離子，造成這一現(xiàn)象的原因主要有樹脂交叉污染、樹脂分離不徹底、氨化混床易漏氯離子等。具體分析如下:

(1)樹脂交叉污染。2號(hào)機(jī)精處理再生裝置主要由陰再生兼分離罐、陽再生兼貯存罐和界面樹脂罐等組成。失效樹脂先在陰再生罐內(nèi)擦洗，潔凈后將陽樹脂傳到陽再生罐分別進(jìn)行陰、陽樹脂再生;再生結(jié)束后將陰樹脂傳到陽再生兼貯存罐混合沖洗后備用。在陰、陽樹脂再生結(jié)束后沖洗終點(diǎn)用電導(dǎo)來控制，要求電導(dǎo)率≤10μs/cm，滿足此條件后再進(jìn)行混合，混合后沖洗終點(diǎn)也用電導(dǎo)來控制，要求電導(dǎo)率≤0.3μs/cm。

在實(shí)際的再生過程中發(fā)現(xiàn)，陽樹脂沖洗終點(diǎn)電導(dǎo)率有點(diǎn)偏高，陽樹脂中會(huì)殘留有一定的Cl－。從近期再生過程看，各樹脂沖洗時(shí)間明顯延長且不易沖洗合格，特別是陽樹脂再生后沖洗時(shí)間更長，沖洗電導(dǎo)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)很難合格。這些含有殘留Cl－的陽樹脂在和陰樹脂的混合過程中會(huì)發(fā)生交叉反應(yīng)，少量陰樹脂成為氯型樹脂而進(jìn)入混床內(nèi)運(yùn)行。根據(jù)離子交換的書序，混床出水陰離子首先為OH－，運(yùn)行到一定程度時(shí)，這些氯型樹脂就會(huì)逐步釋放出氯離子，直接隨給水進(jìn)入到爐水中。

(2)樹脂分離不徹底。2號(hào)機(jī)精處理再生采用CONESEP錐斗分離法，利用光電檢測陰、陽樹脂界面，可保證陰陽樹脂分離后，陰樹脂在陽樹脂層內(nèi)的含量(體積比)≤0.4%，陽樹脂在陰樹脂層內(nèi)的含量≤0.1%。但在光電檢測裝置故障后，人工分離樹脂時(shí)，測算的陽樹脂層內(nèi)陰樹脂量約為130L，大大超過設(shè)定值。這些陽樹脂層內(nèi)的陰樹脂隨著陽樹脂再生全部轉(zhuǎn)換為氯型樹脂，也會(huì)在混床運(yùn)行時(shí)逐步將氯離子釋放出來進(jìn)入爐水中。

(3)氨化混床易漏氯離子。凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行方式分為氫運(yùn)行和氨化運(yùn)行。氫型混床離子交換反應(yīng)的產(chǎn)物為H2O;氨型混床發(fā)生交換產(chǎn)物為NH4OH，而NH4OH的電離度比H2O大得多，不穩(wěn)定，因此逆反應(yīng)傾向比較大，出水中容易發(fā)生Na+和Cl－漏過現(xiàn)象?；齑舶被\(yùn)行，陰樹脂是在堿性條件下工作，也易使反應(yīng)逆向進(jìn)行，使吸附著的Cl－又釋放到水中。因此，2號(hào)機(jī)精處理混床制水量達(dá)到10萬噸進(jìn)入轉(zhuǎn)氨化階段后，混床出水的氯離子泄漏量增大，甚至超出標(biāo)準(zhǔn)。

(4)氯離子對氫電導(dǎo)的貢獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，氯離子濃度對氫電導(dǎo)有一定的影響。35.5μg/L氯離子對氫電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)是0.426μs/cm，所以微量的氯離子增加對氫電導(dǎo)的影響極其不明顯，所以混床氨化運(yùn)行過程中，氯離子的泄漏量增加，氫電導(dǎo)反映不明顯，單純依靠氫電導(dǎo)超標(biāo)來判斷混床失效，極易導(dǎo)致出現(xiàn)氨化混床氯離子泄漏現(xiàn)象。

3 建議及措施

處理建議:在再生系統(tǒng)光電檢測裝置正常投運(yùn)前，混床樹脂分離度、再生度無法保證的情況下，精處理混床實(shí)行氫型運(yùn)行;機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，在水質(zhì)正常的情況下，鍋爐排污率控制在0.3% ～0.5%之間，即6～10t/h，且至少每季度取爐水水樣做一次水質(zhì)全分析;定期分析凝結(jié)水精處理混床進(jìn)、出口水的氯離子含量，及時(shí)掌握精處理混床的運(yùn)行狀況;盡快消除再生系統(tǒng)光電檢測裝置缺陷，確保其盡早投入運(yùn)行;嚴(yán)把氫氧化鈉的質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)禁出現(xiàn)裝過鹽酸的運(yùn)輸車不經(jīng)充分沖洗再裝氫氧化鈉的現(xiàn)象;對樹脂再生后的沖洗電導(dǎo)率控制值盡可能設(shè)置得低一些，降低交叉污染的可能性;在樹脂分離度、再生度都滿足混床氨化運(yùn)行時(shí)，不宜將兩臺(tái)混床都實(shí)行氨化運(yùn)行，應(yīng)該有一臺(tái)混床保持氫型運(yùn)行。

處理措施:根據(jù)以上分析，要求運(yùn)行人員在2號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，水質(zhì)正常的情況下，鍋爐排污率控制在0.3% ～0.5%之間，即6～10t/h。拆除2號(hào)機(jī)精處理1、2號(hào)混床出口氫電導(dǎo)離子交換樹脂，樹脂失效判斷標(biāo)準(zhǔn)由監(jiān)控氫電導(dǎo)改為監(jiān)控比電導(dǎo)，混床開始?xì)湫瓦\(yùn)行。同時(shí)，在光電檢測裝置退備人工進(jìn)行分離陰、陽樹脂時(shí)，制訂統(tǒng)一的判斷依據(jù)，提高分離度;延長陰、陽樹脂置換時(shí)間，沖洗終點(diǎn)電導(dǎo)率改為≤5.0μS/cm。之后取2號(hào)爐水水樣化驗(yàn)，氯離子含量為283.54μg/L，完全合格。

4 結(jié)語

精處理混床樹脂分離度、再生度不能滿足氨化運(yùn)行的條件，導(dǎo)致混床氨化運(yùn)行后釋放氯離子，單純氫電導(dǎo)不能明顯反映氯離子的泄漏量，致使氯離子直接隨給水進(jìn)入爐水中，含有氯離子的爐水在汽包內(nèi)進(jìn)行高度濃縮，促使?fàn)t水氯離子濃度急劇升高。如果連排開度不夠或鍋爐排污量不夠，氯離子在爐水中將進(jìn)一步濃縮，造成爐水氯離子超標(biāo)。爐水中氯離子含量超標(biāo)將直接影響蒸汽、凝結(jié)水中的氯離子含量，使得精處理入口氯離子含量增大，氨化的混床無法有效除氯，導(dǎo)致精處理更嚴(yán)重的漏氯。如此惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致爐水中氯離子含量嚴(yán)重超標(biāo)。因此，混床樹脂再生度不夠卻實(shí)行氨化運(yùn)行是造成2號(hào)爐水氯離子超標(biāo)的根本原因。2號(hào)機(jī)組鍋爐排污量不足，且不進(jìn)行連續(xù)排污，是爐水氯離子超標(biāo)的重要原因。通過精處理混床實(shí)行氫型運(yùn)行，提高樹脂再生度，調(diào)整鍋爐排污量、連續(xù)排污方式，2號(hào)機(jī)爐水氯離子含量恢復(fù)正常。

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