趙博敬，張耀軍，白 潔，馮明強(qiáng)

(1．華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠，哈爾濱150024;2．黑龍江省火電第一工程公司，哈爾濱 150036)

目前，火力發(fā)電廠燃料油普遍采用輕柴油，這種油是碳原子數(shù)10～22的多種復(fù)雜烴類(lèi)的混合物，常壓下沸點(diǎn)為180～370℃，20℃時(shí)密度為0.83～0.855 kg/L。少量燃料油進(jìn)入水汽系統(tǒng)影響不大，不易察覺(jué)，通過(guò)凝結(jié)水精處理和排污即可去除。然而大量的燃料油進(jìn)入熱力系統(tǒng)，會(huì)隨著水汽循環(huán)污染整臺(tái)機(jī)組的水汽系統(tǒng)，導(dǎo)致凝結(jié)水、給水、爐水、蒸汽等整個(gè)系統(tǒng)的水汽品質(zhì)劣化，對(duì)熱力系統(tǒng)中的金屬管道、部件、凝結(jié)水精處理設(shè)備產(chǎn)生影響，危及設(shè)備運(yùn)行，所以必須快速處理。本文結(jié)合某廠600 MW機(jī)組曾發(fā)生過(guò)一次燃料油進(jìn)入水汽系統(tǒng)并成功處理的實(shí)例，對(duì)其進(jìn)行分析，查找并隔離進(jìn)油點(diǎn)，跟蹤水質(zhì)變化趨勢(shì)，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，使各項(xiàng)水汽指標(biāo)盡快恢復(fù)到合格范圍內(nèi)，同時(shí)，更換前置過(guò)濾器濾元，復(fù)蘇凝結(jié)水精處理混床樹(shù)脂，使凝結(jié)水精處理恢復(fù)運(yùn)行。

1 燃料油進(jìn)入水汽系統(tǒng)的處理過(guò)程及水質(zhì)變化

2013年1月某日，某廠600 MW機(jī)組啟動(dòng)后7 h，水汽品質(zhì)趨于合格階段時(shí)，估計(jì)約300 kg燃料油進(jìn)入機(jī)組水汽循環(huán)系統(tǒng)，機(jī)組水汽品質(zhì)發(fā)生明顯變化，如表1所示。

14時(shí)45分，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水、給水的水樣表面漂有油花，全部水樣都逐漸變渾、呈乳白色，并有較刺激性的柴油味，電導(dǎo)率快速升高，爐水pH值降低。當(dāng)時(shí)停止全部疏水回收，將鍋爐連排等開(kāi)到最大，盡量保持鍋爐負(fù)荷和汽包水位和壓力穩(wěn)定，解列凝結(jié)水精處理混床的運(yùn)行，提高爐水和給水的加藥量，保證爐水pH值在9.0以上，并迅速查找原因及連續(xù)跟蹤水汽品質(zhì)變化。

15時(shí)40分，凝結(jié)水的水樣開(kāi)始慢慢變清，給水、爐水、飽和、過(guò)熱蒸汽的電導(dǎo)率快速升高的趨勢(shì)變緩，爐水和給水pH值控制穩(wěn)定，證明燃料油已經(jīng)不再進(jìn)入系統(tǒng)，考慮到當(dāng)時(shí)機(jī)組供熱、發(fā)電等實(shí)際情況，無(wú)采取停機(jī)的處理方式。

表1 機(jī)組的水、汽品質(zhì)Tab．1 Units Water，steam quality

18時(shí)30分，爐水、凝結(jié)水的電導(dǎo)率開(kāi)始好轉(zhuǎn)，凝結(jié)水、給水、爐水、飽和、過(guò)熱蒸汽水樣變清，但給水、飽和、過(guò)熱蒸汽的電導(dǎo)率無(wú)明顯變化，主要原因是通過(guò)鍋爐排污和大量補(bǔ)水，爐水、凝結(jié)水的品質(zhì)明顯改善，但給水和爐水加藥量大，進(jìn)入系統(tǒng)中的油不斷被攜帶、分解，繼續(xù)影響飽和、過(guò)熱蒸汽品質(zhì)。此時(shí)，采取了解列前置過(guò)濾器運(yùn)行、投入凝結(jié)水精處理混床、繼續(xù)保證爐水pH值在9.0以上等措施。

21時(shí)00分，給水、爐水的品質(zhì)開(kāi)始好轉(zhuǎn)，但飽和、過(guò)熱蒸汽和凝結(jié)水水質(zhì)無(wú)明顯變化，之后各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定。

次日5時(shí)00分，飽和、過(guò)熱蒸汽和凝結(jié)水品質(zhì)才有所改善，表明凝結(jié)水精處理混床一直發(fā)揮去除水中離子的作用，進(jìn)入系統(tǒng)中的油不斷被攜帶、分解，直到消耗殆盡。

次日21時(shí)00分，凝結(jié)水、給水、爐水、飽和、過(guò)熱蒸汽等的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)基本恢復(fù)正常，給水、蒸汽的銅、鐵含量等指標(biāo)也在合格范圍內(nèi)，說(shuō)明沒(méi)有造成熱力設(shè)備嚴(yán)重腐蝕。

2 燃料油對(duì)機(jī)組水汽系統(tǒng)的危害

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水、給水、爐水、飽和蒸汽等系統(tǒng)的水汽溫度低于燃料油在相應(yīng)壓力下的沸點(diǎn)，大部分進(jìn)入水汽系統(tǒng)中燃料油，初期是以液體的形式存在。按工藝流程隨輔汽疏水進(jìn)入水汽系統(tǒng)中的燃料油先進(jìn)入凝汽器，由于凝結(jié)水的水溫只有50℃左右，壓力為4.0 MPa左右，短時(shí)間內(nèi)燃料油沒(méi)有明顯變化，直接隨水流進(jìn)入凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，被前置過(guò)濾器纖維濾元和高速混床樹(shù)脂大量截流，剩余的油繼續(xù)隨水流進(jìn)入給水系統(tǒng)并逐漸乳化，最終進(jìn)入鍋爐汽包，漂浮在汽水分界線附近，在高溫高壓水汽等作用下逐漸裂解成低分子有機(jī)酸，但反應(yīng)速度較慢，這些酸性物質(zhì)隨蒸汽揮發(fā)，使?fàn)t水、蒸汽、給水等整個(gè)水汽系統(tǒng)的pH值降低，造成熱力設(shè)備酸性腐蝕［6］，減少設(shè)備使用壽命;油還與爐水中氫氧化鈉、水渣等共同作用產(chǎn)生汽泡，汽泡破裂產(chǎn)生水滴增加蒸汽的機(jī)械攜帶［7］，影響蒸汽品質(zhì);油也會(huì)被水汽攜帶粘附在水冷壁、過(guò)熱器等受熱面管壁，并逐漸被碳化，造成局部過(guò)熱，碳化物和油滴甚至被攜帶沖擊汽輪機(jī)葉片。當(dāng)然，燃料油進(jìn)入機(jī)組熱力系統(tǒng)后，對(duì)化學(xué)凝結(jié)水精處理影響最直接，大量的油被前置過(guò)濾器濾元吸附，浸潤(rùn)到濾元纖維的內(nèi)部，油還會(huì)被混床樹(shù)脂吸附，在樹(shù)脂表面形成油膜，阻塞離子交換孔道，導(dǎo)致樹(shù)脂交換容量下降，凝結(jié)水精處理出水品質(zhì)變差，加劇汽輪機(jī)的腐蝕［8］，嚴(yán)重時(shí)混床樹(shù)脂還會(huì)因油污染而報(bào)廢。

3 受損設(shè)備恢復(fù)

3.1 查找燃料油進(jìn)入熱力系統(tǒng)的原因及解決措施

經(jīng)檢查分析確認(rèn)，造成本次燃料油進(jìn)入水汽系統(tǒng)的原因是蒸汽吹掃致閥門(mén)內(nèi)漏，鍋爐助燃用的燃料油由此進(jìn)入輔汽疏水箱，再隨疏水回收至水汽系統(tǒng)。為杜絕類(lèi)似事件的發(fā)生，及時(shí)檢修了該閥門(mén)，保證其嚴(yán)密性，又加裝了一個(gè)二次閥門(mén)和防止倒流的逆止閥。

3.2 精處理濾元的檢查及處理

檢查方法為目視和用濾紙擦拭濾元表面，比較嚴(yán)重狀況是濾元和擦拭濾元的濾紙表面都是油污。打開(kāi)前置過(guò)濾器人孔門(mén)，檢查濾元受污染情況，如濾元受污染不嚴(yán)重，可通過(guò)水和壓縮空氣反洗去除附著在濾元表面的油污，若經(jīng)過(guò)多次反洗后，壓差不能降低到規(guī)定要求，則表示濾元污染嚴(yán)重，需要更換［1］。本次事故的前置過(guò)濾器大量攔截了進(jìn)入水汽系統(tǒng)的燃料油，燃料油已經(jīng)滲透到濾元的纖維內(nèi)部，污染比較嚴(yán)重，如再投入運(yùn)行，吸附在纖維濾元內(nèi)部的油會(huì)重新釋放出來(lái)，因此采取了清洗前置過(guò)濾器內(nèi)壁、更換新纖維濾元的方法。

3.3 精處理樹(shù)脂的檢查和樹(shù)脂復(fù)蘇［2］

3.3.1 實(shí)驗(yàn)室樹(shù)脂復(fù)蘇試驗(yàn)

1)分別取陽(yáng)樹(shù)脂200 mL，濃度分別為1%、2%、3%、4%、5%氫氧化鈉溶液400 mL做放熱試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)放熱效果不明顯，不會(huì)因放熱反應(yīng)損壞樹(shù)脂。

2)取200 mL陽(yáng)樹(shù)脂，加400 mL濃度為5%氫氧化鈉溶液，加熱到45～50℃，攪拌，放置30 min。堿液表面漂浮一層油珠，散發(fā)刺鼻的油味。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)2次。油珠明顯減少。沖洗干凈。

3)加濃度為5%鹽酸溶液200 mL，攪拌，浸泡20 min。用除鹽水沖洗干凈。

4)取200 mL陰樹(shù)脂，加400 ml濃度為5% 的氫氧化鈉溶液，加熱到 45～50℃，攪拌，放置30 min，堿液表面漂浮一層油珠，散發(fā)著刺鼻的油味。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)2次，含油明顯減少，沖洗干凈，直至目視無(wú)油花。

5)分別測(cè)量陽(yáng)樹(shù)脂和陰樹(shù)脂的體積交換容量［3］，測(cè)得陽(yáng)樹(shù)脂的體積交換容量是0.92 mmol/mL，恢復(fù)至新樹(shù)脂的43.8%;陰樹(shù)脂的體積交換容量是1.06 mmol/mL，恢復(fù)至新樹(shù)脂的78.52%。

經(jīng)過(guò)上述處理，樹(shù)脂的含油量明顯減少，工作交換容量有一定恢復(fù)，考慮到凝結(jié)水精處理樹(shù)脂價(jià)格昂貴，進(jìn)貨周期長(zhǎng)，暫時(shí)無(wú)法更換整個(gè)混床的樹(shù)脂，決定先按本方法進(jìn)行樹(shù)脂復(fù)蘇處理。

3.3.2 現(xiàn)場(chǎng)樹(shù)脂復(fù)蘇操作［4］

1)將混床導(dǎo)入陽(yáng)儲(chǔ)罐中的樹(shù)脂反復(fù)進(jìn)行水、汽反洗操作，去除樹(shù)脂表面的大量油污，然后將陰樹(shù)脂導(dǎo)入陰樹(shù)脂再生罐中，陽(yáng)樹(shù)脂保留在陽(yáng)樹(shù)脂再生罐中。

2)分別向陽(yáng)樹(shù)脂再生罐和陰樹(shù)脂再生罐中注入濃度為5%的堿液，保持罐體溫度在45℃左右，待排堿濃度達(dá)到1%后，停止注入堿液。

3)浸泡2 h，浸泡期間每隔30 min用壓縮空氣翻動(dòng)一次樹(shù)脂，約1 min。

4)浸泡后分別反洗陰、陽(yáng)樹(shù)脂約30 min;注意不要跑樹(shù)脂。

5)重復(fù)2)—4)步驟3遍，看反洗排水無(wú)浮油再進(jìn)行下一步驟。

6)分別沖洗陰、陽(yáng)樹(shù)脂，再生陽(yáng)樹(shù)脂時(shí)使用正常劑量的2倍的酸量。

7)按正常標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行混脂、沖洗等再生工序。

處理時(shí)，樹(shù)脂的流失也較大，一些粘滿油污的樹(shù)脂被反洗水沖出，不得不廢棄，綜合損失率約5%，復(fù)蘇后及時(shí)補(bǔ)充了新樹(shù)脂。通過(guò)處理，樹(shù)脂恢復(fù)了一定的交換能力，實(shí)際生產(chǎn)中混床樹(shù)脂的周期制水量由受污染前的8.2萬(wàn)t降低到受污染后第一個(gè)周期的5.7萬(wàn)t，當(dāng)然這里也有熱力系統(tǒng)受污染后水質(zhì)變化的影響，以后的幾個(gè)運(yùn)行周期有所增長(zhǎng)，恢復(fù)至7.0～8.0萬(wàn)t，是受污染前的90%。

3.4 熱力設(shè)備化學(xué)監(jiān)督檢查

經(jīng)機(jī)組大修化學(xué)監(jiān)督檢查確認(rèn)，該機(jī)組的鍋爐汽包、水冷壁管、省煤器管、過(guò)熱器管，汽輪機(jī)葉片、隔板等設(shè)備的腐蝕、沉積評(píng)價(jià)繼續(xù)保持在一類(lèi)或二類(lèi)水平［5］，本次油污染事件未對(duì)熱力設(shè)備造成嚴(yán)重的影響。

4 應(yīng)對(duì)措施

燃料油進(jìn)入機(jī)組水汽系統(tǒng)事故對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行影響較大，應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施，以減少了事故損失。

1)立即停止回收帶油的疏水，隔離進(jìn)油點(diǎn)，同時(shí)解除凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行，加大鍋爐的排污量，避免鍋爐負(fù)荷和汽包水位快速波動(dòng)。

2)化學(xué)專(zhuān)業(yè)要密切監(jiān)督水汽品質(zhì)，嚴(yán)格按《化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》、《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》等標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)劣化處理要求，及時(shí)調(diào)整爐水和給水的加藥量，一定要保證爐水 pH值在9.0以上。

3)在凝結(jié)水水質(zhì)穩(wěn)定且無(wú)漂浮油花后，解列凝結(jié)水精處理前置過(guò)濾器，防止吸附在濾元上的油釋放造成二次污染，并恢復(fù)精處理混床運(yùn)行，發(fā)揮其去除分解產(chǎn)物的作用，使各項(xiàng)監(jiān)督指標(biāo)盡快合格。

4)做好事后處理工作，包括監(jiān)督給水、蒸汽的腐蝕產(chǎn)物含量，檢查前置過(guò)濾器濾元和混床樹(shù)脂的受污染情況，如精處理前置過(guò)濾器濾元受?chē)?yán)重污染應(yīng)盡快更換，混床樹(shù)脂被污染應(yīng)盡快復(fù)蘇處理。

5)利用機(jī)組停運(yùn)的機(jī)會(huì)，檢查爐管和汽包等熱力設(shè)備的腐蝕、沉積情況。

［1］韓隸傳，汪德良．熱力發(fā)電廠凝結(jié)水處理［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2010:36-41．HAN Lichuan，WANG Deliang．Treatment of condensate for thermal power plant［M］．Beijing:China Electric Power Press，2010:36-41．

［2］ 王廣珠，江德良．離子交換樹(shù)脂使用及診斷技術(shù)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:151-153．WANG Guangzhu，JIANG Deliang．Application and diagnosis technology of ion exchange resin［M］．Beijing:Chemical Industry Press，2005:151-153．

［3］ DL/T 519-2004，火力發(fā)電廠水處理用離子交換樹(shù)脂驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］．DL/T 519-2004，Inspecting standards on ion exchange resin for water treatment in thermal power plants［S］．

［4］ 鞏耀武．電廠水處理［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2009:274-275．GONG Yaowu．Water treatment in power plants［M］．Beijing:China Electric Power Press，2009:274-275．

［5］ DL/T 1115-2009，火力發(fā)電廠機(jī)組大修化學(xué)檢查導(dǎo)則［S］．DL/T 1115-2009，Guide for chemistry check-up of unit maintenance in fossil fuel power plant［S］．

［6］ 謝學(xué)軍，龔洵潔．熱力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2011:280-281．XIE Xuejun，GONG Xunjie．Corrosion of thermal power equipment and its protection［M］．Beijing:China Electric Power Press，2011:280-281．

［7］ 肖作善．熱力設(shè)備水汽理化過(guò)程［M］．北京:水利電力出版社，1993:58-60．XIAO Zuoshan．Chemical process of water vapor for thermal power equipment［M］．Beijing:China Water Power Press，1993:58-60．

［8］ 朱志平，孫本達(dá)．電站鍋爐水處理工況及優(yōu)化［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2009:129-131．ZHU Zhiping，SUN Benda．Water treatment conditions and its optimization for power station boiler［M］．Beijing:China Electric Power Press，2009:129-131．