蘇 永

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

300?MW機組水汽品質(zhì)異常原因分析與處理

蘇 永

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

介紹了某發(fā)電公司機組啟動初期水汽品質(zhì)異常現(xiàn)象，對可能導致水汽品質(zhì)異常的原因進行了分析和針對性的排查，檢查出是由于凝補水箱玻璃鋼襯里溶出造成的水汽品質(zhì)異常，并采取了相應的處理措施，保證了機組再次啟動的水汽品質(zhì)。

氫電導率；總有機碳；玻璃鋼；水汽品質(zhì)

0　概述

某發(fā)電公司2×300 MW國產(chǎn)亞臨界循環(huán)流化床直接空冷發(fā)電機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司SG-1065/17.5-M 804型單爐膛、一次中間再熱亞臨界循環(huán)流化床爐，汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司NZK 300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸雙排汽直接空冷式汽輪機。鍋爐補給水系統(tǒng)主水源為該市污水處理廠的二級再生水，采用“BAF+UF+RO+RO+EDI”全膜法水處理工藝。在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對每臺機組設置2臺100 %凝結(jié)水量的粉末樹脂覆蓋過濾器（1用1備），用于在水汽系統(tǒng)中過濾凝結(jié)水中的含鹽量和非溶解性雜質(zhì)。爐內(nèi)水處理系統(tǒng)采用氧化性全揮發(fā)水處理工況AVT（O）和平衡磷酸鹽處理相結(jié)合的處理方式。該發(fā)電公司2臺機組分別于2009年12月和2010年5月投產(chǎn)運行。

1　水汽品質(zhì)異?，F(xiàn)象介紹

2015-03-15，該發(fā)電公司2號機組C級檢修后啟動，化學監(jiān)督人員檢測該機組凝補水箱水質(zhì)硬度約為0，SiO2含量12.1 μg/L，F(xiàn)e含量11.7 μg/L，檢測項目合格。機組開始進行低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)水沖洗然后鍋爐上水，3月15日17：00鍋爐點火，16日05：00機組并網(wǎng)。隨著水汽升溫升壓，化學監(jiān)督人員發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水、給水和各蒸汽在線氫電導率逐漸升高。通過就地檢查發(fā)現(xiàn)，各水汽取樣流量正常，表計顯示正常，就地顯示與遠端傳輸相符；通過使用便攜式氫電導率儀對各取樣進行比照，顯示結(jié)果與在線表計一致。此次機組啟動過程中的水汽氫電導率變化與以往的變化趨勢有明顯差異，而通過對啟動期間化學監(jiān)督手工化驗數(shù)據(jù)進行檢查，手工化驗硬度、SiO2，F(xiàn)e，Na，Cu含量等檢測指標均正常。隨即化學監(jiān)督人員向值長發(fā)出化學監(jiān)督異常通知單，要求加大鍋爐排污換水，查明水汽品質(zhì)異常原因，按照“機組水汽指標異常三級處理規(guī)定”進行處理，并將凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器切換至備用過濾器運行，同時對機組各水汽進行取樣送相關機構進行進一步檢測分析。16 日21：00機組因主機振動過大被迫停運。機組啟動運行過程中凝結(jié)水、給水和各蒸汽氫電導率變化情況如圖1所示。

圖1　機組啟動各水汽氫電導率

2　原因分析與處理措施

2.1原因分析

對于濕冷機組，當機組水汽品質(zhì)劣化時，首先應分析是否發(fā)生凝汽器泄漏，導致循環(huán)冷卻水漏入到凝結(jié)水中。而該發(fā)電公司機組屬于直接空冷機組，汽輪機排汽直接進入到空冷凝汽器，通過空氣冷卻散熱，不存在與外來生水接觸的可能性。

對于供熱機組，當熱網(wǎng)加熱器發(fā)生泄漏時，熱網(wǎng)循環(huán)水會通過熱網(wǎng)疏水回到水汽系統(tǒng)。而該機組啟動時已經(jīng)過了供暖期，熱網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)停運放水，此時沒有對外供熱，因此可排除加熱器泄漏導致生水進入到機組水汽系統(tǒng)的可能性。

從機組啟動監(jiān)督手工化驗硬度、SiO2，F(xiàn)e，Na，Cu含量等指標來看，均和以往啟動無明顯異常，且都能達到GB 12145—2008《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量》中規(guī)定的停備用機組啟動時各節(jié)點的水汽指標要求，從而可排除水汽系統(tǒng)被外來其他低品質(zhì)生水污染的可能性。

根據(jù)水汽品質(zhì)異常時送檢的各水樣檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該機組各水樣均顯示總有機碳（TOC）含量嚴重超標，判斷水汽系統(tǒng)發(fā)生了有機物污染。具體可能存在以下幾個方面的原因。

（1） 凝結(jié)水精處理樹脂漏泄到系統(tǒng)。對于有凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的機組，由于運行中凝泵壓力波動過大，導致精處理混床出水裝置損壞，樹脂捕捉器如果不能完全截留泄漏的樹脂，將會導致混床中的樹脂進入到水汽系統(tǒng)?；蛘吣Y(jié)水泵運行中發(fā)生故障跳閘，精處理混床入口沒有加裝樹脂捕捉裝置，會導致混床內(nèi)樹脂從入口側(cè)被負壓吸入凝結(jié)水管道，凝泵再次啟動將會導致樹脂進入到水汽系統(tǒng)。

由于陰陽樹脂均為高分子有機物，在爐內(nèi)高溫水汽作用下發(fā)生分解，將會導致水汽系統(tǒng)TOC含量升高。該機組為直接空冷機組，凝結(jié)水精處理采用粉末樹脂過濾器，每臺粉末樹脂過濾器運行中鋪膜樹脂80 kg。與高速混床一樣，如果遇到凝結(jié)水系統(tǒng)壓力波動過大或者凝泵突然停運的情況，將會導致過濾器濾元損壞或者樹脂粉被負壓吸入凝結(jié)水管道，存在樹脂粉泄漏到水汽系統(tǒng)的風險。

通過對機組啟動階段凝泵運行狀態(tài)的檢查，并未發(fā)現(xiàn)凝泵有以上2種情況。同時檢測結(jié)果顯示，凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器進出口TOC含量基本相同，且在水汽品質(zhì)異常期間化學人員也因懷疑運行粉末樹脂過濾器發(fā)生泄漏，嘗試通過切換至備用粉末樹脂過濾器來改善水汽品質(zhì)，但未見效。

綜合以上因素分析，可排除凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器泄漏樹脂的可能性。

（2） 機組停爐保護藥劑因素。采用成膜胺法進行停備用保養(yǎng)的機組，在機組重新啟動時，熱力設備表面殘留的十八胺或者表面活性胺保護膜會重新溶解到水汽中。隨著機組負荷的升高，其在水汽系統(tǒng)中會發(fā)生分解，分解產(chǎn)物會對水汽品質(zhì)產(chǎn)生影響，導致水汽系統(tǒng)TOC、氫電導率升高，pH值下降。此次機組檢修為C級檢修，停運期間采用熱爐放水余熱烘干法進行停爐保養(yǎng)，并未采用成膜胺法，因此可排除機組停爐保護藥劑導致水汽品質(zhì)異常的可能性。

（3） 脫硝系統(tǒng)尿素泄漏。由于曾有報道機組因脫硝系統(tǒng)尿素溶液泄漏到水汽系統(tǒng)造成水汽品質(zhì)惡化的案例，而該機組近期進行過脫硝改造并采用了尿素作為脫硝還原劑，因此組織相關專業(yè)人員對脫硝系統(tǒng)進行排查。發(fā)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)各閥門嚴密，管道系統(tǒng)連接無誤，從而可排除尿素溶液泄漏的可能性。

（4） 油質(zhì)泄漏到水汽系統(tǒng)。停機之后，運行和檢修部門安排專人對該機組所有油系統(tǒng)進行了全面排查，未發(fā)現(xiàn)主機潤滑油、抗燃油、各輔機潤滑油以及機組啟動點火用油系統(tǒng)有明顯的外漏和內(nèi)漏痕跡，各用油和儲油設備油位均處于正常狀態(tài)，說明不是因為油質(zhì)泄漏導致的水汽品質(zhì)異常。

（5） 鍋爐補水時將有機物帶入水汽系統(tǒng)。鍋爐補水中的有機物來源于3個方面：一是原水中的大量有機物因為鍋爐補給水處理系統(tǒng)設備失效，達不到有效處理，從而導致鍋爐補水中有機物超標；二是鍋爐補給水處理系統(tǒng)離子交換器或EDI（Electrodeionization，連續(xù)電除鹽技術）模塊中的陰陽樹脂發(fā)生泄漏，隨補給水進入到水汽系統(tǒng)；三是鍋爐補給水系統(tǒng)容器內(nèi)部防腐襯里發(fā)生異常，容器內(nèi)部襯里的有機物進入到機組水汽系統(tǒng)。

針對這3方面對鍋爐補水系統(tǒng)進行全面檢查。對“BAF+UF+RO+RO+EDI”制水系統(tǒng)每一級設備出水指標進行核對，所有指標均合格。整個系統(tǒng)沒有離子交換設備，也不存在離子交換器中樹脂泄漏的可能。對EDI模塊進行檢查，進出水指標TOC均小于50 μg/L，制水系統(tǒng)所有水池水箱容器內(nèi)壁襯里完整沒有損壞現(xiàn)象，除鹽水箱水質(zhì)TOC含量為42 μg/L，滿足標準要求。

最后檢測發(fā)現(xiàn)，該機組凝補水箱水質(zhì)TOC含量為2 700 μg/L，遠高于除鹽水TOC含量。同時對另外一臺相同機組凝補水箱取樣化驗，TOC含量為47 μg/L。經(jīng)過化學監(jiān)督人員與汽機運行人員對凝補水箱系統(tǒng)進行檢查，只有化學除鹽水來水管道閥門和凝輸泵出口管道閥門在補水時開啟，其他管道閥門均關閉嚴密，沒有內(nèi)漏現(xiàn)象，也就排除了機組水汽系統(tǒng)水返回到凝補水箱導致水箱水質(zhì)被污染的可能。經(jīng)檢修人員確認，在此次機組檢修期間對凝補水箱內(nèi)部重新進行了玻璃鋼防腐，從而判定水汽品質(zhì)異常的源頭為該機組凝補水箱。

隨后立即對凝補水箱進行放水，打開水箱人口門進入后發(fā)現(xiàn)水箱玻璃鋼襯里并未完全固化，內(nèi)壁有大量溶出物，用手輕輕擦拭便有未固化完全的粉末狀物質(zhì)脫落，整個水箱內(nèi)空氣有強烈的刺激氣味。玻璃鋼施工規(guī)范要求的施工溫度為15-25 ℃、相對濕度不大于80 %，而機組檢修期間天氣寒冷，氣溫經(jīng)常在-10 ℃以下，空氣濕度相對較大。在此種情況下，環(huán)氧樹脂的固化反應速度將會減慢，且粘度增大。而施工期間并未做特別的加熱措施和采用低溫粘結(jié)配方，施工結(jié)束后也未對水箱進行充分干燥、固化和沖洗，急于將水箱投入運行。這就導致玻璃鋼施工材料中的環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑等有機物質(zhì)溶解到凝補水中，從而進入水汽系統(tǒng)，導致水汽系統(tǒng)TOC含量升高。有機物質(zhì)在爐內(nèi)隨著溫度、壓力的升高分解為有機酸離子，而直接空冷機組凝結(jié)水精處理粉末樹脂過濾器樹脂除鹽能力極其有限，不能將產(chǎn)生的有機酸離子除去，從而導致機組水汽系統(tǒng)氫電導率明顯升高。

2.2處理措施

查明該機組水汽品質(zhì)異常的原因后，立即對機組凝補水箱進行了隔離，檢修人員對水箱失效的玻璃鋼防腐襯里進行了徹底清除，采用進口聚脲重新進行防腐。工作時，嚴格按照工藝要求進行聚脲防腐施工；施工結(jié)束后，向水箱內(nèi)鼓入熱風對聚脲防腐襯里進行干燥固化，并對水箱進行沖洗直至出水TOC含量達到國標要求（小于400 μg/L）后再并入系統(tǒng)運行。

機組再次啟動時，通過連接臨時管道，暫時采用另一臺機組的凝補水。啟動前對水汽系統(tǒng)進行了徹底的沖洗，檢測水汽系統(tǒng)TOC含量合格后再進行鍋爐點火。

3　結(jié)束語

導致水汽品質(zhì)異常事件的原因很多，在機組發(fā)生水汽品質(zhì)異常時，要通過現(xiàn)象深入分析，及時進行處理，避免事故擴大。通過此次事件的分析與處理，有以下幾點建議。

（1） 玻璃鋼防腐作為一種成熟的水處理設備防腐襯里技術，有一定的工藝要求，施工時必須嚴格按照工藝要求進行操作。對于除鹽水箱和凝補水箱等對水質(zhì)品質(zhì)要求較高的設備，建議采用目前主流的聚脲防腐技術。

（2） 化學監(jiān)督人員應加強對水汽指標的敏感性，對異常指標能夠做到及時發(fā)現(xiàn)，確認水質(zhì)異常后必須嚴格按照水汽質(zhì)量異常3級處理原則進行處理，防止造成惡性事故。

（3） 應該對水汽系統(tǒng)總有機碳（TOC）含量進行定期檢測分析，為化學監(jiān)督積累數(shù)據(jù)。

（4） 在機組檢修過程中，凡是涉及到影響機組水汽品質(zhì)的檢修工作，設備管理人員應該與化學監(jiān)督人員做好溝通，化學監(jiān)督人員要參與檢修方案的審核、施工過程的監(jiān)督以及竣工驗收工作，嚴把化學監(jiān)督質(zhì)量關。

1 肖尚華.一起凝混床跑樹脂造成水汽品質(zhì)惡化事故的處理［J］.安徽電力，2003，20（4）：45-47.

2 郭 慧，李潤濤，王久生.總有機碳（TOC）分析儀在超臨界機組樹脂漏泄分析中的應用［J］.華北電力技術，2013，45（2）：64-66.

3 周仲康，鄭敏聰.十八胺對機組TOC及汽水品質(zhì)影響實驗研究［C］.電廠化學2010學術年會論文集，吉林，2010.

4 左 帥.1 000 MW超超臨界機組水汽質(zhì)量劣化原因分析與處理［J］.浙江電力，2014，33（12）：51-54.

2015-07-27；

2016-03-18。

蘇 永（1985-），男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠技術管理工作，email：suyong0415@163.com。