300MW火電廠水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)的原因及處理方法

魏芳芳

摘 要：本文對某300MW火電廠#1機(jī)組水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因進(jìn)行了分析。在對該機(jī)組水汽系統(tǒng)陰離子含量、總有機(jī)碳含量、可溶性氣體進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，得出機(jī)組給水加氨量偏大是導(dǎo)致該機(jī)組水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)的主要原因。

關(guān)鍵詞：氫電導(dǎo)率；陰離子；給水加藥；補(bǔ)水量

1 前言

某火電廠采用2×300MW直接空冷凝汽式機(jī)組，配2×1058t/h亞臨界、一次中間再熱循環(huán)流化床鍋爐。原水取自附近煤礦的井下疏干水。預(yù)處理采用平流沉淀池，預(yù)處理出水經(jīng)過濾器、超濾、一二級反滲透以及EDI處理后進(jìn)入除鹽水箱。給水采用加氨和聯(lián)氨處理[1]，爐水采用低磷酸鹽處理。

該機(jī)組于2015年6月正式投產(chǎn)。#1機(jī)投運(yùn)不久，發(fā)現(xiàn)給水、蒸汽、凝結(jié)水氫電導(dǎo)率嚴(yán)重超標(biāo)，其他水汽指標(biāo)如二氧化硅、鈉離子基本控制在合格范圍內(nèi)。根據(jù)GB12145《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，該機(jī)組蒸汽、給水、凝結(jié)水的氫電導(dǎo)率（25℃）應(yīng)≤0.3us/cm。統(tǒng)計資料顯示，表1表示的是該熱電廠#1機(jī)組2015年11月至2016年4月份水汽系統(tǒng)凝結(jié)水和給水氫電導(dǎo)率范圍及其合格率表統(tǒng)計。

表1：凝結(jié)水和給水氫電導(dǎo)率范圍及其合格率表統(tǒng)計

從表中可以看出，其凝結(jié)水氫電導(dǎo)率在0.18-0.47us/cm之間，平均合格率僅為36.7%，給水氫電導(dǎo)率在0.22-0.46us/cm之間，平均合格率僅為36%。同時，在該機(jī)組水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)期間，凝結(jié)水硬度為零、鈉含量也在合格范圍內(nèi)。

氫電導(dǎo)率是綜合反映熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標(biāo)，氫電導(dǎo)越大，表明水汽對熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大[1]。因此，有必要盡快對該機(jī)組水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)的原因進(jìn)行分析。

2 水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率影響因素分析

2.1 水汽樣品中陰離子含量

在低溫取樣中，氫電導(dǎo)率測量是被測水樣經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂，將陽離子去除，水樣中僅留下陰離子，如Cl-，SO42-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相應(yīng)的氫離子，而水中的氫氧根離子則與氫離子中和消耗掉，不在電導(dǎo)中反應(yīng)。因此測量氫電導(dǎo)率可直接反映水中雜質(zhì)陰離子的總量。鍋爐水汽中，陰離子質(zhì)量濃度越高，氫電導(dǎo)率越大。

2.2 水汽中總有機(jī)碳（TOC）影響

TOC是綜合反應(yīng)水汽中有機(jī)物質(zhì)量濃度的指標(biāo)。有機(jī)物在熱力設(shè)備高溫高壓的條件下，會逐漸分解產(chǎn)生低分子的的有機(jī)物（HCOOH、CH3COOH）和二氧化碳，并與水汽中的氨反應(yīng)生成HCOONH4、CH3COONH4、（NH4）2CO3等。當(dāng)含有低分子有機(jī)物的水汽樣品經(jīng)過氫型強(qiáng)酸陽離子交換樹脂時，會發(fā)生下述反應(yīng)：

HCOONH4+RH=RNH4+HCOOH

CH3COONH4+RH=RNH4+CH3COOH

（NH4）2CO3+2RH=2RNH4+H2CO3

根據(jù)反應(yīng)的結(jié)果，表明水汽樣品中總有機(jī)碳質(zhì)量濃度越高，氫電導(dǎo)率越大，同時對熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。

2.3 水汽中可溶性氣體二氧化碳和氧氣對氫電導(dǎo)率的影響

火力發(fā)電廠鍋爐水汽系統(tǒng)中的可溶性氣體主要是二氧化碳和氧氣，其中二氧化碳會與水汽中的氨反應(yīng)生成（NH4）2CO3，其對氫電導(dǎo)的測量影響很大。二氧化碳的主要來源一方面是隨機(jī)組補(bǔ)充水帶入，或是真空系統(tǒng)泄露，漏入空氣。另一方面是有機(jī)物在高溫高壓下的分解產(chǎn)生。若補(bǔ)給水處理工藝無去除有機(jī)物工藝設(shè)備，單靠離子交換，則難以有效去除有機(jī)物，導(dǎo)致補(bǔ)給水TOC質(zhì)量濃度明顯偏高。機(jī)組在供熱工況下，高補(bǔ)水率運(yùn)行，使得高有機(jī)物質(zhì)量濃度的補(bǔ)給水進(jìn)入熱力系統(tǒng)，直接影響熱力系統(tǒng)的水汽。

同時，水汽中的氧氣以及碳酸還可能在離子交換柱內(nèi)形成氣泡。氣泡不僅會使水樣在流經(jīng)氫型強(qiáng)酸陽離子交換樹脂時發(fā)生偏流和短路，是部分樹脂得不到有效的沖洗，這些樹脂再生時殘留的酸會緩慢擴(kuò)散釋放，并使得測量結(jié)果偏高，影響氫電導(dǎo)率的測量準(zhǔn)確性。同時氣泡在交換柱內(nèi)會發(fā)生移動，并導(dǎo)致樹脂在交換柱內(nèi)發(fā)生亂層現(xiàn)象，這樣很有可能使得交換柱下部的失效樹脂移動到上部而發(fā)生逆交換，并使得測量結(jié)果偏高，影響氫電導(dǎo)率的測量準(zhǔn)確性。

2.4 爐前給水加氨量大的的影響

氫電導(dǎo)率抑制了氨對水汽品質(zhì)的影響?；鹆Πl(fā)電廠熱力系統(tǒng)中為了防止金屬腐蝕，普遍采用給水加氨處理。氨是揮發(fā)性物質(zhì)，除了與碳酸反應(yīng)消耗一部分外，也基本上留在熱力系統(tǒng)循環(huán)。而在機(jī)組正常運(yùn)行時，在除鹽水、凝結(jié)水、蒸汽中的其他雜志成分含量，比起氨在系統(tǒng)中的含量要小，造成普通電導(dǎo)率檢測不能反應(yīng)其他雜質(zhì)成分，所以通過陽離子交換柱將氨跟除去后，檢測出的氫電導(dǎo)率就能準(zhǔn)確反應(yīng)水汽中陰離子的含量。但是，當(dāng)給水加氨量過大，即：氨離子質(zhì)量濃度高時，氨與水中的二氧化碳反應(yīng)生成（NH4）2CO3，會導(dǎo)致氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

3 問題及處理措施

通過簡單分析后，該廠技術(shù)人員對#1機(jī)組凝結(jié)水及給水采樣送檢，分析水樣中各離子的質(zhì)量濃度。根據(jù)外檢報告的顯示，給水及凝結(jié)水中氨離子的質(zhì)量濃度最高，而凝結(jié)水及給水中的氨的質(zhì)量濃度主要是由于給水加氨的引入。由于機(jī)組運(yùn)行期間為了避免熱力設(shè)備腐蝕，要求提高爐前給水pH值，一般采用爐前給水加氨的方式[2]。調(diào)整試驗(yàn)前，該機(jī)組爐前給水按照pH≥9.2控制加氨量，一般控制在9.5左右。為了驗(yàn)證爐前給水加氨量高是造成氫電導(dǎo)率超標(biāo)的原因，對給水中氨的質(zhì)量濃度進(jìn)行調(diào)整，將給水pH值調(diào)整到9.0-9.1，同時將連排開度調(diào)小。通過7天的連續(xù)監(jiān)督，在減少爐前給水加氨量后，給水電導(dǎo)率一直在合格范圍內(nèi)，證明了由于爐前給水加氨量大，使蒸汽中氨的質(zhì)量濃度增高，造成蒸汽氫電導(dǎo)率高。

4 結(jié)論及建議

a. 300 MW機(jī)組氫電導(dǎo)率超標(biāo)直接影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，應(yīng)采取加開連排的措施盡快將水汽品質(zhì)降至合格。氫電導(dǎo)率超標(biāo)主要是由于氨離子的質(zhì)量濃度高引起的，給水加氨量調(diào)整不當(dāng)是導(dǎo)致氨離子質(zhì)量濃度高的直接原因。

b.試驗(yàn)結(jié)果表明，為確保機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)，爐前給水的pH值應(yīng)控制在低限，即9.2左右運(yùn)行，連排開度應(yīng)控制在5%以上。

c.應(yīng)強(qiáng)化化學(xué)監(jiān)督作用，加強(qiáng)對化學(xué)人員培訓(xùn)，將化學(xué)儀表、加藥設(shè)備等納入正常生產(chǎn)管理，落實(shí)人員責(zé)任，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李培元，火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制[M].北京：中國電力出 版社，1999.

[2]王杏卿，熱力設(shè)備的防腐與防護(hù)，水利電力出版社，1998.