600 MW空冷機組凝結水電導率異常分析及處理

劉朝輝，何彩燕 ，陶志國，劉曉莉

(1．河北省電力研究院，石家莊 050021；2．國電河北龍山發電有限責任公司，河北 邯鄲 056400)

1 概述

河北某發電廠一期工程為2臺600 MW亞臨界直接空冷機組，于2007年相繼投入商業運行。考慮到直接空冷機組凝結水溫度較高(夏季可達到80 ℃)，該廠采用了粉末樹脂覆蓋過濾器作為凝結水精處理設備，其中每臺機組設置了3臺50%凝結水量的粉末樹脂覆蓋過濾器(2臺運行,1臺備用)，以及100%的旁路系統。每臺機組采用1套粉末樹脂覆蓋過濾器系統，每套系統包括3臺管式過濾器、1臺工藝用壓縮空氣貯罐、1臺鋪膜泵、1臺鋪膜注射泵、3臺保持泵、1臺樹脂混合箱及其攪拌裝置、1臺輔助鋪膜箱、2臺反洗泵、2臺廢水輸送泵及管道閥門等。粉末樹脂覆蓋過濾器運行分為鋪膜、保持、投運和爆膜4個步驟，其工藝流程如圖1所示[1]。

圖1 凝結水精處理系統工藝流程

2 凝結水精處理系統運行情況

機組正常運行時2臺粉末樹脂覆蓋過濾器并列運行，1臺備用。當1臺過濾器失效時,系統自動切換至備用過濾器,失效過濾器爆膜并重新鋪膜后等待投入運行。

精處理設備處理凝結水額定水量1 541 m3/h，最高達1 606 m3/h。系統有粉末樹脂覆蓋過濾器的超壓差及超溫保護旁路。當過濾器的進出口壓差超過0.175 MPa或溫度超過設定值73 ℃時，旁路門自動打開，過濾器進出口門自動關閉，并報警。每臺過濾器有345個不銹鋼繞絲濾元，濾元采用聚丙烯熔噴濾元，孔徑控制在4～5 μm。離子交換粉末樹脂被預涂在過濾器內濾芯的外表面，形成一層樹脂濾層，當凝結水通過過濾器時，凝結水中固體顆粒被攔截過濾，同時凝結水中的離子在樹脂濾層中被交換去除，使出水達到設計要求。隨著過濾及離子交換的進行，樹脂層逐漸失去離子交換能力而失效，出水電導率、硅值含量增加，當電導率、硅值或過濾器過濾壓差達到設定值時，對過濾器進行爆膜清洗，用壓縮氣體和除鹽水反洗去掉樹脂層濾餅，通過排污門排至廢水池。過濾器爆膜反向清洗之前，備用過濾器需要預涂粉末樹脂并上線投用。精處理出水控制標準見表1。

表1 精處理出水控制標準

3 凝結水電導率異常情況及原因分析

3.1 異常情況介紹

機組自投運以來，凝結水精處理系統一直運行平穩，有效保證了水汽品質和機組的安全穩定運行。2009年5月，運行人員發現凝結水電導率異常，運行過程中1號、2號機組均出現精處理出口電導率大于入口電導率的情況，監測數據見表2。

表2 凝結水精處理出入口電導率情況 μS/cm

3.2 異常原因分析

3.2.1 熱力系統分析

3.2.1.1 水質分析

2009年5月30日，對1號、2號機組熱力系統各采樣點的水樣進行采集，并進行離子色譜分析，水質分析結果見表3。

表3 各采樣點水樣的離子色譜檢測結果 μg/L

凝結水精處理出入口監測的電導率均為氫電導率，所謂氫電導率即將被測水樣先經過氫型陽離子交換樹脂，將所有陽離子交換為氫離子后測定的電導率。經過交換后水樣中僅留下陰離子，分別為F-、Cl-、NO3-、SO42-、PO43-和相應的氫離子，水中的氫氧根離子則與氫離子中和。因此，測量氫電導率可直接反映出水樣中雜質陰離子的總量。假設某種離子占主導，則可以從氫電導率估算這種離子最大質量濃度[2]。因此，由表3可以看出：

a.該廠凝結水經過粉末樹脂覆蓋過濾器處理后，精處理出水中Cl-和SO42-的質量濃度遠大于進水中Cl-和SO42-的質量濃度，即粉末樹脂覆蓋過濾器不僅未能將進水中雜質離子去除，反而釋放出了Cl-和SO42-等有害陰離子。

b.從電導率變化趨勢看，粉末樹脂覆蓋過濾器出口陰離子的質量濃度大于入口陰離子的質量濃度，與現場在線電導表指示數據趨勢一致，即出口電導率大于入口電導率，說明在線電導率表的指示趨勢是正確的。

3.2.1.2 設備分析

從表3 SO42-和Cl-數據分析中發現，省煤器出水中SO42-和Cl-的質量濃度與精處理出水中SO42-和Cl-的質量濃度相比大幅度降低，特別是省煤器出水中Cl-的質量濃度約為精處理出水中Cl-的質量濃度的16%，而省煤器出水中SO42-的質量濃度約為精處理出水中SO42-的質量濃度的90%左右，可見，熱力系統數據出現了異常變化。

由于進入省煤器的水主要以凝結水為主，補入的除鹽水量較少，且水質不會對SO42-和Cl-的質量濃度產生較大影響，省煤器出水中SO42-和Cl-的質量濃度與精處理出口SO42-和Cl-的質量濃度相比，不應有異常變化，因此，懷疑粉末樹脂覆蓋過濾器出口測定的SO42-和Cl-的質量濃度不是真實的熱力系統中的水質情況。

3.2.2 精處理系統分析

直接空冷機組沒有循環冷卻水，不存在由于凝汽器泄漏導致冷卻水污染凝結水的問題。正常運行情況下，其凝結水的含鹽量較低。查找直接空冷機組管路，沒有發現管路有其它水體接觸的部分。因此精處理出水中Cl-和SO42-的質量濃度均遠高于精處理進水Cl-和SO42-的質量濃度的現象，不是由于水汽泄露污染造成的。

考慮到直接空冷機組凝結水溫度較高(此時凝結水溫度約為65 ℃)，可能造成粉末樹脂降解，從而增大Cl-和SO42-的質量濃度的情況。對使用的粉末樹脂進行高水溫(75 ℃)浸泡處理，結果未發現粉末樹脂釋放Cl-和SO42-的情況，排除了直接空冷機組水溫高的影響。

在現場將凝結水精處理設備退出運行后，觀察在線電導率變化，發現在線電導率儀表指示出口高于入口，說明粉末樹脂覆蓋過濾器不是影響電導率異常的原因，推測電導率異常可能與采樣系統有關。

3.2.3 采樣系統分析

a.在線化學儀表檢驗。在現場采用出入口水樣相互交換的方法對其進行檢驗，通過比對檢驗結果發現，在線電導率指示準確，出入口水樣交換后電導率相應發生變化。

b.氫性陽離子交換柱分析。對交換柱中的樹脂進行重新深度再生，結果發現凝結水處理設備在線電導率表指示出口電導率高于入口電導率，排除了氫型陽離子交換柱的影響。

c.采樣管分析。對采樣點及采樣架的情況進行分析，發現精處理出水采樣點距離采樣間較遠，從水樣的情況看，水流不大，水樣壓力不高，因此判斷由于雜質在采樣管內發生吸附、積聚，造成精處理出水水質異常。

4 處理措施及效果

根據分析結果，對采樣系統進行變流速調整，對采樣管進行反復沖管處理，結果發現調整后凝結水處理設備在線電導率儀表指示恢復正常，水樣流量明顯增大。調整后凝結水精處理出入口電導率情況見表4。

表4 調整后凝結水精處理出入口電導率情況 μS/cm

由表4的檢測數據可以看出，對沖洗和管路系統調整取得了良好的效果，1號、2號機組的凝結水精處理的出入口水質達到正常水平。

5 結論及建議

a.雜質在采樣管路內的吸附、積聚是造成此次凝結水精處理出入口電導率異常的主要原因。

b.當熱力系統水汽數據出現異常時，不能僅針對異常數據進行單一分析，應在此基礎上對熱力系統的整體水汽品質進行深入分析。

c.電廠應重視在線化學儀表的準確性和采樣的代表性，對化學分析儀表進行定期維護，對采樣回路進行定期沖洗，以確保采樣數據的真實可靠。

[1] 龍 瀟，王二忠，孫小軍，等.粉末樹脂覆蓋過濾器在直接空冷機組中的應用[J].凈水技術,2009,28(4):6-9.

[2] 王佩璋.空冷技術在火力發電上的應用與發展[J].電站輔機,2006,27(1):32-38.

本文責任編輯:齊勝濤