300?MW機組水汽品質異常原因分析與處理

蘇 永

（遼寧調兵山煤矸石發電有限責任公司，遼寧 調兵山 112700）

300?MW機組水汽品質異常原因分析與處理

蘇 永

（遼寧調兵山煤矸石發電有限責任公司，遼寧 調兵山 112700）

介紹了某發電公司機組啟動初期水汽品質異常現象，對可能導致水汽品質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。

氫電導率；總有機碳；玻璃鋼；水汽品質

0　概述

某發電公司2×300 MW國產亞臨界循環流化床直接空冷發電機組，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。在凝結水精處理系統對每臺機組設置2臺100 %凝結水量的粉末樹脂覆蓋過濾器（1用1備），用于在水汽系統中過濾凝結水中的含鹽量和非溶解性雜質。爐內水處理系統采用氧化性全揮發水處理工況AVT（O）和平衡磷酸鹽處理相結合的處理方式。該發電公司2臺機組分別于2009年12月和2010年5月投產運行。

1　水汽品質異常現象介紹

2015-03-15，該發電公司2號機組C級檢修后啟動，化學監督人員檢測該機組凝補水箱水質硬度約為0，SiO2含量12.1 μg/L，Fe含量11.7 μg/L，檢測項目合格。機組開始進行低壓系統和高壓系統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。隨著水汽升溫升壓，化學監督人員發現凝結水、給水和各蒸汽在線氫電導率逐漸升高。通過就地檢查發現，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督手工化驗數據進行檢查，手工化驗硬度、SiO2，Fe，Na，Cu含量等檢測指標均正常。隨即化學監督人員向值長發出化學監督異常通知單，要求加大鍋爐排污換水，查明水汽品質異常原因，按照“機組水汽指標異常三級處理規定”進行處理，并將凝結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，當機組水汽品質劣化時，首先應分析是否發生凝汽器泄漏，導致循環冷卻水漏入到凝結水中。而該發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，當熱網加熱器發生泄漏時，熱網循環水會通過熱網疏水回到水汽系統。而該機組啟動時已經過了供暖期，熱網系統已經停運放水，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的可能性。

從機組啟動監督手工化驗硬度、SiO2，Fe，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《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》中規定的停備用機組啟動時各節點的水汽指標要求，從而可排除水汽系統被外來其他低品質生水污染的可能性。

根據水汽品質異常時送檢的各水樣檢測結果，發現該機組各水樣均顯示總有機碳（TOC）含量嚴重超標，判斷水汽系統發生了有機物污染。具體可能存在以下幾個方面的原因。

（1） 凝結水精處理樹脂漏泄到系統。對于有凝結水精處理系統的機組，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。或者凝結水泵運行中發生故障跳閘，精處理混床入口沒有加裝樹脂捕捉裝置，會導致混床內樹脂從入口側被負壓吸入凝結水管道，凝泵再次啟動將會導致樹脂進入到水汽系統。

由于陰陽樹脂均為高分子有機物，在爐內高溫水汽作用下發生分解，將會導致水汽系統TOC含量升高。該機組為直接空冷機組，凝結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，如果遇到凝結水系統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水管道，存在樹脂粉泄漏到水汽系統的風險。

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

綜合以上因素分析，可排除凝結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，其在水汽系統中會發生分解，分解產物會對水汽品質產生影響，導致水汽系統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，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異常的可能性。

（3） 脫硝系統尿素泄漏。由于曾有報道機組因脫硝系統尿素溶液泄漏到水汽系統造成水汽品質惡化的案例，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，因此組織相關專業人員對脫硝系統進行排查。發現脫硝系統各閥門嚴密，管道系統連接無誤，從而可排除尿素溶液泄漏的可能性。

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

（5） 鍋爐補水時將有機物帶入水汽系統。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離子交換器或EDI（Electrodeionization，連續電除鹽技術）模塊中的陰陽樹脂發生泄漏，隨補給水進入到水汽系統；三是鍋爐補給水系統容器內部防腐襯里發生異常，容器內部襯里的有機物進入到機組水汽系統。

針對這3方面對鍋爐補水系統進行全面檢查。對“BAF+UF+RO+RO+EDI”制水系統每一級設備出水指標進行核對，所有指標均合格。整個系統沒有離子交換設備，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，制水系統所有水池水箱容器內壁襯里完整沒有損壞現象，除鹽水箱水質TOC含量為42 μg/L，滿足標準要求。

最后檢測發現，該機組凝補水箱水質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。經過化學監督人員與汽機運行人員對凝補水箱系統進行檢查，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，沒有內漏現象，也就排除了機組水汽系統水返回到凝補水箱導致水箱水質被污染的可能。經檢修人員確認，在此次機組檢修期間對凝補水箱內部重新進行了玻璃鋼防腐，從而判定水汽品質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現水箱玻璃鋼襯里并未完全固化，內壁有大量溶出物，用手輕輕擦拭便有未固化完全的粉末狀物質脫落，整個水箱內空氣有強烈的刺激氣味。玻璃鋼施工規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，氣溫經常在-10 ℃以下，空氣濕度相對較大。在此種情況下，環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配方，施工結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氧樹脂、固化劑、稀釋劑等有機物質溶解到凝補水中，從而進入水汽系統，導致水汽系統TOC含量升高。有機物質在爐內隨著溫度、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，不能將產生的有機酸離子除去，從而導致機組水汽系統氫電導率明顯升高。

2.2處理措施

查明該機組水汽品質異常的原因后，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；施工結束后，向水箱內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。啟動前對水汽系統進行了徹底的沖洗，檢測水汽系統TOC含量合格后再進行鍋爐點火。

3　結束語

導致水汽品質異常事件的原因很多，在機組發生水汽品質異常時，要通過現象深入分析，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品質要求較高的設備，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現，確認水質異常后必須嚴格按照水汽質量異常3級處理原則進行處理，防止造成惡性事故。

（3） 應該對水汽系統總有機碳（TOC）含量進行定期檢測分析，為化學監督積累數據。

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

1 肖尚華.一起凝混床跑樹脂造成水汽品質惡化事故的處理［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，主要從事火力發電廠技術管理工作，email：suyong0415@163.com。