十八胺對機組TOC及汽水品質影響試驗研究

高廣清，周仲康

(1.安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234101;

（2.國網安徽省電力公司電力科學研究院，安徽 合肥 230601)

十八胺對機組TOC及汽水品質影響試驗研究

高廣清1，周仲康2

(1.安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234101;

（2.國網安徽省電力公司電力科學研究院，安徽 合肥 230601)

分析研究了采用十八胺對機組進行停用保護的相關影響，與常規的機組停用保護方法相比，采用十八胺進行停用保護的機組再次啟動后，熱力系統汽水中的TOC含量明顯高得多；機組從啟動到蒸汽品質合格的時間要更長，且熱力系統汽水氫電導率和TOC含量有關。

機組停用保護；十八胺；汽水品質；氫電導率

0 概述

多年來，國內有部分火力發電廠熱力設備采用十八胺進行停用保護。該停用保護工藝與以前采用的方法(如熱爐放水余熱烘干法)相比，具有保護范圍廣(不僅限于鍋爐停爐保護，而且保護整個熱力系統的所有管道和設備)、保護效果好、操作簡便等優點，在各種檢修機組和長期停備用機組上都得到很好應用。但是該方法在實際應用中也有一些不足之處，如水冷壁、汽包水側成膜的憎水性不好;機組再次啟動后為防止凝結水精除鹽樹脂被十八胺污染而造成的凝混床投運時間延遲;停用保護過程中如果操作不當會造成十八胺沉積于除氧器中或汽輪機葉片上，甚至造成十八胺堵塞給水泵濾網等現象。目前，國內關于十八胺在機組運行期間對汽水中TOC(total organic carbon，總有機碳)含量和氫電導率的影響研究較少，以下對某發電公司2×300 MW機組采用十八胺停用保護后再次啟動，十八胺對汽水中的TOC含量和氫電導率影響進行了試驗研究，并得出相應的結論。

1 十八胺的理化特性

十八胺(ODA)也稱十八烷基胺，屬于脂肪胺類，其分子式為CH3(CH2)16CH2NH2,白色蠟狀固體結晶，具有堿性；密度為860 kg/m3，凝固點為59.2 ℃，沸點為348.8 ℃，分解溫度在450 ℃以上；易溶于氯仿，溶于乙醇、乙醚和苯，微溶于丙酮，難溶于水。

十八胺加入熱力系統后在高溫下氣化，氣態十八胺隨蒸汽進入鍋爐、汽機及整個熱力系統，在設備和管道內表面形成一層良好的憎水性保護膜，防止水及空氣中的O2及CO2對金屬的腐蝕。采用十八胺保護的機組再次啟動時，熱力設備表面的成胺膜會隨著機組的運行而逐漸溶解(分解)。在高溫高壓的情況下，該分解產物會對熱力系統的汽水品質產生影響。

2 十八胺分解產物對汽水品質的影響

在高溫高壓下，十八胺會分解形成低分子化合物。當水中有溶解氧存在時這種分解會加強，甚至會形成CO2，其對汽水品質的影響如下。

(1) pH值：十八胺分解會導致水汽系統的pH值降低，不僅增加了系統的腐蝕，而且會增加水質堿化劑的用量。

(2) 電導率：盡管十八胺對水的電導率貢獻小或無貢獻，但當其分解為低分子化合物或CO2時，會導致氫電導率升高。

(3) CO2：十八胺在熱力系統高溫高壓下有可能分解為CO2，水汽系統中溶解的CO2會和NH3反應形成NH4HCO3。在凝結水精除鹽中，HCO3-會消耗陰離子交換樹脂的交換容量，導致樹脂失效快，再生頻繁。另外，NH4HCO3也會充當弱的再生劑，導致硅的漏出。

溶解的CO2會降低系統的pH值，增加腐蝕的危險性。碳酸氫鐵在水中可溶，造成腐蝕產物在系統里轉移、沉積；CO2會加劇流動，加速腐蝕。

3 試驗詳情

3.1 試驗機組概況

試驗機組為2000年投產的2臺300 MW亞臨界機組。鍋爐型式：亞臨界、一次中間再熱、自然循環燃煤汽包爐。汽輪機型式：單軸、雙缸、雙排汽、高中壓合缸、低壓缸雙流程。輔機型式：3級高壓加熱器、4級低壓加熱器和1個除氧器。

3.2 機組十八胺停用保護基本情況

保護范圍：1號和2號機整個熱力系統，包括給水管道、高低加、鍋爐本體(省煤器、水冷壁、汽包、過熱器、再熱器)、汽機本體(高、中、低壓缸)、凝汽器、除氧器及所有汽水管道。每臺機組加藥量約為400 kg十八胺；加藥時間為60 min左右；加藥結束至機組停運時間為1-2 h。

3.3 試驗情況簡介

該公司1，2號機組分別于2015-05-22和2015-06-23進行了十八胺停用保護后的首次啟動。

1號機組啟動情況：2015-05-22T17:45進行機組冷態沖洗；5月23日02:00 1號爐點火，10:10大機沖轉，16:00機組并網，20:35投運在線化學儀表，21:30投運 1號機組精除鹽。

2號機組啟動情況：2015-06-23T16:00進行機組冷態沖洗；6月24日04:40進行機組的熱態沖洗，06:00爐點火進行升溫升壓，13:20大機沖轉，18:00機組并網，23:20解列；6月25日04:08機組重新并網，06:40機組負荷200 MW，08:50機組負荷236 MW，09:30機組負荷220 MW，09:50投在線化學儀表，09:55 2號機組精除鹽投運。

3.4 機組啟動期間熱力系統參數變化分析

3.4.1 TOC含量變化情況

機組啟動過程中，在不同的啟動階段，如冷態沖洗、熱態沖洗、鍋爐點火、汽機沖轉、并網、帶負荷、升負荷等，對熱力系統的各取樣點按一定的時間間隔進行人工取樣并分析其TOC含量，直至機組的汽水品質合格時停止人工取樣。試驗中TOC含量如圖1，2所示。

圖1 1號機組啟動及正常運行期間熱力系統TOC含量比對

圖2 2號機組啟動及正常運行期間熱力系統TOC含量比對

1號機組自5月23日10:10進行大機沖轉至5 月26日01:00過熱蒸汽氫電導率合格為止，共取樣14次。圖1中，啟動期間TOC含量平均值是14次分析結果的平均值；正常運行期間TOC含量平均值是6次分析結果的平均值。

2號機組自6月23日16:00進行冷態沖洗至6 月26日16:55過熱蒸汽氫電導率合格為止，共取樣16次。圖2中，啟動期間TOC含量平均值是16次分析結果的平均值；正常運行期間TOC含量平均值是6次分析結果的平均值。

由圖1，2可以看出：1，2號機啟動期間，熱力系統中TOC含量最高值要遠高于正常運行時TOC含量;啟動期間TOC含量平均值約為正常運行時TOC含量平均值的4-7倍。

3.4.2 氫電導率變化情況

試驗中的氫電導率數值(凝結水、精除鹽出水、省煤器入口及過熱蒸汽)采用抄表統計。機組啟動期間，為防止十八胺對離子交換樹脂的污染，熱力系統的在線電導率表只有在系統的十八胺含量小于0.5 mg/L才投運，在線化學儀表電導率顯示值如圖3，4所示。

圖3 1號機組運行期間熱力系統氫電導率含量比對

圖4 2號機組運行期間熱力系統氫電導率含量比對

由圖3、圖4可以看出，機組啟動期間熱力系統的氫電導率最高值要遠高于正常運行期間的氫電導率值;機組啟動期間熱力系統的氫電導率平均值約為正常運行期間的氫電導率平均值的5-16倍。

4 氫電導率與TOC含量關系

1，2號機啟動期間熱力系統TOC含量變化與氫電導率變化情況如圖5，6所示。

由圖5和圖6可以看出：1，2號機組從啟動至蒸汽品質合格期間，熱力系統的TOC含量和氫電導率均整體呈下降趨勢，且兩者下降趨勢基本一致。熱力系統汽水氫電導率和TOC含量有一定的關系，當TOC含量較高時，其對應的氫電導率也較高;當TOC含量較低時，其對應的氫電導率也較低。

4.1 汽水品質合格所需時間

為防止十八胺對離子交換樹脂的污染，只有當凝結水中的十八胺含量小于0.5 mg/L時，才允許熱力系統的凝結水精除鹽裝置投運。隨著啟動過程中系統溫度和壓力的升高，當達到其分解溫度時，十八胺及其形成的膜會逐漸分解，分解產物對熱力系統的汽水品質會造成一定的影響。熱力系統中由于十八胺的存在(殘存或溶解)所造成的凝結水精除鹽投運時間推遲以及十八胺的分解，造成了過熱蒸汽的氫電導率在啟動后較長的時間內才能合格。

圖5 1號機組十八胺保護后啟動期間熱力系統TOC含量和氫電導率變化

圖6 2號機組十八胺保護后啟動期間熱力系統TOC和氫電導率變化

如，1號機于5月22日17:45冷態沖洗，5 月23日10:10大機沖轉，16:00機組并網，5月 26日01:00過熱蒸汽氫電導率(0.148 μs/cm)合格；2號機于6月23日16:05冷態沖洗，6月24 日13:20大機沖轉，18:00機組并網，6月26日16:55過熱蒸汽氫電導率合格(0.145 μs/cm)。

從試驗的2臺采用十八胺停用保護的機組來看，從機組啟動到過熱蒸汽氫電導率合格，1號機耗時約79 h，2號機耗時約72 h。而同類型的停用機組如果采用常規的方法(如熱爐放水余熱烘干法)進行保護，一般耗時為24-48 h。從機組并網到過熱蒸汽氫電導率合格，采用十八胺停用保護的1號機耗時約57 h，2號機耗時約47 h，比GB/T 12145—2008要求的8 h分別長49 h和39 h。

4.2 凝結水精除鹽降低熱力系統TOC含量的作用

為找出機組啟動期間凝結水精除鹽裝置的投運對熱力系統汽水品質的影響，對2號機組的凝結水精除鹽混床進行了試驗，試驗結果如表1所示。

由表1數據可以看出：凝結水精除鹽裝置對TOC去除率和其進水中的TOC含量有一定的關系。在機組啟動過程中，當凝結水中的TOC含量較高時，凝結水精除鹽裝置對TOC去除率也較高，凝結水精除鹽裝置的及時投運對于快速降低系統中的TOC含量有較明顯效果；當凝結水中的TOC含量不高時，凝結水精除鹽裝置對TOC去除率也普遍不高。

表1 凝結水精除鹽進出水TOC含量及去除率

5 結束語

通過對某公司2臺300 MW十八胺停用保護機組再次啟動期間及正常運行階段熱力系統中TOC含量和氫電導率進行查定，得出如下結論。

(1) 十八胺停用保護機組再次啟動，熱力系統中TOC含量及氫電導率要比其正常運行時高得多。

(2) 熱力系統中汽水氫電導率和其中的TOC含量有一定的關系，十八胺停用機組再次啟動期間熱力系統中汽水TOC和氫電導率的變化趨勢基本一致。當系統的TOC含量較高時，其對應的氫電導率也較高；當系統的TOC含量較低時，其對應的氫電導率氫電導率也較低。

(3) 同采用“熱爐放水、余熱烘干”方法的機組相比，十八胺停用機組再次啟動至熱力系統汽水氫電導率合格時間要長24-48 h。

(4) 采用十八胺停用保護的機組再次啟動時，快速降低熱力系統TOC含量的有效途徑是及時投入凝結水精除鹽裝置。凝結水精除鹽裝置對TOC去除率和其進水中的TOC含量有關，進水TOC含量較高時，凝結水精除鹽裝置對TOC去除率也較高；反之亦然。

1 聞人勤，丁桓如，尹鐵路，等．熱力設備純十八胺停運保護技術[J]．中國電力，2000，33(4）：23-25.

2016-07-03。

高廣清(1974-)，男，助理工程師，主要從事熱力發電廠化學監督、化學設備運行與檢修管理工作，email：551920026@qq.com。

周仲康(1972-)，男，高級工程師，主要從事熱力發電廠化學監督管理及研究工作。