火電廠氫電導率超標的原因分析

姚帆

摘要：火力電廠氫電導率上升時，水汽中含鹽量隨之增加，雜質若在鍋爐高熱負荷區域析出成垢，便可引發垢下腐蝕。本文對火力發電廠氫電導超標的原因進行了分析，并提出了相應的處理方法。

關鍵詞：火電廠；氫電導率；陰離子；水處理

一、引言

所謂氫電導率，就是將檢測水樣先通過一個陽離子交換柱，水樣中的陽離子被離子交換樹脂中的氫交換，通過交換柱的水樣留有陰離子和交換下來的氫離子，然后測定電導率。鍋爐水汽系統氫電導率（CC）是衡量熱力系統水汽品質的重要指標，它能夠準確反映鍋爐水汽系統中陰離子雜質質量濃度的變化。氫電導率越大，表明水汽對熱力設備的腐蝕和危害程度也越大。當氫電導率上升時，預示著蒸汽中雜質的質量濃度增加，雜質若在鍋爐高熱負荷區域析出成垢，便可引起垢下腐蝕。當水汽中酸根離子尤其是氯離子或某些低分子有機酸根的質量濃度較高時，由于堿化劑氨的分配系數遠高于酸根離子，在汽輪機低壓缸初凝區，初凝水中氨質量濃度較低而無法起到調節PH作用，這將導致初凝水PH降低而引發金屬基體的酸性腐蝕。同時，在汽輪機蒸汽初凝區，由于蒸汽中的水滴對葉片等部位的沖刷作用更加快了腐蝕過程。因此，有必要盡快對水汽系統氫電導率超標的原因進行分析。

二、原因分析

1、水汽中陰離子的影響

在低溫取樣中，氫電導率測量是被測水樣經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，不在電導中反應。因此測量氫電導率可直接反映水中雜質陰離子的總量。鍋爐水汽中，陰離子質量濃度越高，氫電導率越大。陰離子質量濃度的越低，影響值越小，幾乎可以忽略不計。

2、水汽中總有機碳（TOC）影響

TOC是綜合反應水汽中有機物質量濃度的指標。有機物在熱力設備高溫高壓的條件下，會逐漸分解產生低分子的的有機物（HCOOH、CH3COOH）和二氧化碳，并與水汽中的氨反應生成HCOONH4、CH3COONH4、（NH4）2CO3等。當含有低分子有機物的水汽樣品經過氫型強酸陽離子交換樹脂時，會發生下述反應：

HCOONH4+RH=RNH4+HCOOH

CH3COONH4+RH=RNH4+CH3COOH

（NH4）2CO3+2RH=2RNH4+H2CO3

根據反應的結果，表明水汽樣品中總有機碳質量濃度越高，氫電導率越大，同時對熱力設備的腐蝕和危害程度也越大。

3、水汽中可溶性氣體二氧化碳和氧氣對氫電導率的影響

火力發電廠鍋爐水汽系統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生成（NH4）2CO3，其對氫電導的測量影響很大。二氧化碳的主要來源一方面是隨機組補充水帶入，或是真空系統泄露，漏入空氣。另一方面是有機物在高溫高壓下的分解產生。若補給水處理工藝無去除有機物工藝設備，單靠離子交換，則難以有效去除有機物，導致補給水TOC質量濃度明顯偏高。機組在供熱工況下，高補水率運行，使得高有機物質量濃度的補給水進入熱力系統，直接影響熱力系統的水汽。

同時，水汽中的氧氣以及碳酸還可能在離子交換柱內形成氣泡。氣泡不僅會使水樣在流經氫型強酸陽離子交換樹脂時發生偏流和短路，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散釋放，并使得測量結果偏高，影響氫電導率的測量準確性。同時氣泡在交換柱內會發生移動，并導致樹脂在交換柱內發生亂層現象，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生逆交換，并使得測量結果偏高，影響氫電導率的測量準確性。

4、爐前給水加氨量大的的影響

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

5、機組補水量偏大的影響

當機組補水量增大時，會導致整個水汽系統中的可溶性氣體（氧氣和二氧化碳）增大，進而導致水汽系統氫電導率超標。

6、氫型強酸陽離子交換柱的影響

對于某些電廠，水汽樣品氫電導率的在線測量采用上向流系統，即：水樣自下而上流過氫型強酸陽離子交換柱，水樣流量對氫電導率測量會產生明顯的影響。當水樣流量較大，即流速偏大時，就會將交換柱內的樹脂托起，并可能使交換柱內的樹脂處于運動狀態，這樣就會導致交換柱內的樹脂亂層，即交換柱內下部失效樹脂會移動到交換柱上部而發生逆交換，從而導致氫電導率測量結果偏大。

三、解決方案

水汽樣品的氫電導率監督指標是綜合反映熱力系統水汽品質的重要指標，氫電導率越大，表明水汽對熱力設備的腐蝕和危害程度也越大。通過上述對火力發電廠氫電導率超標原因的綜合分析，提出以下幾點解決方案：

1、蒸汽氫電導率超標直接影響機組安全經濟運行，應采取加開連排的措施盡快將蒸汽品質降至合格。氫電導率超標主要是由于氨離子濃度高引起的，給水加氨量調整不當是導致氨離子質量濃度高的直接原因。為確保機組蒸汽氫電導率達標，爐前給水的PH值應控制在9.0-9.2，并盡量低限運行，連排開度應控制在5%以上。

應加強化學監督作用，加強對化學人員培訓，將化學儀表、加藥設備等納入正常管理，落實人員責任，確保機組安全運行。

水汽樣品的氫電導率受到機組補水量，可溶性氣體含量的影響，建議利用機組檢修機會，對真空系統的密閉性進行檢查。對于有凝汽器的機組而言，可以對凝汽器內補水噴嘴進行改進，使其能夠滿足目前的補水量要求。

氫型強酸陽離子交換柱內水樣流量大，建議對交換柱內的水流量進行控制，防止樹脂出現移動和樹脂層亂層現象，或對氫電導率測量的離子交換柱系統進行改造，采用下向流測量。并在更換樹脂的過程中避免樹脂中有空氣存在。

參考文獻：

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