除鹽水箱出口電導(dǎo)率升高原因分析及處理

【摘? 要】在生產(chǎn)中除鹽水箱出水電導(dǎo)率升高經(jīng)常發(fā)生，針對(duì)這種現(xiàn)象通過計(jì)算和試驗(yàn)，排除了除鹽水箱進(jìn)水、水箱內(nèi)部腐蝕。主要原因是水箱密封不嚴(yán)密，特別是在冬季，二氧化碳溶解度高的情況下。

【關(guān)鍵詞】除鹽水;二氧化碳;溶解度

按照GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)要求，除鹽水箱出水電導(dǎo)率不超過0.4μs/cm。不少電廠制定的運(yùn)行規(guī)程對(duì)除鹽水箱出口電導(dǎo)率期望值，要求提高到不超過0.2μs/cm，但在生產(chǎn)中時(shí)常出現(xiàn)電導(dǎo)率間斷性運(yùn)行在0.2-0.4μs/cm區(qū)間的情況（這種現(xiàn)象以下稱為電導(dǎo)率超標(biāo)），有必要對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

1情況說明

華潤電力（常熟）有限公司鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)主要包括：雙介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器+反滲透+陽床和陰床+混床+除鹽水箱。系統(tǒng)進(jìn)水為經(jīng)過機(jī)加池和空氣擦洗濾池處理的長江水。

鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)設(shè)有3×2000m3除鹽水箱（11.5米），水箱的進(jìn)水、出水為共用管路，且均位于水箱底部。除鹽水箱長期使用液位差往三臺(tái)機(jī)組分設(shè)的凝補(bǔ)水箱（5.3米）供水。

在補(bǔ)給水系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，除鹽水箱入口電導(dǎo)率在0.08μS/cm以下，但經(jīng)過混合除鹽水箱存水后電導(dǎo)率出現(xiàn)明顯升高。2018年11月以來，3個(gè)除鹽水箱出水電導(dǎo)率超標(biāo)，超過0.2μS/cm，特別是冬季更加頻繁且有超過0.4μS/cm的趨勢。

2 原因分析

2.1除鹽水箱密封問題

（1）表計(jì)校核

19年4月8日采用在線儀表校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)裝置，對(duì)除鹽水泵出口母管上的在線pH表、電導(dǎo)率表進(jìn)行了檢測，符合DL/T677-2018《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》要求的合格率。

（2）水質(zhì)檢測

2019年4月投運(yùn)2號(hào)二級(jí)除鹽系統(tǒng)制水。現(xiàn)場采用在線儀表檢驗(yàn)裝置，對(duì)放置3個(gè)除鹽水箱出水進(jìn)行了檢測。1號(hào)除鹽水箱放置67小時(shí)后，電導(dǎo)率為0.221μS/cm，氫電導(dǎo)率0.231μS/cm，PH6.75;2號(hào)除鹽水箱放置24小時(shí)后，電導(dǎo)率為0.159μS/cm，氫電導(dǎo)率0.164μS/cm，PH6.88;3號(hào)除鹽水箱放置60小時(shí)后，電導(dǎo)率為0.177μS/cm，氫電導(dǎo)率0.186μS/cm，PH6.80;2號(hào)混床出水電導(dǎo)率為0.07μS/cm，氫電導(dǎo)率0.07μS/cm，PH7.35。

氫電導(dǎo)率略高于電導(dǎo)率，表明水中存在微量陰離子，常規(guī)陰離子包括HCO3-、Cl-、SO42-等。取#2混床出水，3個(gè)除鹽水箱中的除鹽水，進(jìn)行水質(zhì)檢測。水樣檢測結(jié)果見表1

通過1的數(shù)據(jù)看出，除鹽水箱及2號(hào)混床出水的各種離子和總有機(jī)碳含量都合格。目前除鹽水箱中水質(zhì)合格，現(xiàn)場檢測除鹽水箱PH<7。故判斷除了少量溶解空氣中的二氧化碳外，不存在其他外來污染物，由于除鹽水非常純凈，緩沖能力小，易受污染。一般情況下，放置時(shí)間越長，對(duì)電導(dǎo)率的影響越大，含有飽和二氧化他的除鹽水，電導(dǎo)率能夠達(dá)到0.88μS/cm。

自投產(chǎn)以來除鹽水箱使用聚丙烯氣液隔離浮球進(jìn)行隔絕空氣，除鹽水箱進(jìn)出水口、排污口安裝有濾網(wǎng)，運(yùn)行期間未有浮球丟失情況發(fā)生。

（3）運(yùn)行方式檢查

1、除鹽水箱出口母管僅有2個(gè)用戶：3臺(tái)機(jī)組凝補(bǔ)水箱（5.3米）和位于二樓的化驗(yàn)班（5米）。凝補(bǔ)水箱采用上進(jìn)下出運(yùn)行;停止機(jī)組凝補(bǔ)水箱補(bǔ)水后，除鹽水泵連鎖停運(yùn)并關(guān)門，故不存在倒流情況。化驗(yàn)班水龍頭未使用時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，不存在倒吸情況。

2、由于除鹽水箱和凝補(bǔ)水箱存在高度差（約5米），長期采用靜壓補(bǔ)水，待除鹽水箱水位低于5.5米時(shí)候，啟動(dòng)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)開始制水，往除鹽水箱中進(jìn)行補(bǔ)充除鹽水至11米左右。這就導(dǎo)致除鹽水箱存有一半的水，每次補(bǔ)充相當(dāng)于對(duì)存水的稀釋。見表2? 1號(hào)除鹽水箱液位和除鹽水母管電導(dǎo)率。

和大氣平衡時(shí)，水中二氧化碳（25℃）為0.43mg/L。水中二氧化碳發(fā)生部分電離生成H+、HCO3-、CO32-，由于此時(shí)除鹽水中溶解二氧化碳的量很少，可以視為無限稀釋溶液，按照科爾勞什（Kohlrausch）離子獨(dú)立移動(dòng)定律，除鹽水電導(dǎo)率可以按照公式2[2]進(jìn)行計(jì)算，公式中λ為各離子的極限摩爾電導(dǎo)率（S· cm2/mol），其在25℃下的取值如下

經(jīng)過計(jì)算可知，在25℃時(shí)，除鹽水中二氧化碳達(dá)到飽和時(shí)，電導(dǎo)率為0.88μS/cm，理論P(yáng)H為5.66。

氣體在水溶液中的溶解度隨溫度升高而降低，這種關(guān)系可以由克勞修斯-克拉柏龍方程[3]（Clausius-Clapyron equation）表示。見公式3

經(jīng)過對(duì)除鹽水箱溫度測算。每年1、2、3、11、12月水箱月平均溫度10℃左右，相應(yīng)二氧化碳溶解度2310mg/L;4至10月水箱月平均溫度30℃左右相應(yīng)二氧化碳溶解度12060mg/L。在不考慮氣壓的情況下（1）10℃除鹽水中二氧化碳含量2310×0.03%=0.693mg/L，（2）30℃除鹽水中二氧化碳含量1260×0.03%=0.378mg/L。

在故在運(yùn)行工況未進(jìn)行調(diào)整的情況下，表5中2019年4至10月未出現(xiàn)除鹽水箱電導(dǎo)率超過0.2μS/cm，而在1、2、3、11、12月，隨著氣溫的下降經(jīng)常性出現(xiàn)超過0.2μS/cm的情況。

2.2除鹽水箱防腐檢查

除鹽水箱采用碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部采用聚脲防腐涂層，設(shè)計(jì)使用壽命30年。在發(fā)生電導(dǎo)升高情況之后，對(duì)3個(gè)除鹽水箱逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)3個(gè)除鹽水箱內(nèi)壁防腐層有老化破損，內(nèi)壁上有銹蝕痕跡，經(jīng)過檢測水箱中含鐵量較低，見表1。

2.3樹脂檢測

在試驗(yàn)期間使用2號(hào)一級(jí)除鹽系統(tǒng)和2號(hào)混床。陽樹脂為001×7，陰樹脂為201×7，混床樹脂為001×7MB/201×7 MB，依照DL/T519-2014《發(fā)電廠水處理用離子交換樹脂驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)樹脂檢測全都符合要求。

3.結(jié)論

經(jīng)過對(duì)儀表校驗(yàn)、水質(zhì)檢查、系統(tǒng)排查及樹脂檢測，都未發(fā)現(xiàn)異常。確認(rèn)（1）除鹽水箱膠球密封不嚴(yán)，使空氣中二氧化碳等融入除鹽水中;（2）除鹽水箱防腐層有小面積點(diǎn)蝕現(xiàn)象;（3）鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)樹脂復(fù)合要求，混床出水水質(zhì)是合格的。依照表5 所述 1號(hào)除鹽水箱液位和除鹽水母管電導(dǎo)率關(guān)系以及二氧化碳在不同溫度下的溶解度確認(rèn)除鹽水箱脈沖式電導(dǎo)率波動(dòng)主要和二氧化碳的溶解多少有關(guān)，由于運(yùn)行時(shí)采用靜壓補(bǔ)水，每次只將一半的除鹽水泵出。導(dǎo)致水箱存水中二氧化碳升高，由于冬季幾個(gè)月平均溫度在10℃左右，致使冬季除鹽水箱存水二氧化碳溶解度更高，所以除鹽水母管電導(dǎo)率超過期望值0.2μS/cm。

3.1采取措施

（1）控制除鹽水箱存水量，降低除鹽水存放時(shí)間，特別是在冬季。

（2）運(yùn)行人員嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程要求，按章操作，認(rèn)真檢查，防止系統(tǒng)內(nèi)漏;檢修單位認(rèn)真負(fù)責(zé)，按圖施工。

（3）樹脂、再生試劑、活性炭等物資加強(qiáng)驗(yàn)收管理。

（4）定期補(bǔ)充、更換浮球。

（5）對(duì)除鹽水箱浮頂改造，對(duì)除鹽水箱呼吸器增加二氧化碳過濾裝置;防腐層修補(bǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王志奎、劉麗英、劉偉.化工原理（M）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社2010：189

[2] 錢洲亥.高純水的電導(dǎo)率和PH及內(nèi)冷水控制（J）.浙江電力.2004（3）：58-61

[3] 李培元、周伯青.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.2011：8-9

作者簡介：

俞衛(wèi)剛（1981—），本科，助理工程師。電話：13812803820，郵箱：164147724@qq.com

（作者單位：華潤電力（常熟）有限公司）