某350MW供熱機組水汽氫電導率異常原因查定及處理

劉楊惠珍

摘 要：針對某電廠運行過程中出現的水汽氫電導率異常情況，通過儀器儀表聯用，分析水汽脫氣氫電導率、痕量陰離子和TOC含量的變化，快速查定出是有機物進入機組熱力系統，在高溫、高壓介質中分解成甲酸乙酸，造成氫電導率超標，并且查找到異常原因是超濾保護液甘油回收至鍋爐補給水處理系統所致，最終查定和處理了由此引起的熱力系統水汽質量劣化問題。

關鍵詞：水汽質量;脫氣氫電導率;有機物

中圖分類號：TM621 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）27-0072-03

Abstract：In view of the abnormal water vapor hydrogen conductivity during the operation of a power plant， the technicians analyzed the changes of water vapor degassed hydrogen conductivity， trace anions and TOC content through the combination of instruments and meters，and quickly identified that organic matter entered the thermal system， then they resolved into formic acid and acetic acid in high temperature and high-pressure medium， resulting in the excessive hydrogen conductivity. In addition， it is found that the glycerin protection liquid of UF was recovered to the boiler make-up water treatment system， resulting in the excessive organic content of demineralized water，and finally the deterioration of steam quality caused by the thermal system was determined and disposed.

Keywords：water-steam quality; degassed hydrogen conductivity; organic matter

氫電導率可靈敏地反映熱力系統水汽品質，是火力發電廠水汽質量監督的一項重要指標[1]。當氫電導率超標時，機組可能發生腐蝕、結垢和積鹽等危害[2]。如果氫電導率表顯示超標，其可能原因有在線化學儀表不準確、取樣管路污染和進空氣、離子交換柱樹脂失效和陰離子含量偏高等，通過一些儀器儀表的聯用可直接分析和查定引起氫電導率升高的原因，針對性地快速、高效地解決水汽質量劣化的問題。

1 氫電導率異常的現象

某供熱電廠2號機組為350 MW超臨界汽包爐，在運行過程中出現蒸汽氫電導率緩慢上升，最終超出GB/T 12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》規定值（≤0.10 μS/cm），水汽氫電導率監測數據如表1所示，水汽中鈉、硅、鐵等含量均無異常。

2 原因分析與排查

2.1 在線氫電導率表的排查

當氫電導率超標時，首先要排除由于在線化學儀表不準確造成的誤判。經過現場排查，水汽取樣系統管路嚴密性良好，水樣溫度、流量正常，氫電導率離子交換樹脂運行狀況符合要求。然而，使用標準氫電導率表進行校驗發現，省煤器進口的在線氫電導率表示值偏低，但實際值已經超標，其他水樣在線氫電導率表正常，比對結果如表2所示。

2.2 脫氣氫電導率檢測及分析

當水汽系統中含有CO2時，會造成氫電導率值“虛高”，從而干擾了對有害雜質陰離子含量的判斷[3]。脫氣電導率儀將水樣先經過陽離子交換柱，再通過脫氣裝置除去水樣中溶解的CO2，測得脫氣后水樣的氫電導率即為脫氣氫電導率[4]，可更真實地反映出氯離子、硫酸根等雜質陰離子對氫電導率的貢獻。采用脫氣電導率儀對上述水樣同時進行脫氣氫電導率檢測，檢測數據如表3所示。凝結水氫電導率和脫氣氫電導率差值很大，脫氣氫電導率滿足GB/T 12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》規定值（≤0.200 μS/cm），說明造成凝結水氫電導率升高的原因是CO2的存在。由表1可知，凝結水的氫電導率呈規律性波動，經排查，該電廠深度調峰依靠降低凝汽器真空度和減少燃煤量，由于真空度嚴密性不合格導致漏入空氣造成凝結水氫電導率規律性波動。省煤器進口、主蒸汽、再熱蒸汽的脫氣氫電導率仍然超標，說明仍有雜質離子存在水汽系統中。

2.3 痕量陰離子檢測及分析

除了無機離子的污染之外，水汽系統中的有機物在高溫高壓條件下會分解為低分子有機酸和二氧化碳，引起氫電導率升高[5]。對2號機組水汽系統和除鹽水取樣進行離子色譜痕量陰離子（氯離子、硫酸根、硝酸根、甲酸、乙酸）和TOC檢測，檢測結果如表4所示，結果顯示，無機陰離子無明顯變化，低分子有機酸甲酸也無明顯變化，而乙酸隨蒸汽壓力和溫度的升高不斷增大，有機物在高溫高壓條件下的分解規律與甲酸、乙酸的熱穩定性有關，乙酸的熱穩定性遠高于甲酸，甲酸在質量到達某一值后分解為CO2和H2O，乙酸則隨溫度和壓力的升高不斷增大[6]，表4中的甲酸乙酸變化趨勢符合上述規律。分析表3各蒸汽脫氣氫電導率與標準氫電導率的差值，隨溫度壓力的升高不斷增大，說明CO2含量不斷增大，間接反映出蒸汽氫電導率的升高是由有機物引起的。檢測除鹽水箱出口TOC含量最高至363.9 μg/L，超出GB/T 12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》規定值200 μg/L，可判斷本次氫電導率異常是由于補給水有機物含量超標引起的。

2.4 補給水有機物來源的排查

2.4.1 尿素溶液輸送系統排查。該電廠尿素溶液制備系統于10月16日下午正式投運，尿素罐溶解水源取自凝結水泵出口，采用兩路蒸汽加熱（輔汽聯箱和工業蒸汽），疏水回收至尿素系統疏水箱，其排污與生活污水排水管路匯合回收至原水池。對尿素系統進行排查，各閥門嚴密且系統連接無誤，排除了尿素溶液泄露的可能性。

2.4.2 水源水質排查。因除鹽水箱TOC含量超標，取該電廠水源（污水處理廠來中水）水樣檢測，并查閱近一年水源水質分析報告，具體數據如表5所示，由表5可知近一年水源水質未出現明顯變化，可排除因水源水質波動引起的補給水TOC含量高。

2.4.3 鍋爐補給水處理系統排查。該電廠鍋爐補給水處理系統采用的是超濾+反滲透+二級除鹽處理工藝，制得的除鹽水儲存在除鹽水箱。排查鍋爐補給水處理系統的水源（中水處理后的清水池出水）有機物含量，與中水原水池和該電廠水源（污水處理廠來中水）比對，結果如表6所示，發現清水池和中水原水池有機物含量遠超該電廠水源水，可知中水處理系統被有機物污染。經查看中水處理系統運行無異常，但10月17日補給水處理系統更換了一套新的超濾設備，該電廠的超濾反洗回收水收集至補給水回用水池，最終返回中水處理系統原水池，故取鍋爐補給水回用水池水檢測COD含量為6 434 mg/L、TOC含量為2 378 mg/L，可判斷中水原水池的污染來源為補給水回用水池。新投運的超濾設備運行正常，但工作人員在更換超濾設備時對超濾膜元件進行水沖洗并將沖洗水排入鍋爐補給水回用水池，因該電廠超濾膜元件保護液含有甘油，故取回用水池、清水池出水、原水池、污水處理廠來中水水樣檢測甘油含量，具體數據如表7所示。由表7可知該電廠水源水樣未檢出甘油，回用水池含有大量甘油進入中水處理系統，在清水池出水仍含有少量甘油最終進入鍋爐補給水系統。鍋爐補給水預處理系統和二級除鹽系統不能有效除去甘油，從而導致除鹽水TOC含量超標。有機物隨除鹽水進入機組熱力系統，隨溫度、壓力的升高逐步分解生成甲酸、乙酸、二氧化碳及其他離子，導致機組水汽氫電導率超標。

3 處理建議

排空已經污染的除鹽水箱，重新制備合格除鹽水，將新超濾膜元件沖洗水回收至工業廢水處理系統，不再回收至中水處理系統，再次檢測鍋爐補給水處理系統清水池水樣的COD含量為3.11 mg/L，甘油未檢出，混床出水的TOC含量為65.0 μg/L，機組熱力系統水汽氫電導率逐步降低，最終達到合格。特提出以下建議。

①除鹽水泵出口安裝在線TOC檢測儀，防止有機物含量超標的除鹽水進入機組熱力系統。

②加強對在線化學儀表的維護，保證在線儀表水樣流量穩定和溫度正常，執行高溫取樣架的定期排污工作，按時進行在線化學儀表校驗工作，確保在線儀表的準確性。

③凝汽器真空系統漏入空氣時應及時查找漏氣點并有效處理，避免因凝結水氫電導率“虛高”造成對水汽質量的誤判。

④含油和有機物含量較高的廢水應集中單獨處理，不應回用至鍋爐補給水處理系統。

4 結語

本次該電廠氫電導率異常的原因為超濾保護液甘油回收至鍋爐補給水處理系統，導致除鹽水有機物含量超標，最終進入熱力系統造成水汽質量劣化。通過對脫氣電導率儀、離子色譜儀和總有機碳分析儀的聯用能夠快速準確地查定氫電導率異常的原因，有效處理，避免其他原因的誤導而延誤時間導致氫電導率長時間超標造成機組非停，保障機組安全、經濟、穩定運行。

參考文獻：

[1] 曹杰玉.火力發電機組水汽系統氫電導率的測量[J].熱力發電，2003，32（11）：84-87.

[2] 中國電力企業聯合會.火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量：GB/T 12145—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[3] 張維科，梁建民，高文寬.脫氣氫電導率評價水汽質量的可行性[J].熱力發電，2014，41（12）：98-100.

[4] 中國電力企業聯合會.發電廠純水脫氣氫電導率在線測量方法：DL/T 1602—2016[S].北京：中國電力出版社，2017.

[5] 金緒良，李永立，王應高，等.電廠水汽系統有機物含量對氫電導率影響試驗研究[J].工業水處理，2016，36（12）：67-69.

[6] 鐘杰，曹順安.發電機組水汽系統有機物熱分解規律研究[J].熱力發電，2019，48（4）：55-59.