某電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)漏樹脂情況分析

◎蔡思奇 周卓茜

一、前言

凝結(jié)水精處理是使用精處理技術(shù)和設(shè)備對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行過濾和除鹽處理，以除去凝結(jié)水中由于凝汽器泄漏、水汽系統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物帶入以及補(bǔ)給水帶入的溶解性鹽類、金屬腐蝕產(chǎn)物和SiO2等，防止這些雜質(zhì)和溶解鹽類隨給水進(jìn)入熱力設(shè)備，在系統(tǒng)中沉積引起設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕。投入凝結(jié)水精處理系統(tǒng)之后，由于水汽品質(zhì)得到改善，能夠有效降低機(jī)組啟動(dòng)時(shí)水汽質(zhì)量達(dá)到合格值的時(shí)間，更快的使汽水品質(zhì)達(dá)到機(jī)組沖轉(zhuǎn)要求，加快了機(jī)組啟動(dòng)的速度。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)常使用的是過濾器及高速混床系統(tǒng)，通常使用的離子交換樹脂為高分子有機(jī)化合物，在高溫高壓下會(huì)分解產(chǎn)生低分子有機(jī)酸，如甲酸及乙酸等，鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)內(nèi)的樹脂通常很難進(jìn)入到給水系統(tǒng)，但是凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的裝置因?yàn)榫驮诮o水系統(tǒng)之內(nèi)，因此一旦出現(xiàn)事故發(fā)生泄漏，很容易進(jìn)入給水系統(tǒng)。高速混床內(nèi)的樹脂如果泄漏進(jìn)入給水系統(tǒng)，會(huì)隨著給水系統(tǒng)進(jìn)入鍋爐，因?yàn)榻o水系統(tǒng)不存在能夠攔截樹脂的裝置，進(jìn)入到鍋爐后會(huì)導(dǎo)致水汽質(zhì)量下降、增加水量和熱量損失及管壁腐蝕，可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐爆管。因此需要密切關(guān)注樹脂泄露情況，時(shí)刻關(guān)注高速混床內(nèi)樹脂高度及進(jìn)出口差壓，出現(xiàn)問題及時(shí)處理。

二、系統(tǒng)概況

本項(xiàng)目為3×135MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套3×436t/h超高溫亞臨界煤氣鍋爐，因此每臺(tái)機(jī)組配備一套凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，保證給水及蒸汽品質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)每套系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理凝結(jié)水正常流量為260t/h，設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa，設(shè)計(jì)高速混床進(jìn)水溫度≯50℃；每臺(tái)機(jī)組的過濾器按1×100%設(shè)計(jì)，高速混床按2×100%設(shè)計(jì)，3臺(tái)機(jī)組公用兩套體外再生系統(tǒng)，再生系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)壓力值為0.65MPa。全套裝置由前置過濾器、混床、體外再生裝置、水樣分析和控制等部分組成，此外，每臺(tái)機(jī)分別設(shè)有前置過濾器旁路、高速混床旁路和凝結(jié)水精處理系統(tǒng)大旁路。

凝結(jié)水精處理主要系統(tǒng)流程如下圖：

凝結(jié)水精處理采用的樹脂為GRAVER（美國）生產(chǎn)的中壓凝結(jié)水精處理專用超凝膠型均粒樹脂，陽（H型）、陰（OH型）樹脂體積比1：1。

三、凝結(jié)水精處理調(diào)試過程中漏樹脂情況簡介

在本項(xiàng)目的調(diào)試過程中，出現(xiàn)了數(shù)次樹脂泄漏的情況，一部分出現(xiàn)在再生裝置，一部分出現(xiàn)在高速混床裝置。出現(xiàn)在再生裝置的樹脂泄漏事件雖然不會(huì)進(jìn)入給水系統(tǒng)從而進(jìn)入鍋爐，但是由于樹脂泄漏導(dǎo)致樹脂量減少及再生效果變差等情況仍會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對(duì)于凝結(jié)水的處理量出現(xiàn)下降，增加運(yùn)行及維護(hù)成本，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。高速混床裝置的樹脂泄漏就很有可能進(jìn)入到給水系統(tǒng)，從而進(jìn)入鍋爐導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的后果，因此必須慎重對(duì)待。

1.樹脂填裝過程中出現(xiàn)的漏樹脂。

2020年9月6日，1號(hào)陰樹脂再生罐及1號(hào)陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的樹脂均已填裝至設(shè)計(jì)高度，經(jīng)過反洗平整后，根據(jù)廠家要求開始對(duì)樹脂進(jìn)行水沖洗，反洗過程中無任何異常，但是在正洗過程中，通過罐體窺視窗觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的樹脂高度出現(xiàn)了下降的情況。剛開始現(xiàn)場(chǎng)人員都以為是樹脂在沖洗過程中被壓實(shí)了，并沒有對(duì)此有過多關(guān)注，但是繼續(xù)沖洗大約半小時(shí)后，觀察樹脂界面發(fā)現(xiàn)仍存在下降情況，出現(xiàn)這種情況之后，初步判斷可能出現(xiàn)了樹脂泄漏情況，隨即我們便停止了沖洗，開始查找出現(xiàn)這種情況的原因。因?yàn)槭窃谡催^程中出現(xiàn)的樹脂高度下降，基本可以排除因陽再生兼樹脂貯存罐上部管道及閥門原因?qū)е碌臉渲孤?/p>

陽再生兼樹脂貯存罐底部樹脂泄漏的途徑只有通過底部樹脂出口管道及水帽泄漏兩種情況。剛開始懷疑陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口閥狀態(tài)不正常，該閥門可能不嚴(yán)密導(dǎo)致正洗過程中樹脂從樹脂出口管漏走，但是檢查后發(fā)現(xiàn)陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口閥后管道上的閥門均在關(guān)狀態(tài)，此路管道應(yīng)該基本沒有水流量，即使存在樹脂泄漏情況，泄漏量應(yīng)當(dāng)也較小。檢查陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口閥開關(guān)狀態(tài)均正常，動(dòng)作到位。同時(shí)在樹脂輸送管道取樣口排水未發(fā)現(xiàn)明顯的樹脂，排除了陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口管道泄漏這一可能性。

排除掉上一種可能之后，已經(jīng)可以確定樹脂是從底部水帽處漏走的，因?yàn)橹霸谶M(jìn)行正洗，樹脂應(yīng)該是順著排污管道到達(dá)了廢水樹脂捕捉器。排水溝未發(fā)現(xiàn)樹脂，廢水樹脂捕捉器應(yīng)當(dāng)發(fā)揮作用攔截了泄漏的樹脂，打開廢水樹脂捕捉器底部排污閥后，馬上有樹脂流出，如下圖：

確認(rèn)樹脂泄漏的原因及途徑之后，只能進(jìn)入陽再生兼樹脂貯存罐檢查水帽，確認(rèn)出現(xiàn)故障的水帽后進(jìn)行處理，將1號(hào)陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的陽樹脂轉(zhuǎn)移至樹脂分離罐，然后將罐體水排空后打開人孔門，通風(fēng)后進(jìn)入罐體進(jìn)行檢查。經(jīng)過對(duì)罐體內(nèi)水帽逐個(gè)的仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)水帽的墊片安裝位置不正，導(dǎo)致這兩個(gè)水帽密封不嚴(yán)，陽樹脂在沖洗時(shí)從這兩個(gè)水帽底部漏到了陽再生兼樹脂貯存罐下部排放管道，從而進(jìn)入到了廢水樹脂捕捉器，將這兩個(gè)水帽墊片重新完好之后，將陽樹脂從樹脂分離罐輸送回陽再生兼樹脂貯存罐，再次進(jìn)行正沖洗，沖洗約半小時(shí)后，樹脂高度未發(fā)生下降，樹脂無泄漏。

2.高速混床運(yùn)行過程中的漏樹脂。

2020年10月08日，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)組的2號(hào)高速混床樹脂捕捉器進(jìn)出口差壓在運(yùn)行過程中逐漸增大，高速混床出水流量也持續(xù)降低。因?yàn)榇藭r(shí)尚未觸發(fā)混床差壓保護(hù)將2號(hào)高速混床切除，手動(dòng)將運(yùn)行混床切換至1號(hào)高速混床，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)2號(hào)高速混床內(nèi)樹脂面高度降低，上部窺視窗已無法觀察到樹脂。懷疑樹脂出現(xiàn)泄漏，擔(dān)心樹脂進(jìn)入給水系統(tǒng)，將給水泵入口濾網(wǎng)拆開檢查，雖然此濾網(wǎng)無法攔截樹脂，但如果樹脂大量進(jìn)入給水系統(tǒng)此處應(yīng)能明顯的觀察到樹脂，所幸在此未發(fā)現(xiàn)樹脂。樹脂應(yīng)當(dāng)被樹脂捕捉器內(nèi)的濾網(wǎng)成功攔截，如此才會(huì)導(dǎo)致樹脂捕捉器進(jìn)出口差壓升高。

將3號(hào)機(jī)組2號(hào)高速混床出水管上壓力表拆開后發(fā)現(xiàn)有樹脂流出，隨后將樹脂捕捉器排污管解開后有大量樹脂流出，確認(rèn)是因?yàn)?號(hào)高速混床底部水帽出現(xiàn)問題導(dǎo)致樹脂泄漏，將2號(hào)高速混床內(nèi)樹脂轉(zhuǎn)移至1號(hào)樹脂分離罐，然后將樹脂捕捉器及出水管道內(nèi)的樹脂沖洗干凈并收集至樹脂桶內(nèi)。將2號(hào)高速混床內(nèi)水排空后打開人孔門，通風(fēng)后進(jìn)入罐體內(nèi)部檢查，逐一檢查后發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)水帽的墊片不合規(guī)格，墊片有一側(cè)偏薄導(dǎo)致水帽安裝完成后有縫隙，樹脂在運(yùn)行過程中從縫隙流入到樹脂捕捉器。將這兩個(gè)水帽的墊片更換后，重新將樹脂輸送回2號(hào)高速混床，再次投運(yùn)運(yùn)行一天后，觀察樹脂高度及樹脂捕捉器進(jìn)出口差壓無明顯變化，樹脂無泄漏。

高速混床在投入備用前會(huì)根據(jù)情況進(jìn)行一次混脂，從底部進(jìn)氣混合后快速進(jìn)水將樹脂壓實(shí)，這是因?yàn)闃渲斔瓦^程中可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，原先在陽再生兼樹脂貯存罐已經(jīng)混合好的樹脂在進(jìn)入高速混床后又出現(xiàn)了分層情況，故而會(huì)在樹脂輸送完成后再進(jìn)行一次混脂。在本項(xiàng)目的高速混床混脂過程中，出現(xiàn)過一次輕微漏樹脂情況。由于本項(xiàng)目高速混床窺視窗設(shè)計(jì)較小，位置較高，因此在混脂前的排水過程沒有控制好，罐體剩余水量較多，導(dǎo)致進(jìn)氣混脂時(shí)有水從排氣管流出并帶出了一點(diǎn)樹脂。幸好現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)問題后馬上停止混脂并關(guān)閉了排氣閥，泄漏的樹脂量很小。

高速混床頂部也是設(shè)計(jì)有水帽的，但是水帽的間距較大，并不能攔截樹脂，所以才導(dǎo)致了此次事件的發(fā)生，如果操作不當(dāng)，將高速混床進(jìn)水閥打開了，那么后果就比較嚴(yán)重了，樹脂就會(huì)進(jìn)入凝結(jié)水管道，從而最終進(jìn)入到鍋爐引發(fā)之前描述的一系列后果，筆者同事參與的某個(gè)項(xiàng)目就因樹脂漏入鍋爐導(dǎo)致了水冷壁爆管。事后我們拆開高速混床人口門進(jìn)入檢查，發(fā)現(xiàn)有不少樹脂進(jìn)入了混床頂部的隔板，無法通過正常進(jìn)水及沖洗來排出，只好將頂部水帽拆除后將樹脂沖下來。事后我們嚴(yán)格規(guī)定了放水量一定要到樹脂上方20cm左右才能進(jìn)行進(jìn)氣混脂，同時(shí)投運(yùn)前的所有操作不得打開高速混床的進(jìn)水閥，后續(xù)的運(yùn)行過程中未出現(xiàn)此問題。

3.再生過程中的漏樹脂。

2021年2月份，運(yùn)行人員在對(duì)精處理的樹脂進(jìn)行再生過程的中，發(fā)現(xiàn)1號(hào)陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的樹脂高度出現(xiàn)了異常的下降情況，由于是在正洗過程中發(fā)現(xiàn)的此問題，樹脂應(yīng)該是從水帽處泄漏，之后檢查廢水樹脂捕捉器發(fā)現(xiàn)內(nèi)部確實(shí)有大量樹脂，確認(rèn)原因后，將1號(hào)陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)樹脂轉(zhuǎn)移至樹脂分離罐，然后將罐體水排空后打開人孔門，通風(fēng)后進(jìn)入罐體進(jìn)行檢查。逐一檢查水帽后，發(fā)現(xiàn)底部水帽或多或少發(fā)生了腐蝕的情況，腐蝕后的水帽不能正常的發(fā)揮攔截樹脂的作用。拆開人孔門檢查后，罐體情況如下圖：

將水帽都拆出來檢查后發(fā)現(xiàn)里面有個(gè)水帽腐蝕尤其嚴(yán)重，底部的鐵片已經(jīng)基本被腐蝕完畢，具體情況見下圖：

精處理樹脂的再生酸堿濃度一直以來都是嚴(yán)格按照廠家要求的濃度范圍內(nèi)進(jìn)行的，根據(jù)廠家提供的設(shè)備說明，水帽在再生過程中不應(yīng)該出現(xiàn)這種嚴(yán)重腐蝕的情況，出現(xiàn)這種情況后我們立即聯(lián)系了廠家到了現(xiàn)場(chǎng)，廠家了解了現(xiàn)場(chǎng)的情況后，重新發(fā)送了一批新水帽將舊水帽全部進(jìn)行了更換。為了了解是否是因?yàn)椴馁|(zhì)的原因?qū)е滤北桓g，我們將新舊水帽的耐腐蝕性進(jìn)行了對(duì)比，根據(jù)廠家要求同時(shí)將新舊水帽放入8%的鹽酸濃液中浸泡24h以上，舊水帽明顯腐蝕速率更快，如下圖：

通過本次實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，已經(jīng)表明新舊水帽的材質(zhì)確實(shí)存在一定的差距，廠家承認(rèn)首次發(fā)出的水帽可能存在質(zhì)量問題，他將會(huì)把水帽帶回公司進(jìn)行檢測(cè)，最后廠家發(fā)回的檢測(cè)結(jié)果表明：最開始發(fā)過來的那一批舊水帽材料是304不銹鋼，更換的新水帽材料是316不銹鋼，第一批發(fā)貨的水帽材質(zhì)并不符合設(shè)計(jì)要求。其他罐體的水帽因此也都進(jìn)行了更換，之后的運(yùn)行過程中再未出現(xiàn)樹脂泄漏的情況。

四、結(jié)論

通過以上的案例可以看出，本項(xiàng)目導(dǎo)致樹脂泄漏的原因基本是因?yàn)榍捌诘臋z查不夠細(xì)致，廠家供貨錯(cuò)誤也占據(jù)了一定的原因。在罐體水帽安裝完成之后的水帽檢查中，廠家及安裝單位并沒有每一個(gè)水帽都認(rèn)真檢查，從而導(dǎo)致后面漏樹脂的情況發(fā)生。在之后的項(xiàng)目中，我們應(yīng)該吸取教訓(xùn)，做好前期的檢查工作，避免后續(xù)出現(xiàn)缺陷而返工。此外，樹脂捕捉器實(shí)現(xiàn)了它的重要作用，對(duì)于樹脂捕捉器前期也應(yīng)仔細(xì)檢查，確保能夠發(fā)揮其作用。