熱力系統油污染經驗談

張印志

（上海電力建設啟動調整試驗所有限公司，上海 200031）

0 引言

在熱力發電廠的運行過程中，尤其是在新電廠投運過程中，由于操作不當或汽輪機軸封系統不嚴密等原因，潤滑油（主要是汽輪機油）泄漏到凝結水系統中的問題經常發生。

在機組調試階段，凝結水中的微量油將使整個精處理系統的樹脂受到油污染，導致出水水質下降，嚴重時整個熱力系統也會受到油污染。

由于密度比水小，且難以溶解于水中，油通常會吸附在熱力設備上并對各設備正常運行造成一定影響，同時還會污染凝結水精處理樹脂。汽輪機油的主要成分為烷烴、環烷烴和芳香烴，該烴類都是疏水性的，由于含有芳香烴，根據相似相溶原則，其余苯乙烯系樹脂骨架上的芳環之間存在很強的范德華力和靜電力，能夠牢牢吸附在一起。油污染樹脂以后，會在樹脂表面形成一層油膜，堵塞或包裹樹脂的微孔，導致樹脂的交換容量下降[1]。

此外，如果凝結水精處理出水中的油進入鍋爐內，會受熱分解成甲酸、乙酸等有機物，導致爐水pH值下降，引起鍋爐水冷壁管腐蝕。同時，若分解的有機物隨蒸汽進入汽輪機中，會造成汽輪機葉片的腐蝕。在沒有凝結水精處理的情況下，若熱力系統受到油污染，如何進行處理，使得熱力系統盡快恢復投運，這是值得思考的問題。

以下兩個例子分別為汽輪機油進入凝結水系統后處理案例和燃油管路安裝錯誤，導致柴油進入汽包后處理案例。

1 案例1

某年12月6日，#1機組停爐消缺時發現小機油通過密封水系統進入凝結水系統。17：00，化學運行人員取樣時發現凝泵出口水樣呈乳白色，做水中油分析，含油量為0.8 mg/L。由于機組需要重新點火并網，汽輪機油若進入鍋爐，高溫分解產物會對整個熱力系統造成腐蝕，所以決定鍋爐上水的同時就投入凝結水精處理系統，使用混床攔截凝結水系統中的微量油。因為凝結水中含油量較低，雖然會對混床樹脂造成一定影響，但可通過熱堿浸泡的方式進行處理。

堿有除油效果，可降低油污與溶液之間的表面張力，使油污易于乳化，同時有利于解離污染物結構，擠壓、剝離有機物，增大有機物的溶解度和遷出動力，從而起到對樹脂復蘇的作用。

12月8日07 ：00鍋爐開始上水，同步投入前置過濾器及11、13、14號混床，此時凝結水精處理出口取樣含油量為0.07 mg/L，給水取樣含油量為0.09 mg/L，滿足《火電廠汽水化學導則第4部分：鍋爐給水處理》（DL/T805.4—2016）中對給水含油量的要求[2]。

表1為鍋爐開始上水后10 h的凝結水精處理出口水樣分析表。從表中可以看出，通過同步投入前置過濾器及高速混床，成功降低了凝結水的含油量，由于95%以上的給水來自凝結水，同時也使給水含油量達到了合格標準。

表1 #1機組凝結水精處理出口取樣分析表

此時凝結水精處理的運行方式有所改變，不是以電導或是二氧化硅、鈉離子作為失效依據，而是根據運行混床出口含油量來退停混床，因為在此特殊情況下油污是否穿透樹脂層是作為混床是否解列的主要指標。

當投運混床出口含油量達到0.08 mg/L時，將混床樹脂程控輸送至分離塔，在分離塔中進行反復擦洗。此時反復擦洗的方式和正常擦洗方式有所不同，每擦洗5次，進行下反洗，同時在擦洗過程中盡量提高羅茨風機出口壓力。這樣做的好處是油污一般漂浮在水面上層，可以將油污盡可能排出。用40℃左右、濃度6%的堿液把陰再生塔進滿后，用壓縮空氣通過陰再生塔出脂門、分離塔進脂門將堿液壓入分離塔中，將樹脂浸泡4 h，分離塔內樹脂反復擦洗5次后反洗，直到反排廢水無明顯顏色。

在此過程中應使堿液充分和受污染樹脂接觸，然后通過正常再生步序，再生此套樹脂，再生合格后備用。

圖1為11、12、13、14號混床投運過程中出口含油量變化圖，當混床出口含油量達到0.08 mg/L時，退出含油量超標混床，投運備用混床。停運混床中的樹脂通過上述步驟再生后備用。

12月13日09 ：58，#1機組進入168 h滿負荷試運階段。在整個過程中，給水含油量未超過0.1 mg/L。凝結水精處理出口電導率為0.07 μS/cm，二氧化硅4.1 μg/L，鈉1.1 μg/L。#1、#2、#3、#4樹脂處理水量平均為150 000 t。

表2是#1、#2機組168 h滿負荷試運階段凝結水精處理出口水樣分析表。

表2 #1、#2機組168 h滿負荷試運階段凝結水精處理出口水樣分析表

對比后發現，#1機組混床樹脂受到油污染后經過熱堿浸泡再生后水處理能力并未下降。

表3為《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》（GB/T 12145—2016）中對凝結水精處理后水的質量標準[3]。對比發現，#1機組凝結水精處理出水達到所規定的標準值。

表3 凝結水精處理后水的質量標準

從實踐中發現，用此方法既保證了給水的水質，又通過熱堿浸泡處理受污染樹脂，使其處理水能力不會下降，能保證凝結水水質。

2 案例2

某年6月4日，#4爐準備點火，燃油系統建立循環，燃油母管壓力由1.76 MPa下降至0.87 MPa。后發現燃油管路接錯，汽包就地取樣，發現汽包中有柴油。

6月5日#4爐整爐放水，受油污染爐水按要求排放至指定廢水池中。23：00，#4爐整爐放水后，重新上水沖洗，給水溫度80℃，在此過程中盡量抬高給水溫度進行沖洗，熱水沖洗對去除油污有一定的作用。沖洗后，#4爐加藥堿煮（磷酸三鈉0.5%，磷酸氫二鈉0.2%，濕潤劑0.05%）。

鍋爐點火升壓至0.1 MPa，此時汽包上排空門全部打開，過熱器疏水也全部打開，盡量讓含油蒸汽向外排放，排放至放出蒸汽目測清晰后關閉汽包空氣門。這是和正常堿煮稍有不同的地方，在此壓力等級下需要一定時間，以防升溫升壓后產生的蒸汽污染后面的過熱器系統。

鍋爐升壓至0.8 MPa，保持8 h，對各下集箱排污點進行排放，各排污閥分別全開連續排放1 min。鍋爐升壓至1.5 MPa，保持8 h，對各下集箱排污點再進行一次排放，各排污閥分別全開連續排放1 min，并保持汽包高水位。鍋爐再升壓至2.5 MPa，保持8 h后各排污點均排放1 min，隨后補充除鹽水，并對鍋爐進行底部排污和連續排污，一直換水到鍋爐水堿度和磷酸根為正常值（堿度0.5～1 mmoL/L，磷酸根5～15 mg/L），且pH值降至9左右，水溫降至70～80℃，將水全部排出。

6月11日#4爐開始重新點火沖洗。沖洗初期保持汽包高液位，打開汽包頂部空氣門，汽包壓力保持0.4 MPa，使殘余柴油隨著蒸汽排出。汽包爐水取樣吸光度明顯下降，繼續升溫升壓，沖洗過熱器管道。沖洗流程如下：除氧器→給水泵→省煤器→汽包→過熱器→旁路凝汽器→排放。

由于一般分析水中油采用的是《水質石油類和動植物油的測定紅外光度法》（GB/T 16488—1996），此方法采用的儀器和藥品一般電廠不會準備，故采用分光光度法，分別測#4爐水、#4蒸汽吸光度，與正常運行的#3爐水、#3蒸汽吸光度進行比較，初步判斷沖洗效果。此方法比較簡單，無須添加任何藥劑，大多數電廠都能使用。

將6月11日至6月14日#4爐水及蒸汽樣外送分析含油量，結果顯示#4爐水含油量從0.9 mg/L下降至0.28 mg/L，#4爐蒸汽含油量從0.7 mg/L下降至0.17 mg/L。對比表4可以看出，隨著熱態清洗的進行，#4爐水及蒸汽的吸光度明顯下降，雖然無法定量判斷水中油的含量，但是可以從趨勢中發現含油量的減少。故通過分光光度法對吸光度的大小進行對比，可以初步判斷沖洗效果，以便指導何時進入下一階段的沖洗。

表4 #4爐與#3爐爐水及蒸汽吸光度對比表

表5為#4爐正常運行后的汽水品質，從表中可以看出，經過堿煮和熱態水沖洗后，#4爐汽水品質恢復到正常水平，符合《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》（GB/T 12145—2016）要求，如表6所示。

表5 #4爐正常運行汽水取樣分析表

表6 蒸汽質量標準

3 結語

通過上文兩個案例介紹的兩種不同情況下熱力系統受油污染后的處理方法及結果可以看出：

（1）當凝結水系統進入微量汽輪機油時，可使用凝結水精處理系統進行攔截。此方法可以減少汽輪機油進入熱力系統后受熱分解產物對系統的腐蝕，且被油污染過的樹脂，通過熱堿浸泡再生處理，水處理能力并沒有受到影響。此方法大大縮短了為使給水含油量合格進行冷熱態沖洗所需的時間。

如果不投用凝結水精處理系統，使用冷態沖洗、熱態沖洗，人工清理凝汽器、除氧器的方法需要耗費大量時間、除鹽水等，且由于油的粘附性，光靠沖洗很難將含油量降低到標準值。

按照一般經驗，通過正常冷熱態的沖洗，需要2～3天的時間，除鹽水用量最少在300 t/h，那么總耗量將在21 600 t左右，還要考慮這么長時間所用的廠用電量。

所以通過文中所述的方法處理，可以在不影響機組啟動的基礎上，同時進行水中含油的處理，節省不少啟動時間、除鹽水用量還有廠用電量，并使機組盡早并網發電，產生了很大的經濟效益。

（2）當熱力系統受到油污染后，通過堿煮及熱態水沖洗，熱力系統的油污染得到了有效處理。

需要特別注意的是，此時的熱態水沖洗要在保證汽包含油量降低的情況下才能進入下一階段的過熱器的沖洗。

所以本文介紹了一種較為方便的分光光度法，用比較吸光度的方法來進行初步判斷。此方法雖然無法定量計算含油量，但可以從趨勢上進行初步判斷，而且比較方便，大多數電廠都有能力進行分析。