300 MW机组水汽品质异常原因分析与处理

苏 永

（辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁 调兵山 112700）

300 MW机组水汽品质异常原因分析与处理

苏 永

（辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁 调兵山 112700）

介绍了某发电公司机组启动初期水汽品质异常现象，对可能导致水汽品质异常的原因进行了分析和针对性的排查，检查出是由于凝补水箱玻璃钢衬里溶出造成的水汽品质异常，并采取了相应的处理措施，保证了机组再次启动的水汽品质。

氢电导率；总有机碳；玻璃钢；水汽品质

0　概述

某发电公司2×300 MW国产亚临界循环流化床直接空冷发电机组，锅炉为上海锅炉厂有限公司SG-1065/17.5-M 804型单炉膛、一次中间再热亚临界循环流化床炉，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司NZK 300-16.7/537/537型亚临界、一次中间再热、单轴三缸双排汽直接空冷式汽轮机。锅炉补给水系统主水源为该市污水处理厂的二级再生水，采用“BAF+UF+RO+RO+EDI”全膜法水处理工艺。在凝结水精处理系统对每台机组设置2台100 %凝结水量的粉末树脂覆盖过滤器（1用1备），用于在水汽系统中过滤凝结水中的含盐量和非溶解性杂质。炉内水处理系统采用氧化性全挥发水处理工况AVT（O）和平衡磷酸盐处理相结合的处理方式。该发电公司2台机组分别于2009年12月和2010年5月投产运行。

1　水汽品质异常现象介绍

2015-03-15，该发电公司2号机组C级检修后启动，化学监督人员检测该机组凝补水箱水质硬度约为0，SiO2含量12.1 μg/L，Fe含量11.7 μg/L，检测项目合格。机组开始进行低压系统和高压系统水冲洗然后锅炉上水，3月15日17：00锅炉点火，16日05：00机组并网。随着水汽升温升压，化学监督人员发现凝结水、给水和各蒸汽在线氢电导率逐渐升高。通过就地检查发现，各水汽取样流量正常，表计显示正常，就地显示与远端传输相符；通过使用便携式氢电导率仪对各取样进行比照，显示结果与在线表计一致。此次机组启动过程中的水汽氢电导率变化与以往的变化趋势有明显差异，而通过对启动期间化学监督手工化验数据进行检查，手工化验硬度、SiO2，Fe，Na，Cu含量等检测指标均正常。随即化学监督人员向值长发出化学监督异常通知单，要求加大锅炉排污换水，查明水汽品质异常原因，按照“机组水汽指标异常三级处理规定”进行处理，并将凝结水精处理粉末树脂过滤器切换至备用过滤器运行，同时对机组各水汽进行取样送相关机构进行进一步检测分析。16 日21：00机组因主机振动过大被迫停运。机组启动运行过程中凝结水、给水和各蒸汽氢电导率变化情况如图1所示。

图1　机组启动各水汽氢电导率

2　原因分析与处理措施

2.1原因分析

对于湿冷机组，当机组水汽品质劣化时，首先应分析是否发生凝汽器泄漏，导致循环冷却水漏入到凝结水中。而该发电公司机组属于直接空冷机组，汽轮机排汽直接进入到空冷凝汽器，通过空气冷却散热，不存在与外来生水接触的可能性。

对于供热机组，当热网加热器发生泄漏时，热网循环水会通过热网疏水回到水汽系统。而该机组启动时已经过了供暖期，热网系统已经停运放水，此时没有对外供热，因此可排除加热器泄漏导致生水进入到机组水汽系统的可能性。

从机组启动监督手工化验硬度、SiO2，Fe，Na，Cu含量等指标来看，均和以往启动无明显异常，且都能达到GB 12145—2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中规定的停备用机组启动时各节点的水汽指标要求，从而可排除水汽系统被外来其他低品质生水污染的可能性。

根据水汽品质异常时送检的各水样检测结果，发现该机组各水样均显示总有机碳（TOC）含量严重超标，判断水汽系统发生了有机物污染。具体可能存在以下几个方面的原因。

（1） 凝结水精处理树脂漏泄到系统。对于有凝结水精处理系统的机组，由于运行中凝泵压力波动过大，导致精处理混床出水装置损坏，树脂捕捉器如果不能完全截留泄漏的树脂，将会导致混床中的树脂进入到水汽系统。或者凝结水泵运行中发生故障跳闸，精处理混床入口没有加装树脂捕捉装置，会导致混床内树脂从入口侧被负压吸入凝结水管道，凝泵再次启动将会导致树脂进入到水汽系统。

由于阴阳树脂均为高分子有机物，在炉内高温水汽作用下发生分解，将会导致水汽系统TOC含量升高。该机组为直接空冷机组，凝结水精处理采用粉末树脂过滤器，每台粉末树脂过滤器运行中铺膜树脂80 kg。与高速混床一样，如果遇到凝结水系统压力波动过大或者凝泵突然停运的情况，将会导致过滤器滤元损坏或者树脂粉被负压吸入凝结水管道，存在树脂粉泄漏到水汽系统的风险。

通过对机组启动阶段凝泵运行状态的检查，并未发现凝泵有以上2种情况。同时检测结果显示，凝结水精处理粉末树脂过滤器进出口TOC含量基本相同，且在水汽品质异常期间化学人员也因怀疑运行粉末树脂过滤器发生泄漏，尝试通过切换至备用粉末树脂过滤器来改善水汽品质，但未见效。

综合以上因素分析，可排除凝结水精处理粉末树脂过滤器泄漏树脂的可能性。

（2） 机组停炉保护药剂因素。采用成膜胺法进行停备用保养的机组，在机组重新启动时，热力设备表面残留的十八胺或者表面活性胺保护膜会重新溶解到水汽中。随着机组负荷的升高，其在水汽系统中会发生分解，分解产物会对水汽品质产生影响，导致水汽系统TOC、氢电导率升高，pH值下降。此次机组检修为C级检修，停运期间采用热炉放水余热烘干法进行停炉保养，并未采用成膜胺法，因此可排除机组停炉保护药剂导致水汽品质异常的可能性。

（3） 脱硝系统尿素泄漏。由于曾有报道机组因脱硝系统尿素溶液泄漏到水汽系统造成水汽品质恶化的案例，而该机组近期进行过脱硝改造并采用了尿素作为脱硝还原剂，因此组织相关专业人员对脱硝系统进行排查。发现脱硝系统各阀门严密，管道系统连接无误，从而可排除尿素溶液泄漏的可能性。

（4） 油质泄漏到水汽系统。停机之后，运行和检修部门安排专人对该机组所有油系统进行了全面排查，未发现主机润滑油、抗燃油、各辅机润滑油以及机组启动点火用油系统有明显的外漏和内漏痕迹，各用油和储油设备油位均处于正常状态，说明不是因为油质泄漏导致的水汽品质异常。

（5） 锅炉补水时将有机物带入水汽系统。锅炉补水中的有机物来源于3个方面：一是原水中的大量有机物因为锅炉补给水处理系统设备失效，达不到有效处理，从而导致锅炉补水中有机物超标；二是锅炉补给水处理系统离子交换器或EDI（Electrodeionization，连续电除盐技术）模块中的阴阳树脂发生泄漏，随补给水进入到水汽系统；三是锅炉补给水系统容器内部防腐衬里发生异常，容器内部衬里的有机物进入到机组水汽系统。

针对这3方面对锅炉补水系统进行全面检查。对“BAF+UF+RO+RO+EDI”制水系统每一级设备出水指标进行核对，所有指标均合格。整个系统没有离子交换设备，也不存在离子交换器中树脂泄漏的可能。对EDI模块进行检查，进出水指标TOC均小于50 μg/L，制水系统所有水池水箱容器内壁衬里完整没有损坏现象，除盐水箱水质TOC含量为42 μg/L，满足标准要求。

最后检测发现，该机组凝补水箱水质TOC含量为2 700 μg/L，远高于除盐水TOC含量。同时对另外一台相同机组凝补水箱取样化验，TOC含量为47 μg/L。经过化学监督人员与汽机运行人员对凝补水箱系统进行检查，只有化学除盐水来水管道阀门和凝输泵出口管道阀门在补水时开启，其他管道阀门均关闭严密，没有内漏现象，也就排除了机组水汽系统水返回到凝补水箱导致水箱水质被污染的可能。经检修人员确认，在此次机组检修期间对凝补水箱内部重新进行了玻璃钢防腐，从而判定水汽品质异常的源头为该机组凝补水箱。

随后立即对凝补水箱进行放水，打开水箱人口门进入后发现水箱玻璃钢衬里并未完全固化，内壁有大量溶出物，用手轻轻擦拭便有未固化完全的粉末状物质脱落，整个水箱内空气有强烈的刺激气味。玻璃钢施工规范要求的施工温度为15-25 ℃、相对湿度不大于80 %，而机组检修期间天气寒冷，气温经常在-10 ℃以下，空气湿度相对较大。在此种情况下，环氧树脂的固化反应速度将会减慢，且粘度增大。而施工期间并未做特别的加热措施和采用低温粘结配方，施工结束后也未对水箱进行充分干燥、固化和冲洗，急于将水箱投入运行。这就导致玻璃钢施工材料中的环氧树脂、固化剂、稀释剂等有机物质溶解到凝补水中，从而进入水汽系统，导致水汽系统TOC含量升高。有机物质在炉内随着温度、压力的升高分解为有机酸离子，而直接空冷机组凝结水精处理粉末树脂过滤器树脂除盐能力极其有限，不能将产生的有机酸离子除去，从而导致机组水汽系统氢电导率明显升高。

2.2处理措施

查明该机组水汽品质异常的原因后，立即对机组凝补水箱进行了隔离，检修人员对水箱失效的玻璃钢防腐衬里进行了彻底清除，采用进口聚脲重新进行防腐。工作时，严格按照工艺要求进行聚脲防腐施工；施工结束后，向水箱内鼓入热风对聚脲防腐衬里进行干燥固化，并对水箱进行冲洗直至出水TOC含量达到国标要求（小于400 μg/L）后再并入系统运行。

机组再次启动时，通过连接临时管道，暂时采用另一台机组的凝补水。启动前对水汽系统进行了彻底的冲洗，检测水汽系统TOC含量合格后再进行锅炉点火。

3　结束语

导致水汽品质异常事件的原因很多，在机组发生水汽品质异常时，要通过现象深入分析，及时进行处理，避免事故扩大。通过此次事件的分析与处理，有以下几点建议。

（1） 玻璃钢防腐作为一种成熟的水处理设备防腐衬里技术，有一定的工艺要求，施工时必须严格按照工艺要求进行操作。对于除盐水箱和凝补水箱等对水质品质要求较高的设备，建议采用目前主流的聚脲防腐技术。

（2） 化学监督人员应加强对水汽指标的敏感性，对异常指标能够做到及时发现，确认水质异常后必须严格按照水汽质量异常3级处理原则进行处理，防止造成恶性事故。

（3） 应该对水汽系统总有机碳（TOC）含量进行定期检测分析，为化学监督积累数据。

（4） 在机组检修过程中，凡是涉及到影响机组水汽品质的检修工作，设备管理人员应该与化学监督人员做好沟通，化学监督人员要参与检修方案的审核、施工过程的监督以及竣工验收工作，严把化学监督质量关。

1 肖尚华.一起凝混床跑树脂造成水汽品质恶化事故的处理［J］.安徽电力，2003，20（4）：45-47.

2 郭 慧，李润涛，王久生.总有机碳（TOC）分析仪在超临界机组树脂漏泄分析中的应用［J］.华北电力技术，2013，45（2）：64-66.

3 周仲康，郑敏聪.十八胺对机组TOC及汽水品质影响实验研究［C］.电厂化学2010学术年会论文集，吉林，2010.

4 左 帅.1 000 MW超超临界机组水汽质量劣化原因分析与处理［J］.浙江电力，2014，33（12）：51-54.

2015-07-27；

2016-03-18。

苏 永（1985-），男，工程师，主要从事火力发电厂技术管理工作，email：suyong0415@163.com。