直接空冷機組爐水pH值降低氫電導率增大的風險與控制

洪冬霞

摘要：對于熱電廠直接空冷機組，爐水pH值降低氫電導率超標進行了原因分析，并針對各種現象，采取相應的預防和控制措施，對機組汽水監督及機組安全經濟運行有著重要的意義。

Abstract： For the direct air-cooling unit of thermal power plant， the reason why the pH value of the boiler water is lowered and the hydrogen conductivity exceeds the standard is analyzed. According to various phenomena， corresponding prevention and control measures are taken， which is of great significance to the steam-water supervision of the unit and the safe and economic operation of the unit.

關鍵詞：爐水;氫電導率;熱泵疏水;樹脂;高速陰陽床;溴化鋰

Key words： furnace water;hydrogen conductivity;heat pump hydrophobic;resin;high speed yin-yang bed;lithium bromide

中圖分類號：TM621.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0085-03

1? 概述

直接空冷機組采用二級除鹽水作為鍋爐補給水，鍋爐補給水制水流程如下：超濾→反滲透→陽床→除碳器→陰床→混床→除鹽水箱。鍋爐給水采用AVT（O）處理，凝結水也是加氨處理，爐水采用固體堿化劑NaOH處理。凝結水精處理系統為兩套高速陰陽床，一個大旁路和兩個小旁路，凝結水100%處理，體外再生采用陽再生罐、陽儲存罐、陰再生罐、陰儲存罐的方式。另外，采取先進的技術手段，充分回收利用冷凝器中排向大氣的部分乏汽替熱，采用溴化鋰吸收式熱泵進行汽輪機乏汽余熱回收，提高火力發電廠蒸汽熱效率，減少用煤量，降低發電供熱成本。

2? 風險因素

造成爐水pH值降低，氫電導率增大的可能因素有六條，如下：

2.1 風險一：精處理樹脂泄漏

精處理高速陰陽床底部的T型繞絲的間隙為0.2-0.25mm，樹脂捕捉器的T型繞絲的間隙為0.2-0.25mm，樹脂運行一定的時間后會發生老化，其強度和機械性能會逐漸下降，碎樹脂增多，造成樹脂的泄漏，樹脂是一種有機物，在高溫的鍋爐中能分解出有機酸，通常以甲酸、乙酸為主，其含量與碎樹脂的泄漏量有關，會使爐水的pH值降低，氫電導率增大。

2.2 風險二：精處理酸液進入水汽系統

精處理樹脂失效以后，需進行樹脂的傳輸、擦洗、再生、正洗各個步序，再將再生過的備用樹脂傳入高速陰陽床，若備用樹脂再生不合格、正洗時間短，或者由于其它原因而使酸液進入儲存罐，在投運高速陰陽床之前，沒有經過充分的沖洗就投入運行，將會使酸性水進入水汽系統，根據進入酸量的不同，爐水的pH值降低，氫電導率增大的幅度也不同。

2.3 風險三：樹脂被有機物污染

天然水中的有機物，若預處理處理不當，有機物可能會通過陽床，而被陰床中的陰樹脂吸著。其次，在驗收生產用藥再生用的酸和堿時，沒有進行有機物的化驗分析，在再生樹脂時，有機物會留在床體中。有機物對強酸性陽樹脂的污染很少發生，只可能發生陽樹脂顆粒表面有沉積物，這些沉積物通過空氣擦洗和用水進行反洗就可以將其除去。但有機物對陰樹脂極易造成污染。若被污染，因為樹脂上附著有大分子的有機酸，它們所含的部分被水中的礦質酸所排代，這就造成出水電導率的升高。這一作用，一方面增加了清洗水的用量和清洗時間。另一方面，精處理凝結水中的SiO2含量增大，這是由于水中所含有機酸（富維酸和腐殖酸）的離解常數大于H2SiO3，因此，附著在樹脂上的有機物可抑制樹脂對H2SiO3的交換或排代出吸著的H2SiO3，造成陰床SiO2過早地漏過。當然，也有相當數量的有機物漏過陰床，它們會進入給水系統，隨著水溫的升高，逐漸分解成低分子化合物及酸性物質，從高壓加熱器出口開始，給水pH值就有所下降，電導率明顯上升，在汽包爐中溫度更高，爐水的pH值下降電導率上升幅度更大，甚至出現無酚酞堿度的現象，pH值可能降至5.4-5.7?？赡軙疱仩t水中硅酸含量增大，蒸汽攜帶SiO2的量也增大，分解出的有機酸還會對蒸汽流通部分的銅鐵部件，以及汽輪機葉片有腐蝕作用。

2.4 風險四：熱泵溴化鋰泄漏，精處理樹脂深度失效

熱泵溴化鋰泄漏，進入疏水中，最先增大的是凝結水的氫電導率，進而超標，熱泵在運行過程中，疏水管道是負壓，不能采樣化驗疏水，造成溴化鋰進一步泄漏，剛開始精處理樹脂和水中的Br-、Li-進行交換，達到一定程度以后，樹脂失去交換能力，汽水系統的其它水樣精處理凝結水、給水、爐水的氫電導率也相繼超標。熱泵系統退出運行，轉為沖洗狀態后，其它汽水指標相繼恢復正常。樹脂上吸附的大量的Br-被釋放出來，進入水汽系統，凝結水和給水都加氨，NH4+與Br-結合成NH4Br，使得這兩種水的pH值降低幅度不大，但是NH4Br進入高溫的鍋爐以后，根據氨的汽液相分配系數，氨揮發到蒸汽里，發生氨的富集現象，導致爐水的pH值急劇下降，使得爐水指標一直超標，爐水pH值可能在7.0以下，發生酸性腐蝕，金屬表面的金屬膜可能遭到破壞，在鍋爐內蒸發和濃縮，腐蝕加劇。

2.5 風險五：水處理除鹽系統閥門故障

除鹽酸系統閥門不嚴，可能會使酸液進入運行的陽床或者混床，通過出口門將不合格的酸性水送人除鹽水箱。另外，再生陽床時，再生床的出口門關不嚴，也會使再生酸液進入系統。還有就是運行陰床的反洗入口門關不嚴，陽床的出水沒有經過陰床處理而直接進入混床，要知道陽床出水pH值為3左右，而陰床出水pH值為7左右，陽床和陰床的出水差別很大，作為混床的入口水，出水也會有很大的變化。當然，由于值班員的粗心大意誤操作，也可能使得酸液進入系統，使得除鹽水的pH值降低，氫電導率增大。

2.6 風險六：水處理陰樹脂失效或流失

除鹽原理：原水中的陽離子有：Fe3+、Ca2+、Na+等，經過再生好的陽床時，發生如下交換反應：

H+與水中的陰離子（SO42-、CL-、CO32-、HSiO3-）結合生產各種酸，所以陽床出水呈酸性。陽床出水進入再生好的陰床時，發生如下離子交換反應：

這樣經過陽床和陰床后，水中的陰、陽離子被分別除去，從而使出水的含鹽量降到很低。當陰床和混床的陰樹脂深度失效后，未及時停運，陰離子（SO42-、CL-、CO32-、HSiO3-）不能被除去，進而與H+結合成酸，而不是H2O，所以出水的pH值降低，氫電導率增大。

對于陰床、陽床、混床的樹脂的數量都是有一定要求的，不同類型的樹脂，它的工作交換容量是不一樣的，根據交換容量的不同，樹脂的裝填量也是不一樣的?；齑舱Ｇ闆r下，添加陰陽樹脂比例為2∶1，樹脂的流失導致混床內的陰陽樹脂比例失調。一方面陰樹脂大量流失，混床再生后投入使用，陰樹脂先失效，陽樹脂沒有全部失效時就要重新再生，藥耗上升，周期制水量下降;另一方面，導致混床再生不完全，陽樹脂交換能力沒有完全恢復就投入使用，致使混床周期制水量下降?；齑驳慕粨Q容量就會下降，使得出口水酸度增大，氫電導率增大，不合格的除鹽水進入除鹽水箱

3? 預防和控制措施

針對以上各種原因，采取相應的措施如下：

措施一：在平時正常情況下，對樹脂進行擦洗和反洗是，要注意觀察樹脂的破碎程度，控制好反洗流量。在大小修時，打開樹脂捕捉器和給水泵入口濾網，檢查是否有泄漏的樹脂，若有樹脂就要進行檢修更換部件，若發現是破損的碎樹脂，就要在擦洗時，加強反洗，將碎樹脂漂洗出去。同時，根據樹脂破碎的程度和數量，分析原因，采取對策。

措施二：由于精處理高速陰陽床閥門有缺陷而關不嚴，使得酸液進入儲存罐，就需及時檢修或更換門，正洗時，加強監督，正洗徹底。高速陰陽床投入運行前，充分沖洗，使得電導率小于2μS/cm。投入運行后，嚴密監督各項水汽的指標，尤其是精處理凝結水的pH值和氫電導率。

措施三：取少部分陰樹脂，觀察顏色是否加深，樹脂的透明程度、破碎情況、正洗水量如何？另外，還可以取50mL陰樹脂裝入錐形瓶中，加入蒸餾水振蕩，連續洗滌3-4次，除去表面的附著物，最后倒盡洗滌水，換裝10%食鹽水，振蕩5-10分鐘后，觀察鹽水的顏色。若樹脂被有機物污染，則采用堿性氯化鈉復蘇法進行復蘇。同時，為了防止有機物進入爐內所產生的不良影響，應提高原水預處理的效果，氯氣和臭氧有強氧化性，可以進一步將水中的有機物氧化成無機物，降低水中有機物的含量，在離子交換除鹽之前，可設置活性炭過濾器，吸附大量的有機物，也可以選擇抗污染的樹脂。

措施四：在熱泵疏水管道出口上加裝采樣門，機組大小修時，加裝在線氫電導率表，方便監督熱泵疏水的質量。若發生熱泵泄漏溴化鋰，剛開始高速陰陽床樹脂的Br-、Li-交換容量可顯著提高，這是凝結水除鹽設備可繼續運行一段時間而出水水質沒有明顯變化，隨著時間的延長，樹脂的Br-、Li-交換容量降低，及時退出熱泵系統后，樹脂開始釋放Br-、Li-，因此，發生熱泵溴化鋰泄漏后，要及時解列高速陰陽床，避免影響爐水品質。同時加大加藥量，提高爐水的pH值，并且加強鍋爐的排污，加強汽水監督。對于精處理深度失效的樹脂，再生時，要用兩倍的再生劑量對樹脂進行再生，保證陰陽樹脂的再生度。

措施五：對于水處理除鹽系統閥門故障，平時就應該加強檢查，若閥門動作不靈活甚至卡澀，值班員就要根據具體情況調整閥門，達到最佳狀態，避免水質污染。一方面，在床體出口都有在線監測，根據數據的變化來判斷水質;另一方面，根據床體壓力和入口流量判斷閥門是否故障。

措施六：對于樹脂的失效，每個床體都有它的監控指標，在線就可以查到，其次，通過加強做實驗來監測水質狀況，尤其到樹脂快失效時，更要加快實驗的頻率，縮短實驗間隔時間，以免出現樹脂深度失效的狀況。

混床樹脂流失有以下幾種可能：①反洗分層時，流量過大，樹脂膨脹過高，經上部進水布水器流出;雖然布水器已經包裹濾網，但其很容易破損;②中排水裝置的濾網破損，在再生時樹脂從中排裝置漏出;③下部水帽破損，正洗時樹脂從水帽破損處漏出;④樹脂再生時，發生一定的溶脹，在反復的脹縮中，造成極少數樹脂的破裂，不可能因為短期的再生造成破裂。針對上述情況，采取以下對應的措施。首先，添加樹脂使混床內的陰陽樹脂比例重新達到2：1。然后，改進混床再生方法，一方面，在分層時先用小流量松動樹脂，再逐步加大流量，如確因壓實或樹脂抱團不能松動樹脂，應采用放水至樹脂層上200mm后通壓縮空氣的方法松動樹脂后再分層。另一方面，控制反洗的壓力，防止混床內樹脂的流失?；齑卜聪捶謱訒r要求控制反洗壓力至0.2MPa，并密切關注反洗排水閥出口是否有樹脂流失。最后，為了防止樹脂流失，可以考慮在混床反洗排水閥處安裝濾網，防止樹脂流失。陰床也一樣。

4? 結束語

在火力發電廠中，水汽品質的監督環環相扣，水汽異常不可能是單獨存在于某一水中，因此在出現水汽品質異常的情況下，將相關聯的水汽進行監督是很有必要的。這樣既可以避免事態的進一步擴大，又可以提供具體參考值。從另一方面講，應該加強值班員技術培訓，提高應急處理能力，降低應急反應時間，從而縮短水汽異常時間。

參考文獻：

[1]周達剛.600MW機組爐水泵電機腔室溫升異常分析及對策[J].價值工程，2016，35（26）：164-165.

[2]陳宇，潘日明，陳文中.南方某電廠爐水pH下降的分析及防范措施[J].廣州化工，2017，45（12）：160-161.

[3]孔晨暉，張軼華，吳雪梅.大型合成氨裝置廢熱鍋爐爐水pH值降低原因分析及控制措施[J].大氮肥，2016，39（06）：420-422.