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某供熱機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因分析及解決方案

2019/3/8 16:37:13
某供熱機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因分析及解決方案

某供熱機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)

詳細(xì)介紹

1.現(xiàn)場(chǎng)概況

某電廠一期為2×600MW超臨界抽凝供熱機(jī)組,是目前國(guó)內(nèi)最大的供熱機(jī)組,每臺(tái)機(jī)組額定供熱量為650t/h。電廠鍋爐補(bǔ)給水處理方式城市自來(lái)水依次經(jīng)活性碳過(guò)濾器、陽(yáng)床、陰床、混床處理后至機(jī)組補(bǔ)給水箱,分析除鹽水中陽(yáng)離子含量均未出現(xiàn)異常。兩臺(tái)機(jī)組對(duì)外供熱后,隨著供熱量的不斷增大,補(bǔ)水量不斷升高,供熱機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率也不斷升高,經(jīng)常超過(guò)GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求的控制值(標(biāo)準(zhǔn)要求≤0.10μS/cm),最高達(dá)到0.4μS/cm以上。汽輪機(jī)低壓缸腐蝕嚴(yán)重,直接影響電廠的安全運(yùn)行。


2.原因分析

根據(jù)機(jī)組水質(zhì)異常的現(xiàn)象,初步確定與補(bǔ)給水帶入的有機(jī)物有關(guān)。水中的有機(jī)物完全氧化后將發(fā)生下列反應(yīng):

CxHyOz→CO2+H2O(1)

CxHyOzM→CO2+H2O+HM(O)n(2)

注:M表示有機(jī)物中除碳外氧化后可能產(chǎn)生陰離子的雜原子。

當(dāng)有機(jī)物僅含有碳、氫、氧,不含其他雜原子時(shí),氧化后產(chǎn)生的二氧化碳與水中總有機(jī)碳含量成正比關(guān)系,通過(guò)測(cè)定氧化器進(jìn)出口二氧化碳的變化就可計(jì)算出有機(jī)物中的碳(TOC)含量。當(dāng)有機(jī)物中除碳外還含有其他雜原子時(shí),氧化后除產(chǎn)生二氧化碳還會(huì)產(chǎn)生氯離子、硫酸根、硝酸根等陰離子,這時(shí)通過(guò)測(cè)量有機(jī)物中所有可能產(chǎn)生陰離子的原子(包括碳)氧化前后電導(dǎo)率的變化,折算為二氧化碳含量(以碳計(jì))的總和即為T(mén)OCi含量,因此TOCi含量能更準(zhǔn)確地反映水中有機(jī)物分解產(chǎn)生的腐蝕性陰離子含量。為了研究確定有機(jī)物含量對(duì)蒸汽氫電導(dǎo)率影響規(guī)律,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中除了檢測(cè)水汽系統(tǒng)TOC含量還檢測(cè)了TOCi,結(jié)果見(jiàn)表1。


表1 有機(jī)物含量對(duì)蒸汽電導(dǎo)率影響試驗(yàn)結(jié)果


由補(bǔ)給水帶入水汽系統(tǒng)的TOCi含量和主蒸汽氫電導(dǎo)率關(guān)系曲線見(jiàn)圖1,從圖中可以看出,主蒸汽氫電導(dǎo)率隨著由補(bǔ)給水帶入水汽系統(tǒng)的TOCi含量的增加而增加,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999,證明主蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)是補(bǔ)給水帶入的有機(jī)物引起。

 

圖1 補(bǔ)入系統(tǒng)的TOCi含量和主蒸汽氫電導(dǎo)率關(guān)系

根據(jù)TOCi的測(cè)量原理,水樣中的有機(jī)物在通過(guò)TOCi分析儀后有可能會(huì)分解產(chǎn)生陰離子,根據(jù)陰離子種類(lèi)可以推測(cè)有機(jī)物的來(lái)源。為了進(jìn)一步查明氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因,檢測(cè)混床出水水樣通過(guò)TOCi分析儀前、后陰離子含量,試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。

表2 混床出水通過(guò)TOCi分析儀前、后陰離子含量測(cè)定結(jié)果(單位:μg/L)


試驗(yàn)結(jié)果表明:

1)TOC指標(biāo)僅反映了有機(jī)物中的碳含量,TOCi指標(biāo)不僅反映了有機(jī)物中的碳,還有氯、硫、氮等其他雜原子,因此該廠TOC合格,但TOCi指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。

2)直接取現(xiàn)場(chǎng)水樣分析陰離子,陰離子含量均合格;當(dāng)將現(xiàn)場(chǎng)水樣經(jīng)過(guò)TOCi分析儀氧化分解后,氟離子、氯離子、尤其是硫酸根離子顯著上升。這進(jìn)一步說(shuō)明在常溫下,補(bǔ)給水TOCi雖然超標(biāo),但是有機(jī)物中的雜原子沒(méi)有分解出來(lái),因此測(cè)量電導(dǎo)率、陰離子等指標(biāo)均合格。這些隨補(bǔ)給水帶入的有機(jī)物在水汽系統(tǒng)高溫高壓環(huán)境下,氧化分解產(chǎn)生氟離子、氯離子、硫酸根等陰離子導(dǎo)致蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

一般電廠除鹽水系統(tǒng)陽(yáng)樹(shù)脂的溶出物是含硫有機(jī)物的重要來(lái)源,由于供熱機(jī)組補(bǔ)水量很大,為了達(dá)到合格的水汽指標(biāo)及蒸汽質(zhì)量,要求離子交換樹(shù)脂尤其是陰樹(shù)脂具有優(yōu)良的離子交換動(dòng)力學(xué)性能及去除有機(jī)物的能力。質(zhì)量傳遞系數(shù)(Mass Transfer Coefficient,MTC)是用于衡量離子交換樹(shù)脂交換過(guò)程中動(dòng)力學(xué)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。為了確定陰樹(shù)脂的動(dòng)力學(xué)性能和去除有機(jī)物的能力,將陰樹(shù)脂送至美國(guó)陶氏公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了MTC的測(cè)定,MTC值只有1.5×10-2cm/s,是該指標(biāo)的最低限值。同時(shí)也進(jìn)行了染色試驗(yàn),表明陰樹(shù)脂主要被陽(yáng)樹(shù)脂釋放的聚苯乙烯磺酸鹽所污染,證明了陰樹(shù)脂去除有機(jī)物能力下降。

通過(guò)以上試驗(yàn)得出該廠氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因如下:

除鹽水系統(tǒng)陽(yáng)樹(shù)脂釋放有機(jī)物、陰樹(shù)脂去除有機(jī)物的能力下降是導(dǎo)致補(bǔ)給水TOCi含量超標(biāo)的根本原因。補(bǔ)給水帶入的有機(jī)物在水汽系統(tǒng)高溫高壓環(huán)境下分解產(chǎn)生大量陰離子最終導(dǎo)致蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)。


3.解決措施及效果

通過(guò)更換除鹽水系統(tǒng)陰、陽(yáng)樹(shù)脂,主蒸汽氫電導(dǎo)率逐漸恢復(fù)正常。同時(shí)在混床出口還加裝了TPRI-TW型在線水汽中痕量TOCi分析儀,便于運(yùn)行人員在線監(jiān)測(cè)混床出水TOCi含量,對(duì)供熱機(jī)組控制水汽系統(tǒng)有機(jī)物含量,防止氫電導(dǎo)率超標(biāo)有重要參考意義。

4.結(jié)論及建議

1)對(duì)于供熱機(jī)組,當(dāng)補(bǔ)給水中有機(jī)物含量超標(biāo)時(shí),隨著機(jī)組供熱負(fù)荷的增加,機(jī)組補(bǔ)水量增加,補(bǔ)入系統(tǒng)的有機(jī)物就會(huì)隨之增加,有機(jī)物在高溫高壓環(huán)境下分解,導(dǎo)致氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

2)對(duì)于電廠水汽系統(tǒng),TOCi比TOC能更準(zhǔn)確地反映出水中有機(jī)物分解產(chǎn)生的腐蝕性陰離子含量,對(duì)于水汽品質(zhì)監(jiān)督與控制更有意義。

3)建議電廠加裝痕量TOCi分析儀,按照GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》的要求監(jiān)測(cè)并嚴(yán)格控制除鹽水或給水TOCi含量。

編輯:侯明暉



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