330MW火电机组炉水pH异常分析及处理
倪天磊 仲继克
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倪天磊 仲继克 ,. 330MW火电机组炉水pH异常分析及处理[J]. 水资源科学研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157064.
摘要: 某330MW火电机组锅炉炉水启机后电导率高、pH低,超出正常范围,水冷壁管存在快速腐蚀风险。检测炉水中氯离子超标,经排查分析发现因高速混床深度失效运行造成的氯离子释放导致。为此,提出了机组在启机阶段及运行时应加强现场运行管理和化学监督等防范措施,以保证机组的安全、稳定、经济运行。
关键词: 炉水;高速混床;氯离子
DOI:10.12721/ccn.2023.157064
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0引言

水汽系统中的氯离子尤其是炉水中的氯离子即使是痕量级的,但随着炉水的不断循环浓缩,造成氯离子含量的上升,这些氯离子将会以HCl或是NH4Cl的形式进入水汽循环系统,NH4Cl在炉水中会发生水解反应并生成HCl和NH3·H2O。NH3·H2O在汽相中的分配系数远大于HCl,其会分散于汽相中,HCl则会导致液相的pH大幅下降。因此对于水汽系统尤其是炉水中的氯离子一定要控制在标准运行范围之内[1]

某电厂2号机组为330MW亚临界抽凝式供热机组,锅炉型式为亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉,汽轮机型式为亚临界、一次中间再热、高中压缸分缸、单轴、三缸两排汽、双抽可调整抽汽冲动凝汽式汽轮机。给水处理采用还原性全挥发处理的方式,炉水处理采用低磷酸盐处理的方式,凝结水处理为中压凝结水精处理系统,每台机组设置了3台高速混床,正常运行方式为为2运1备,保证凝结水的100%处理。除盐水采用反渗透+离子交换的处理方式,出水水质满足设计要求。

1炉水水质异常情况

该电厂水汽质量监督标准按照GB/T12145-2016要求执行,炉水监测指标二氧化硅、磷酸根、

pH值和电导率。7月20日#2机组启动,化验人员按要求进行机组气动水汽品质监督,截至并网后4小时机组水汽品质未发现明显异常,并网后8小时进行水汽取样分析时发现炉水pH低至7.4,再次取样化验发现炉水pH进一步降低至7.0,达到《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》(GB/T 12145—2016)中的水汽质量劣化三级处理要求,即pH<7.0时应立即停炉。化学人员随即采取应急措施,通过向炉水加药箱中溶入NaOH、提高炉水加药量,以尽快调节pH至合格,同时加大锅炉排污量,并对异常水样进行了分析化验。

机组启动阶段,化学人员对于水汽品质监督存在麻痹大意,认为机组启动时水汽品质不合格是正常现象,未及时发现水质异常。通过炉水pH严重异常情况进行分析判断,取样分析凝结水精处理高速混床出水氯离子0.4mg/L,炉水氯离子0.9mg/L,凝结水、给水、炉水均未检测出硬度。初步判断引起炉水pH下降的真正原因为氯离子超标引起。

2炉水指标异常原因分析

2.1 除盐水水质

该电厂锅炉补给水的水源为地表水,补给水处理流程为:原水→澄清池→变孔隙滤池→多介质过滤器→超滤→反渗透→阴阳床→混床。该除盐系统运行稳定,通过在线仪表及运行人员定时取样检测,不存在除盐水水质超标问题。

2.2 凝汽器泄漏

凝结水水质不合格,尤其当凝结器发生泄露时,含有大量氯离子的循环水就会通过漏点不断的进入到整个机组的凝结水系统中。如果高速混床没有正常投运或者受到污染的凝结水没有经过高速混床完全处理,就会引起后续系统中给水、炉水水质的快速劣化。

凝汽器泄漏最直观的表现为凝结水氢电导率和钠离子超标。通过调查凝结水在线指标曲线,发现凝结水氢电导率均保持在0.10 µS/cm左右,满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T 12145—2016)要求。同时通过对比分析凝结水硬度为0umol/L,排除了凝汽器泄漏的可能性。

2.3 炉内加药处理所用药品带入

该电厂给水处理采用还原性全挥发处理方式[2],即通过加药系统向主机凝结水系统中进行加氨处理;炉水采用低磷酸盐处理方式,即通过加药系统在炉水循环泵的出口向炉水加入磷酸盐药液。通过对比,#1机组水质一直处于正常状态,可以得出水质处理所用药品中所含的氯化物并不是造成#2机组炉水氯离子浓度高的原因。

2.4 高速混床树脂泄露

#2机组点火后即投入了高速混床运行,检查高速混床进出口压力及树脂捕捉器压差,未发现明显异常,就地检查高速混床内树脂界面,未发现明显少树脂情况,同时维护人员迅速对2台运行高速混床树脂捕捉器进行排污检查,未发现有树脂流出。通过化验炉水中SO4-含量,未明显检测出,通过以上判断高速混床未发生漏树脂情况[3]

2.5 高速混床失效

高速混床深度失效运行,就会导致释放出水释放出氯离子[4]。因高速混床在线化学监督仪表未有效投运,造成高速混床运行状态无法有效监视,通过人工取样分析,发现#2机组A高速混床出水氢电导严重超标,出水Na+含量为10µg/L,表明高速混床严重失效,其漏出的氯离子进入炉水浓缩,导致炉水水质异常。

3 结论与建议

在机组启动初期,需特别关注水汽品质是否满足机组启动水汽监督标准,发现异常情况及时处置,防止由于监督不到位造成不可挽回的后果。为防止再次出现类似情况,应从以下方面加强现场运行管理和化学监督工作。

3.1 严格执行《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中关于凝结水经处理的相关运行要求:机组运行时凝结水精处理设备严禁全部退出,机组启动时应及时投入凝结水精处理设备,精处理运行设备应采取氢型运行方式防止漏氯漏钠,以保证精处理出水质量。同时对于长期停运的凝结水精处理系统,高速混床内应充满水;停运时间超过一个月,应定期进行换水。正式投运前宜对树脂进行一次再生,防止机组刚启动造成高速混床快速失效。

3.2 加强在线化学仪表的维护,对于氢电导率测量用阳树脂采用动态再生装置,确保化学仪表准确性,保证水质异常第一时间能够发现。

3.3 水汽系统中的痕量离子采用标准方法进行化验监督,例如氯离子等采用离子色谱法,能够更准确的确认水汽中的杂质痕量离子。

3.4 定期查定水汽中的TOCi,防止水汽发生有机物污染。

参考文献:

[1]李培元, 周柏青. 火力发电厂水处理及水质控制[M]. 3版.北京:中国电力出版社, 2018.

[2] 韩隶传, 李志刚. 凝结水精处理混床机理和应用研究[J].中国电力, 2007, 40(12): 90-93.

[3] 刘天涯, 宋韶虎, 赵俊喜. 某电厂凝结水精处理泄漏树脂事故分析及处理措施[J]. 清洗世界, 2018, 34(3): 9-12.

[4] 韩隶传, 汪德良. 热力发电厂凝结水处理[M]. 北京: 中国电力出版社, 2010: 76-80.

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