張志國(guó)

(中電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南鄭州 450001)

600MW直接空冷機(jī)組凝結(jié)水氫電導(dǎo)率異常的診斷與處理

張志國(guó)

(中電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南鄭州 450001)

針對(duì)某電廠(chǎng)600MW直接空冷機(jī)組凝結(jié)水氫電導(dǎo)率超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)可能引起水質(zhì)超標(biāo)的原因進(jìn)行了排查，確定引起本次凝結(jié)水電導(dǎo)超標(biāo)的原因?yàn)槟Y(jié)水系統(tǒng)漏入空氣后，CO2溶入凝結(jié)水導(dǎo)致。對(duì)于空冷機(jī)組來(lái)說(shuō)，空冷島系統(tǒng)面積龐大，當(dāng)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率出現(xiàn)明顯上升時(shí)，對(duì)氫電導(dǎo)率變化的原因做出正確分析處理，并針對(duì)空冷機(jī)組凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)督給出了建議，對(duì)機(jī)組汽水監(jiān)督及機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。

直接空冷機(jī)組;凝結(jié)水;氫電導(dǎo);真空

1 概述

某電廠(chǎng)7號(hào)機(jī)組為600MW直接空冷機(jī)組，于2006年下半年投產(chǎn)發(fā)電。該機(jī)組為600MW亞臨界參數(shù)、燃煤、直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組。

鍋爐為東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司與三井－巴布科克公司合作生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐，型號(hào)為DG－2070/17.5－II4。

汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的600MW亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)股份有限公司設(shè)計(jì)制造的QFSN－600－2－22型水－氫－氫冷卻、三相交流兩極同步汽輪發(fā)電機(jī);采用瑞士ABB公司生產(chǎn)的自并勵(lì)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。

該電廠(chǎng)7號(hào)機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水采用二級(jí)除鹽水，鍋爐給水采用加氨的AVT(O)處理，爐水采用全揮發(fā)處理。精處理設(shè)置為2×50%高速陽(yáng)床 +2× 50%高速陰床。

2 異常情況

2012年10月12日，在機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)7號(hào)機(jī)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率開(kāi)始出現(xiàn)上升現(xiàn)象，進(jìn)行原因分析，直到2012年11月25日停運(yùn)，機(jī)組進(jìn)入A級(jí)檢修，停運(yùn)時(shí)機(jī)組采用十八烷胺保護(hù)。2013年1月18日7號(hào)機(jī)組啟動(dòng)，在精處理投運(yùn)后，投運(yùn)在線(xiàn)化學(xué)儀表，發(fā)現(xiàn)給水、爐水、蒸汽汽水品質(zhì)很快降至正常范圍，唯獨(dú)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率超標(biāo)且下降緩慢，最后電導(dǎo)率維持在0.22～0.30μS/cm之間波動(dòng)，較其他空冷機(jī)組凝結(jié)水電導(dǎo)率(0.08～0.14μS/cm)明顯偏高，檢查精處理出水合格，且在正常范圍內(nèi)。自1月18日啟動(dòng)后，凝結(jié)水在線(xiàn)測(cè)定水質(zhì)如表1所示。

表1 凝結(jié)水水質(zhì)測(cè)試結(jié)果

3 原因分析

在水汽系統(tǒng)中，低分子有機(jī)酸及陰離子含量越高，氫電導(dǎo)率越大，同時(shí)對(duì)熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。綜合分析認(rèn)為造成凝結(jié)水電導(dǎo)率異常的主要因素有如下幾點(diǎn):

(1)在線(xiàn)儀表本身故障及離子交換柱失效。因機(jī)組采用十八烷胺保護(hù)，取樣管內(nèi)十八烷胺沖洗不干凈會(huì)對(duì)離子交換柱樹(shù)脂造成污染，導(dǎo)致電導(dǎo)率偏高。同樣，在線(xiàn)儀表故障也會(huì)引起電導(dǎo)率測(cè)量偏高。

(2)凝結(jié)水補(bǔ)充水惡化。當(dāng)把較差水質(zhì)的補(bǔ)給水補(bǔ)入凝汽器后，即使水量很小，也會(huì)對(duì)凝結(jié)水的質(zhì)量造成一定的影響。

(3)小機(jī)凝汽器水側(cè)系統(tǒng)泄漏。7號(hào)機(jī)組為空冷機(jī)組，設(shè)置了2臺(tái)汽泵，小機(jī)凝汽器采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻。如果凝汽器有微量泄漏，凝結(jié)水水質(zhì)也會(huì)嚴(yán)重惡化。

(4)回收不合格疏水。電廠(chǎng)各類(lèi)疏水不僅含鐵量較高，有時(shí)還含有其他成分。如果該水水質(zhì)不合格就回收進(jìn)入凝汽器中，會(huì)影響凝結(jié)水的質(zhì)量。

(5)凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)漏入空氣。對(duì)于高度真空的凝汽器，負(fù)壓系統(tǒng)很容易漏入空氣。凝汽器真空系統(tǒng)不嚴(yán)密漏入的空氣對(duì)凝結(jié)水電導(dǎo)率有嚴(yán)重的影響。因?yàn)榭諝庵兄饕蠴2、CO2及其他氣體，凝結(jié)水進(jìn)入熱井經(jīng)過(guò)除氧，漏入系統(tǒng)的O2被排出，進(jìn)入的CO2與加入系統(tǒng)的氨發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸銨，導(dǎo)致凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升。同時(shí)，CO2和O2二者共存會(huì)加劇產(chǎn)生腐蝕，使凝結(jié)水水質(zhì)惡化。

4 處理過(guò)程

通過(guò)對(duì)凝結(jié)水電導(dǎo)率異常的原因分析，我們主要采取了以下措施:

(1)經(jīng)過(guò)對(duì)在線(xiàn)儀表校核及更換交換柱，排除了測(cè)量誤差引起電導(dǎo)率高的可能性。測(cè)量電導(dǎo)率前對(duì)水樣加裝陽(yáng)離子交換柱的目的是消除水樣中氨的干擾，如果樹(shù)脂一旦失效或者污染失去交換能力，水樣的電導(dǎo)率會(huì)出現(xiàn)大幅度上升，1月19日、20日兩天，對(duì)7號(hào)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率表前的氫離子交換柱樹(shù)脂進(jìn)行了更換，觀察7號(hào)機(jī)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率測(cè)定數(shù)據(jù)無(wú)變化。

(2)分析凝結(jié)水補(bǔ)充水水質(zhì)，排除凝結(jié)水補(bǔ)充水水質(zhì)惡化引起凝結(jié)水電導(dǎo)異常。7號(hào)機(jī)凝結(jié)水補(bǔ)充水在線(xiàn)電導(dǎo)數(shù)據(jù)正常，同時(shí)對(duì)7號(hào)機(jī)凝結(jié)水補(bǔ)充水箱取樣，做了離子色譜分析(陰離子)，分析結(jié)果見(jiàn)表2。凝補(bǔ)水中硫酸根含量為20μg/L，機(jī)組補(bǔ)水量約為5 t/h，凝結(jié)水泵出口流量約在1500 t/h，凝結(jié)水中的硫酸根含量增加0.06μg/L，對(duì)凝結(jié)水電導(dǎo)貢獻(xiàn)幾乎可以忽略。

表2 凝結(jié)水補(bǔ)充水電導(dǎo)率測(cè)試數(shù)據(jù)

(3)一般情況下，用來(lái)判斷凝汽器發(fā)生泄漏的分析指標(biāo)是凝結(jié)水硬度和鈉，當(dāng)凝結(jié)水分析測(cè)量出硬度和鈉含量超標(biāo)時(shí)，一般判斷為凝汽器泄漏或其他水串入凝結(jié)水系統(tǒng)。本次7號(hào)機(jī)凝結(jié)水水質(zhì)異常過(guò)程中，凝結(jié)水硬度化驗(yàn)分析為0，分別對(duì)A、B小機(jī)凝結(jié)水取樣化驗(yàn)分析硬度為0。對(duì)7號(hào)機(jī)A、B小機(jī)凝結(jié)水及凝結(jié)水泵出口取樣，用二階微分火焰光譜痕量鈉分析儀測(cè)定，鈉含量均正常，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。為了安全起見(jiàn)，1月25日，對(duì)7號(hào)機(jī)B小機(jī)凝汽器加鋸末一袋，經(jīng)過(guò)8 h觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率無(wú)變化。

表3 凝結(jié)水鈉含量測(cè)定數(shù)據(jù) μg/L

(4)對(duì)7號(hào)機(jī)回收至排氣裝置的各類(lèi)疏水進(jìn)行了檢查。廠(chǎng)內(nèi)采暖加熱器疏水已回收至8號(hào)機(jī)，回收至7號(hào)機(jī)排氣裝置閥門(mén)已關(guān)閉校嚴(yán)，無(wú)其他外來(lái)疏水回收至7號(hào)機(jī)。排除疏水回收導(dǎo)致凝結(jié)水電導(dǎo)偏高原因。

(5)該機(jī)組8月、9月、10月、11月真空嚴(yán)密性不合格，12月停機(jī)檢修，機(jī)組啟動(dòng)后真空嚴(yán)密性試驗(yàn)仍不合格。對(duì)真空系統(tǒng)查漏，檢查發(fā)現(xiàn)，7號(hào)機(jī)空冷島1號(hào)排、7號(hào)排凝結(jié)水管至7號(hào)機(jī)凝結(jié)水回水聯(lián)箱連接處焊縫開(kāi)裂嚴(yán)重，致使空氣進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。1月25日下午處理完該缺陷，7號(hào)機(jī)凝結(jié)水電導(dǎo)率下降迅速，由原0.24μS/cm降至0.12μS/cm左右，恢復(fù)正常。消缺后進(jìn)行機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)合格。處理前后真空與凝結(jié)水氫電導(dǎo)率的曲線(xiàn)變化見(jiàn)圖1和圖2。處理后恢復(fù)至正常的凝結(jié)水水質(zhì)測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表4。

通過(guò)真空系統(tǒng)查漏堵漏，凝結(jié)水電導(dǎo)率恢復(fù)正常，說(shuō)明了此次凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升是由于空氣漏入凝結(jié)水負(fù)壓系統(tǒng)，進(jìn)入的CO2引起的。由于精處理陽(yáng)陰分床系統(tǒng)離子交換能力強(qiáng)，對(duì)CO2的去除效果很好，所以精處理出水電導(dǎo)未有異常變化［4］。當(dāng)只有凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升時(shí)應(yīng)當(dāng)快速判斷是由于CO2溶入導(dǎo)致或者加強(qiáng)對(duì)凝結(jié)水中的溶解CO2的含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 缺陷處理前機(jī)組真空與凝結(jié)水氫電導(dǎo)變化趨勢(shì)

圖2 缺陷處理后機(jī)組真空與凝結(jié)水氫電導(dǎo)變化趨勢(shì)

表4 缺陷處理完畢4天內(nèi)凝結(jié)水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)分析認(rèn)為本次7號(hào)機(jī)凝結(jié)水電導(dǎo)異常是由于空氣漏入凝結(jié)水負(fù)壓系統(tǒng)，進(jìn)入的CO2與凝結(jié)水中的氨發(fā)生反應(yīng)，生成陰離子碳酸根和碳酸氫根，增加了凝結(jié)水的陰離子含量，造成凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升。針對(duì)上述情況提出如下建議:

(1)化學(xué)監(jiān)督人員定期監(jiān)測(cè)運(yùn)行機(jī)組尤其是直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶解CO2濃度。當(dāng)凝結(jié)水氫電導(dǎo)率上升時(shí)應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)溶解于凝結(jié)水中的CO2的濃度，可采用痕量CO2測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定或者委托機(jī)構(gòu)進(jìn)行定期測(cè)定。

(2)化學(xué)監(jiān)督人員應(yīng)重視汽水監(jiān)督中氫電導(dǎo)率的變化分析。氫電導(dǎo)率已成為檢測(cè)機(jī)組水質(zhì)的最主要手段，反映水汽品質(zhì)變化既準(zhǔn)確又靈敏，可靠性高。如果機(jī)組配備使用脫氣氫電導(dǎo)率表，和氫導(dǎo)率聯(lián)合測(cè)試比較，即可快速判斷是否是CO2影響凝結(jié)水氫電導(dǎo)率。

(3)加強(qiáng)空冷機(jī)組的真空嚴(yán)密性管理?？绽錂C(jī)組，其本身空冷系統(tǒng)龐大，容易發(fā)生空氣漏入導(dǎo)致的CO2溶入問(wèn)題，汽機(jī)專(zhuān)業(yè)應(yīng)加強(qiáng)真空嚴(yán)密性管理，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行查漏、處理，減少空冷凝結(jié)水系統(tǒng)空氣漏入。同時(shí)提高空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性，可降低發(fā)電煤耗，保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

(4)在凝結(jié)水出現(xiàn)上述水質(zhì)異常時(shí)，暫時(shí)可通過(guò)加大加氨量的方式，提高熱力系統(tǒng)pH值，同時(shí)全關(guān)精處理旁路門(mén)保證精處理全部投運(yùn)，防止水汽系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。有關(guān)資料表明精處理陽(yáng)陰分床系統(tǒng)離子交換能力強(qiáng)，對(duì)CO2的去除效果好，因此建議空冷機(jī)組精處理采用陽(yáng)陰分床配置。

［1］李培元.火力發(fā)電廠(chǎng)水處理及水質(zhì)控制(第二版)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2008.

［2］GB/T12145－2008，火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量［S］.

［3］ASTM D4519－94(2005)，Standard Test Method for On－Line Determination of Anions and Carbon Dioxide in High Purity Water by Cation Exchange and Degassed Cation Conductivity［S］.2005，ASTM international，West Conshohocken，P A.USA.

［4］郭包生，張志國(guó)，王濤英.600MW直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溫度變化與水質(zhì)關(guān)系分析［J］.華北電力技術(shù)，2007(10):1－3.

［5］田文華，李鵬，和慧勇.空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化配置［J］.熱力發(fā)電，2009，38(3):81－84，87.

600MW direct aircooling unit condensing water hydrogen conductivity abnormal diagnosis and treatment

For a power plant600MW directaircooling unit7 condensate hydrogen conductivity over the issue，the reasons may cause excessive water quality are investigatied to determ ine the cause of the excessive condensation water conductivity due to condensate leak into the air，carbon dioxide dissolved into condensate.Large area of air－cooling system for air cooling unit，when the hydrogen conductivity w ith a clear upward，to make a correct analysis of the hydrogen condensate conductivity changes is of great significance to the safe and econom ic operation o f the unit and the water quality supervision.

direct air－cooling unit;condensate;hydrogen conductance;vacuum

TM621

:B

:1674－8069(2016)01－039－03

2015-09-18;

:2015-11-05

張志國(guó)(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠(chǎng)化學(xué)技術(shù)管理工作。E－mail:zzg6565686@sina.com