韓志遠(yuǎn)

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010206）

凝結(jié)水是鍋爐給水的主要組成部分。凝結(jié)水一 旦受到污染，即使配備凝結(jié)水處理設(shè)備也會影響給水和蒸汽品質(zhì)。分析凝結(jié)水水質(zhì)劣化原因并快速找到污染源，能夠減少或緩解水汽惡化，保證熱力設(shè)備安全?；诖?，建立凝結(jié)水污染模型并通過模型確定凝結(jié)水污染因子，進(jìn)而保證凝結(jié)水品質(zhì)是熱電廠的重要任務(wù)之一。信息化技術(shù)的發(fā)展也推動了熱電廠在監(jiān)測、數(shù)據(jù)儲存和分析方面發(fā)生質(zhì)的變化。目前SIS系統(tǒng)已基本成為熱電廠的標(biāo)準(zhǔn)配置，其數(shù)據(jù)采集與存儲能力的快速發(fā)展為凝結(jié)水污染分析創(chuàng)造了有利條件。利用凝結(jié)水污染模型結(jié)合SIS系統(tǒng)儲存的歷史數(shù)據(jù)可以快速準(zhǔn)確地確定污染源。

1 凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)督存在問題

目前熱電廠的單機(jī)容量機(jī)組參數(shù)不斷提高，對水質(zhì)要求較高，對應(yīng)的機(jī)組系統(tǒng)越來越復(fù)雜。凝結(jié)水是利用冷卻介質(zhì)（水或空氣）將汽輪機(jī)內(nèi)做完功的蒸汽冷凝成的水，包括汽輪機(jī)凝結(jié)水、各種疏水、生產(chǎn)返回水、補(bǔ)充水等，容易受到污染。凝結(jié)水質(zhì)量合格是保證整個(gè)水汽系統(tǒng)安全的前提〔1〕。以亞臨界機(jī)組為例，雖然凝結(jié)水氫電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)為≤0.3 μS/cm〔2〕，然而凝結(jié)水氫電導(dǎo)率一旦超過0.15 μS/cm，凝結(jié)水就可能受到污染。為保證鍋爐、汽輪機(jī)葉片不發(fā)生結(jié)垢、腐蝕、積鹽，除集控運(yùn)行值班員和輔控化學(xué)監(jiān)督人員分別做好日常的運(yùn)行和監(jiān)督之外，及時(shí)發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水的劣化趨勢、分析原因并處理是監(jiān)督工作的重中之重。日常汽水監(jiān)督的實(shí)際情況表明凝結(jié)水各項(xiàng)指標(biāo)最易發(fā)生問題〔3〕。

傳統(tǒng)熱電廠的水汽監(jiān)督是由運(yùn)行人員定時(shí)監(jiān)盤或抄寫報(bào)表以發(fā)現(xiàn)問題，一旦凝結(jié)水氫電導(dǎo)率發(fā)生異常并不能立即追溯，將給異常處理造成困難。

2 建立凝結(jié)水污染診斷模型

國內(nèi)外通常采用連續(xù)測定凝結(jié)水的氫電導(dǎo)率、溶解氧、凝結(jié)水鈉的方法監(jiān)測凝結(jié)水水質(zhì)。氫電導(dǎo)率的測定是水樣先流經(jīng)氫型陽離子交換樹脂柱，去除堿化劑對電導(dǎo)率的影響，然后測定氫離子交換后水的電導(dǎo)率。由氫電導(dǎo)率測量方法可知，被測水樣經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂后，陽離子被去除，水中僅留下陰離子（如 Cl-、）和相應(yīng)的氫離子，氫氧根則與氫離子中和被消耗掉，不在電導(dǎo)率中反映。因此測定氫電導(dǎo)率可直接反映水中雜質(zhì)陰離子的總量，并結(jié)合溶解氧和鈉來監(jiān)督凝結(jié)水水質(zhì)〔4〕。

一般而言，凝結(jié)水污染主要有以下原因：（1）凝汽器不嚴(yán)密，漏入含有雜質(zhì)的冷卻水，給凝結(jié)水帶來各種鹽類物質(zhì)（離子態(tài)雜質(zhì)）、懸浮物及硅化合物和有機(jī)物；（2）開式冷卻水漏入凝結(jié)水，給凝結(jié)水帶來各種鹽類物質(zhì)（離子態(tài)雜質(zhì)）、懸浮物及硅化合物和有機(jī)物；（3）疏水系統(tǒng)設(shè)備和管道腐蝕帶來的雜質(zhì)離子和金屬腐蝕產(chǎn)物；（4）機(jī)組尤其是空冷機(jī)組漏真空也會影響凝結(jié)水的氫電導(dǎo)率和溶解氧；（5）凝結(jié)水補(bǔ)充水水質(zhì)差〔5〕。

針對熱力發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)的特點(diǎn)和凝結(jié)水的污染源，建立污染模型，判斷凝結(jié)水污染因子很有必要。建模時(shí)從大量與凝結(jié)水水質(zhì)相關(guān)系統(tǒng)中挑選與建模主題相關(guān)的因子，將重疊信息精簡后，應(yīng)用凝結(jié)水水質(zhì)指標(biāo)并結(jié)合可能的污染源，歸納總結(jié)、建立凝結(jié)水污染模型。通過凝結(jié)水水質(zhì)數(shù)據(jù)分析并結(jié)合凝結(jié)水污染模型，可以較準(zhǔn)確地確定污染源，對凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)督和污染診斷具有重要意義〔6〕。表1為凝結(jié)水受污染時(shí)水質(zhì)變化（劣化）的經(jīng)典診斷模型。

表1 凝結(jié)水受污染時(shí)水質(zhì)變化（劣化）診斷模型

3 凝結(jié)水污染模型應(yīng)用方法

3.1 凝結(jié)水污染判斷

凝結(jié)水在線氫電導(dǎo)率在檢測凝結(jié)水水質(zhì)變化時(shí)反應(yīng)最為靈敏，因此將其作為最重要的水質(zhì)監(jiān)督指標(biāo)，溶解氧、鈉和其他手工檢測的硬度等指標(biāo)作為輔助手段，建立完整的反映凝結(jié)水水質(zhì)的數(shù)據(jù)。通過SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將氫電導(dǎo)率、溶解氧、鈉等數(shù)據(jù)導(dǎo)出歷史曲線趨勢或數(shù)據(jù)分析，對照表1模型，快速分析凝結(jié)水污染原因，如：凝結(jié)水氫電導(dǎo)率升高且有硬度，基本可以確認(rèn)凝汽器泄漏，可為事故和異常處理贏得寶貴時(shí)間。

3.2 特殊條件下凝結(jié)水污染判斷

實(shí)際應(yīng)用中，在凝結(jié)水污染影響因素不明顯的情況下，需根據(jù)表1模型逐一排查，才能確認(rèn)污染源。例如，凝結(jié)水氫電導(dǎo)率儀陽離子交換樹脂失效引起的氫電導(dǎo)率升高，并不是真正的凝結(jié)水受到污染；凝結(jié)水補(bǔ)充水電導(dǎo)率高，導(dǎo)致凝結(jié)水氫電導(dǎo)率升高，可通過凝結(jié)水補(bǔ)充水的在線電導(dǎo)率表快速分析并發(fā)現(xiàn)問題〔7-8〕。

4 凝結(jié)水污染模型應(yīng)用實(shí)例

某熱電廠共有8×600 MW亞臨界機(jī)組和2臺660 MW超超臨界機(jī)組，1#～4#機(jī)組是濕冷機(jī)組，其中1#～2#機(jī)組凝汽器為鈦管，3#～4#機(jī)組凝汽器為雙相不銹鋼管；5#～10#機(jī)組為直接空冷機(jī)組，其汽動給水泵小汽輪機(jī)凝汽器為不銹鋼管，但汽動給水泵小汽輪機(jī)凝結(jié)水均通過循環(huán)水冷卻后并入主機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)，因此空冷機(jī)組凝結(jié)水同樣存在被循環(huán)冷卻水污染的風(fēng)險(xiǎn)。用模型驗(yàn)證凝結(jié)水污染實(shí)例，結(jié)果見表2。

表2 凝結(jié)水污染模型實(shí)例

5 結(jié)論

（1）通過理論建模和實(shí)際案例，以熱電廠SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫儲存的凝結(jié)水水質(zhì)歷史數(shù)據(jù)，可為凝結(jié)水監(jiān)督、劣化趨勢、異常診斷分析等提供先進(jìn)、便捷的技術(shù)手段，并提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，快速而準(zhǔn)確地確定凝結(jié)水污染源，進(jìn)而為保證機(jī)組的水汽質(zhì)量提供可靠保障。SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)也可為其他水處理行業(yè)構(gòu)建智慧水務(wù)提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

（2）凝結(jié)水氫電導(dǎo)率已成為監(jiān)測機(jī)組凝結(jié)水水質(zhì)的最重要手段，與其他指標(biāo)相比，可靠性高，能夠反映凝結(jié)水的水質(zhì)變化，準(zhǔn)確、及時(shí)且靈敏，對凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)督有重要意義。

（3）凝結(jié)水一旦受到較嚴(yán)重的污染，即使冷卻水是淡水，凝結(jié)水精處理混床也可能被穿透，從而影響給水和蒸汽品質(zhì)。因此，正確分析凝結(jié)水氫電導(dǎo)率變化原因，并快速找到污染源，能夠減小或緩解水汽惡化對熱力設(shè)備造成的影響。

（4）凝汽器泄漏是凝結(jié)水污染較常見的形式，但開式冷卻水污染與凝汽器泄漏污染結(jié)果有一定共性，如果可通過堵漏等措施排除凝汽器泄漏污染，則需要尋找開式冷卻水污染凝結(jié)水的污染源。

（5）漏真空導(dǎo)致的二氧化碳污染凝結(jié)水同樣不可忽視，其具有隱蔽性且系統(tǒng)復(fù)雜，更不易查找污染源。特別是空冷機(jī)組本身空冷系統(tǒng)龐大，更易發(fā)生空氣漏入凝汽器、CO2溶入凝結(jié)水，導(dǎo)致凝結(jié)水水質(zhì)異常時(shí)，可通過加大加氨量來提高凝結(jié)水pH，同時(shí)保證凝結(jié)水100%處理，防止水汽系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。