◎蔡思奇 周卓茜

一、前言

凝結(jié)水精處理是使用精處理技術(shù)和設(shè)備對凝結(jié)水進行過濾和除鹽處理，以除去凝結(jié)水中由于凝汽器泄漏、水汽系統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物帶入以及補給水帶入的溶解性鹽類、金屬腐蝕產(chǎn)物和SiO2等，防止這些雜質(zhì)和溶解鹽類隨給水進入熱力設(shè)備，在系統(tǒng)中沉積引起設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕。投入凝結(jié)水精處理系統(tǒng)之后，由于水汽品質(zhì)得到改善，能夠有效降低機組啟動時水汽質(zhì)量達到合格值的時間，更快的使汽水品質(zhì)達到機組沖轉(zhuǎn)要求，加快了機組啟動的速度。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)常使用的是過濾器及高速混床系統(tǒng)，通常使用的離子交換樹脂為高分子有機化合物，在高溫高壓下會分解產(chǎn)生低分子有機酸，如甲酸及乙酸等，鍋爐補給水系統(tǒng)內(nèi)的樹脂通常很難進入到給水系統(tǒng)，但是凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的裝置因為就在給水系統(tǒng)之內(nèi)，因此一旦出現(xiàn)事故發(fā)生泄漏，很容易進入給水系統(tǒng)。高速混床內(nèi)的樹脂如果泄漏進入給水系統(tǒng)，會隨著給水系統(tǒng)進入鍋爐，因為給水系統(tǒng)不存在能夠攔截樹脂的裝置，進入到鍋爐后會導致水汽質(zhì)量下降、增加水量和熱量損失及管壁腐蝕，可能會導致鍋爐爆管。因此需要密切關(guān)注樹脂泄露情況，時刻關(guān)注高速混床內(nèi)樹脂高度及進出口差壓，出現(xiàn)問題及時處理。

二、系統(tǒng)概況

本項目為3×135MW汽輪發(fā)電機組配套3×436t/h超高溫亞臨界煤氣鍋爐，因此每臺機組配備一套凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，保證給水及蒸汽品質(zhì)符合標準。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)每套系統(tǒng)設(shè)計處理凝結(jié)水正常流量為260t/h，設(shè)計壓力為4.0MPa，設(shè)計高速混床進水溫度≯50℃；每臺機組的過濾器按1×100%設(shè)計，高速混床按2×100%設(shè)計，3臺機組公用兩套體外再生系統(tǒng)，再生系統(tǒng)運行設(shè)計壓力值為0.65MPa。全套裝置由前置過濾器、混床、體外再生裝置、水樣分析和控制等部分組成，此外，每臺機分別設(shè)有前置過濾器旁路、高速混床旁路和凝結(jié)水精處理系統(tǒng)大旁路。

凝結(jié)水精處理主要系統(tǒng)流程如下圖：

凝結(jié)水精處理采用的樹脂為GRAVER（美國）生產(chǎn)的中壓凝結(jié)水精處理專用超凝膠型均粒樹脂，陽（H型）、陰（OH型）樹脂體積比1：1。

三、凝結(jié)水精處理調(diào)試過程中漏樹脂情況簡介

在本項目的調(diào)試過程中，出現(xiàn)了數(shù)次樹脂泄漏的情況，一部分出現(xiàn)在再生裝置，一部分出現(xiàn)在高速混床裝置。出現(xiàn)在再生裝置的樹脂泄漏事件雖然不會進入給水系統(tǒng)從而進入鍋爐，但是由于樹脂泄漏導致樹脂量減少及再生效果變差等情況仍會導致凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對于凝結(jié)水的處理量出現(xiàn)下降，增加運行及維護成本，影響機組的經(jīng)濟效益。高速混床裝置的樹脂泄漏就很有可能進入到給水系統(tǒng)，從而進入鍋爐導致一系列嚴重的后果，因此必須慎重對待。

1.樹脂填裝過程中出現(xiàn)的漏樹脂。

2020年9月6日，1號陰樹脂再生罐及1號陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的樹脂均已填裝至設(shè)計高度，經(jīng)過反洗平整后，根據(jù)廠家要求開始對樹脂進行水沖洗，反洗過程中無任何異常，但是在正洗過程中，通過罐體窺視窗觀察時，發(fā)現(xiàn)陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的樹脂高度出現(xiàn)了下降的情況。剛開始現(xiàn)場人員都以為是樹脂在沖洗過程中被壓實了，并沒有對此有過多關(guān)注，但是繼續(xù)沖洗大約半小時后，觀察樹脂界面發(fā)現(xiàn)仍存在下降情況，出現(xiàn)這種情況之后，初步判斷可能出現(xiàn)了樹脂泄漏情況，隨即我們便停止了沖洗，開始查找出現(xiàn)這種情況的原因。因為是在正洗過程中出現(xiàn)的樹脂高度下降，基本可以排除因陽再生兼樹脂貯存罐上部管道及閥門原因?qū)е碌臉渲孤?/p>

陽再生兼樹脂貯存罐底部樹脂泄漏的途徑只有通過底部樹脂出口管道及水帽泄漏兩種情況。剛開始懷疑陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口閥狀態(tài)不正常，該閥門可能不嚴密導致正洗過程中樹脂從樹脂出口管漏走，但是檢查后發(fā)現(xiàn)陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口閥后管道上的閥門均在關(guān)狀態(tài)，此路管道應(yīng)該基本沒有水流量，即使存在樹脂泄漏情況，泄漏量應(yīng)當也較小。檢查陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口閥開關(guān)狀態(tài)均正常，動作到位。同時在樹脂輸送管道取樣口排水未發(fā)現(xiàn)明顯的樹脂，排除了陽再生兼樹脂貯存罐樹脂出口管道泄漏這一可能性。

排除掉上一種可能之后，已經(jīng)可以確定樹脂是從底部水帽處漏走的，因為之前在進行正洗，樹脂應(yīng)該是順著排污管道到達了廢水樹脂捕捉器。排水溝未發(fā)現(xiàn)樹脂，廢水樹脂捕捉器應(yīng)當發(fā)揮作用攔截了泄漏的樹脂，打開廢水樹脂捕捉器底部排污閥后，馬上有樹脂流出，如下圖：

確認樹脂泄漏的原因及途徑之后，只能進入陽再生兼樹脂貯存罐檢查水帽，確認出現(xiàn)故障的水帽后進行處理，將1號陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的陽樹脂轉(zhuǎn)移至樹脂分離罐，然后將罐體水排空后打開人孔門，通風后進入罐體進行檢查。經(jīng)過對罐體內(nèi)水帽逐個的仔細檢查，發(fā)現(xiàn)有兩個水帽的墊片安裝位置不正，導致這兩個水帽密封不嚴，陽樹脂在沖洗時從這兩個水帽底部漏到了陽再生兼樹脂貯存罐下部排放管道，從而進入到了廢水樹脂捕捉器，將這兩個水帽墊片重新完好之后，將陽樹脂從樹脂分離罐輸送回陽再生兼樹脂貯存罐，再次進行正沖洗，沖洗約半小時后，樹脂高度未發(fā)生下降，樹脂無泄漏。

2.高速混床運行過程中的漏樹脂。

2020年10月08日，運行人員發(fā)現(xiàn)3號機組的2號高速混床樹脂捕捉器進出口差壓在運行過程中逐漸增大，高速混床出水流量也持續(xù)降低。因為此時尚未觸發(fā)混床差壓保護將2號高速混床切除，手動將運行混床切換至1號高速混床，到現(xiàn)場進行檢查后發(fā)現(xiàn)2號高速混床內(nèi)樹脂面高度降低，上部窺視窗已無法觀察到樹脂。懷疑樹脂出現(xiàn)泄漏，擔心樹脂進入給水系統(tǒng)，將給水泵入口濾網(wǎng)拆開檢查，雖然此濾網(wǎng)無法攔截樹脂，但如果樹脂大量進入給水系統(tǒng)此處應(yīng)能明顯的觀察到樹脂，所幸在此未發(fā)現(xiàn)樹脂。樹脂應(yīng)當被樹脂捕捉器內(nèi)的濾網(wǎng)成功攔截，如此才會導致樹脂捕捉器進出口差壓升高。

將3號機組2號高速混床出水管上壓力表拆開后發(fā)現(xiàn)有樹脂流出，隨后將樹脂捕捉器排污管解開后有大量樹脂流出，確認是因為2號高速混床底部水帽出現(xiàn)問題導致樹脂泄漏，將2號高速混床內(nèi)樹脂轉(zhuǎn)移至1號樹脂分離罐，然后將樹脂捕捉器及出水管道內(nèi)的樹脂沖洗干凈并收集至樹脂桶內(nèi)。將2號高速混床內(nèi)水排空后打開人孔門，通風后進入罐體內(nèi)部檢查，逐一檢查后發(fā)現(xiàn)有兩個水帽的墊片不合規(guī)格，墊片有一側(cè)偏薄導致水帽安裝完成后有縫隙，樹脂在運行過程中從縫隙流入到樹脂捕捉器。將這兩個水帽的墊片更換后，重新將樹脂輸送回2號高速混床，再次投運運行一天后，觀察樹脂高度及樹脂捕捉器進出口差壓無明顯變化，樹脂無泄漏。

高速混床在投入備用前會根據(jù)情況進行一次混脂，從底部進氣混合后快速進水將樹脂壓實，這是因為樹脂輸送過程中可能會出現(xiàn)這種情況，原先在陽再生兼樹脂貯存罐已經(jīng)混合好的樹脂在進入高速混床后又出現(xiàn)了分層情況，故而會在樹脂輸送完成后再進行一次混脂。在本項目的高速混床混脂過程中，出現(xiàn)過一次輕微漏樹脂情況。由于本項目高速混床窺視窗設(shè)計較小，位置較高，因此在混脂前的排水過程沒有控制好，罐體剩余水量較多，導致進氣混脂時有水從排氣管流出并帶出了一點樹脂。幸好現(xiàn)場運行人員發(fā)現(xiàn)問題后馬上停止混脂并關(guān)閉了排氣閥，泄漏的樹脂量很小。

高速混床頂部也是設(shè)計有水帽的，但是水帽的間距較大，并不能攔截樹脂，所以才導致了此次事件的發(fā)生，如果操作不當，將高速混床進水閥打開了，那么后果就比較嚴重了，樹脂就會進入凝結(jié)水管道，從而最終進入到鍋爐引發(fā)之前描述的一系列后果，筆者同事參與的某個項目就因樹脂漏入鍋爐導致了水冷壁爆管。事后我們拆開高速混床人口門進入檢查，發(fā)現(xiàn)有不少樹脂進入了混床頂部的隔板，無法通過正常進水及沖洗來排出，只好將頂部水帽拆除后將樹脂沖下來。事后我們嚴格規(guī)定了放水量一定要到樹脂上方20cm左右才能進行進氣混脂，同時投運前的所有操作不得打開高速混床的進水閥，后續(xù)的運行過程中未出現(xiàn)此問題。

3.再生過程中的漏樹脂。

2021年2月份，運行人員在對精處理的樹脂進行再生過程的中，發(fā)現(xiàn)1號陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)的樹脂高度出現(xiàn)了異常的下降情況，由于是在正洗過程中發(fā)現(xiàn)的此問題，樹脂應(yīng)該是從水帽處泄漏，之后檢查廢水樹脂捕捉器發(fā)現(xiàn)內(nèi)部確實有大量樹脂，確認原因后，將1號陽再生兼樹脂貯存罐內(nèi)樹脂轉(zhuǎn)移至樹脂分離罐，然后將罐體水排空后打開人孔門，通風后進入罐體進行檢查。逐一檢查水帽后，發(fā)現(xiàn)底部水帽或多或少發(fā)生了腐蝕的情況，腐蝕后的水帽不能正常的發(fā)揮攔截樹脂的作用。拆開人孔門檢查后，罐體情況如下圖：

將水帽都拆出來檢查后發(fā)現(xiàn)里面有個水帽腐蝕尤其嚴重，底部的鐵片已經(jīng)基本被腐蝕完畢，具體情況見下圖：

精處理樹脂的再生酸堿濃度一直以來都是嚴格按照廠家要求的濃度范圍內(nèi)進行的，根據(jù)廠家提供的設(shè)備說明，水帽在再生過程中不應(yīng)該出現(xiàn)這種嚴重腐蝕的情況，出現(xiàn)這種情況后我們立即聯(lián)系了廠家到了現(xiàn)場，廠家了解了現(xiàn)場的情況后，重新發(fā)送了一批新水帽將舊水帽全部進行了更換。為了了解是否是因為材質(zhì)的原因?qū)е滤北桓g，我們將新舊水帽的耐腐蝕性進行了對比，根據(jù)廠家要求同時將新舊水帽放入8%的鹽酸濃液中浸泡24h以上，舊水帽明顯腐蝕速率更快，如下圖：

通過本次實驗的對比，已經(jīng)表明新舊水帽的材質(zhì)確實存在一定的差距，廠家承認首次發(fā)出的水帽可能存在質(zhì)量問題，他將會把水帽帶回公司進行檢測，最后廠家發(fā)回的檢測結(jié)果表明：最開始發(fā)過來的那一批舊水帽材料是304不銹鋼，更換的新水帽材料是316不銹鋼，第一批發(fā)貨的水帽材質(zhì)并不符合設(shè)計要求。其他罐體的水帽因此也都進行了更換，之后的運行過程中再未出現(xiàn)樹脂泄漏的情況。

四、結(jié)論

通過以上的案例可以看出，本項目導致樹脂泄漏的原因基本是因為前期的檢查不夠細致，廠家供貨錯誤也占據(jù)了一定的原因。在罐體水帽安裝完成之后的水帽檢查中，廠家及安裝單位并沒有每一個水帽都認真檢查，從而導致后面漏樹脂的情況發(fā)生。在之后的項目中，我們應(yīng)該吸取教訓，做好前期的檢查工作，避免后續(xù)出現(xiàn)缺陷而返工。此外，樹脂捕捉器實現(xiàn)了它的重要作用，對于樹脂捕捉器前期也應(yīng)仔細檢查，確保能夠發(fā)揮其作用。