蒸汽氫電導(dǎo)超標(biāo),汽輪機(jī)酸腐蝕的問題分析及解決方案

蒸汽氫電導(dǎo)超標(biāo)、汽輪機(jī)酸腐蝕的問題分析及解決方案大唐保定熱電廠李亞靜和防止陽(yáng)樹脂被過(guò)量氧化劑氧化的解決方案，結(jié)合不同工藝對(duì)兩種濾料去除水中有機(jī)物的效果進(jìn)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)爭(zhēng)論。關(guān)鍵詞：氫電導(dǎo)率低分子有機(jī)酸樹脂分解酸性腐蝕活性炭引言鍋爐蒸汽氫電導(dǎo)率是衡量熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標(biāo)，它可消退給水加氨處理時(shí)對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量的影響，綜合反映水汽質(zhì)量的優(yōu)劣；尤其當(dāng)水汽系統(tǒng)陰離子含量特別時(shí)，通過(guò)氫電導(dǎo)率的測(cè)量能夠準(zhǔn)確反映鍋爐水汽系統(tǒng)陰離子雜質(zhì)含量的變化。蒸汽氫電導(dǎo)上升，預(yù)示著蒸汽樣品中雜質(zhì)含量增加，雜質(zhì)假設(shè)在鍋爐高熱負(fù)荷區(qū)域析出成垢，便可引發(fā)垢下腐蝕；此外，當(dāng)水汽中酸根離子，尤其是氯離子或某些低分子有機(jī)酸初凝水中氨含量較低，無(wú)法起到調(diào)整pH的作用，將導(dǎo)致初凝水pH降低，引發(fā)金屬基體的酸性腐蝕。同時(shí)，在汽輪機(jī)蒸汽初凝區(qū)，由于蒸汽帶水，水滴對(duì)葉片等部位的沖刷作用，更加快了腐蝕過(guò)程。由于產(chǎn)生機(jī)理一樣，汽輪機(jī)低壓缸部位的酸性腐蝕通常與氫電導(dǎo)率上升現(xiàn)象結(jié)伴消滅。本文針對(duì)大唐保定熱電廠兩臺(tái)機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)并發(fā)生汽輪機(jī)低壓缸酸性腐蝕現(xiàn)象，對(duì)機(jī)組水汽系統(tǒng)進(jìn)展了全面的查定分析，找到了蒸汽氫電導(dǎo)超標(biāo)的緣由，并通過(guò)試驗(yàn)確定了解決方案。問題分析存在問題大唐保定熱電廠#8#9鍋爐為由東方鍋爐股份引進(jìn)美國(guó)福斯特－惠勒公司技術(shù)生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)DG450/9.81-1型循環(huán)流化床鍋爐，配備上海汽輪機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的型高壓100MW等級(jí)系列CC100-8.83/1.98/0.196型雙抽汽凝汽式汽輪機(jī)。鍋爐給水加氨調(diào)pH值，輔以聯(lián)氨除氧，爐水承受磷酸鹽處理。補(bǔ)給水二級(jí)除鹽，原水為保定市城市管網(wǎng)供地表水，預(yù)處理以亞硫酸鈉除余氯并通過(guò)高效纖維球過(guò)濾器除濁。兩臺(tái)機(jī)組分別于2023年、2023年投產(chǎn)發(fā)電。投產(chǎn)后不久，覺察水、汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)〔>0.3μS/cm，最高曾到達(dá)0.μS/cm，平均為0.53μS/cm。此問題長(zhǎng)期未能得到解決。在2023年4后的第一次大修中，揭缸檢查覺察汽輪機(jī)低壓缸最末二級(jí)葉片邊緣消滅鋸齒狀水沖刷性酸腐蝕。緣由分析大唐保定熱電廠#8、#9機(jī)組在投產(chǎn)初期，由于運(yùn)行不穩(wěn)定，在頻繁啟停過(guò)程中，蒸汽帶水量偏高，加大了對(duì)低壓缸的沖刷作用；另外，從汽機(jī)低壓缸已發(fā)生酸性腐蝕的事實(shí)，疑心機(jī)組水汽中存在過(guò)量酸性物質(zhì)，造成水汽品質(zhì)下降、金屬腐蝕，同時(shí)表現(xiàn)為氫電導(dǎo)超標(biāo)。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，爐水中雜質(zhì)含量較低；但機(jī)組存在泄漏，或補(bǔ)給水品質(zhì)下降，或有水處理樹脂進(jìn)入鍋爐時(shí)，爐水中的雜質(zhì)含量將急劇上升，使蒸汽中相應(yīng)的離子攜帶量增加，造成蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)；隨著蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功，溫度及壓力逐級(jí)降低，蒸汽中溶解雜質(zhì)漸漸到達(dá)飽和而析出，雜質(zhì)假設(shè)以鹽型析出，則發(fā)生結(jié)垢；假設(shè)以酸型析出，便形成腐蝕，保定電廠#8、#9機(jī)組消滅的問題屬于后者。查定思路降低爐水中酸性物質(zhì)含量，是解決酸性腐蝕的最根本方法，這就要求明確爐內(nèi)雜質(zhì)的來(lái)源。通常水汽系統(tǒng)中的雜質(zhì)來(lái)源不外乎兩種：補(bǔ)給水帶入或換熱系統(tǒng)泄漏[1]。補(bǔ)給水質(zhì)不合格將使原水中的雜質(zhì)進(jìn)入鍋爐，包括各種離子、有機(jī)物、二氧化硅等；換熱系統(tǒng)接觸的冷卻介質(zhì)通常含有大量雜質(zhì)，假設(shè)發(fā)生泄漏，冷卻介質(zhì)進(jìn)入鍋爐水汽系統(tǒng)，也將導(dǎo)致鍋爐水質(zhì)的大幅下降。由以上兩種來(lái)源引起的爐水雜質(zhì)增加，各自處理方法不盡一樣。所以，必需首先確定水汽中的雜質(zhì)來(lái)源，才能制定相應(yīng)的解決方案。水質(zhì)查定大唐保定熱電廠#1~#7機(jī)組補(bǔ)給水水源與#8、#9機(jī)組不同，前者為#1除鹽送出的除鹽水，水源為地下水；后者為#2除鹽送出的除鹽水，水源為地表水。兩套除鹽系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，補(bǔ)給水系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)管連通。表120231025日聯(lián)絡(luò)門關(guān)閉后對(duì)#4機(jī)組和#8、#9機(jī)組水汽品質(zhì)陰離子色譜分析與氫電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)23為聯(lián)絡(luò)門開啟后#1除鹽送出的除鹽水供#8機(jī)組補(bǔ)水，#2除鹽送出的除鹽水供#9機(jī)組補(bǔ)水TOC值測(cè)試結(jié)果。序號(hào)水樣被測(cè)組分含量(單位:μ序號(hào)水樣被測(cè)組分含量(單位:μg?L-1)氟離子乙酸根甲酸根氯離子硫酸根硝酸根磷酸根氫電導(dǎo)μS/cm14#分散水1.57.8／2.11.31.2／0.23724#給水8.717.6／12.72.7／／34#爐水37.135.9／101933.23.9453344#飽和蒸汽9.219.7／21.52.3／／58#分散水0.1020.0／0.030.890.17／0.56468#給水3.527.0／0.121.35／／0.56278#爐水286.3207.824.5720.73.2／702188#飽和蒸汽5.628.51.310.641.5／／0.64799#分散水0.5221.6／1.90.69／／0.41109#給水0.6759.3／1.71.3／／0.544119#爐水23.8233.831.4181.71.9／6433129#飽和蒸汽1.628.72.28.4/／／0.519序號(hào)水樣被測(cè)組分含量(單位:μg序號(hào)水樣被測(cè)組分含量(單位:μg?L-1)氟離子乙酸根甲酸根氯離子硫酸根硝酸根磷酸根氫電導(dǎo)μS/cm18#給水/4.7／1.2/0.6／0.21928#爐水14.3436.8/577.72.33.4432338#飽和蒸汽3.219.6/1.4/／／0.24349#給水/202.7／2.3/／／0.73659#爐水18.5704.2/220.821.24.5521269#飽和蒸汽3.4108.911.6/／／0.675水樣名稱氫電導(dǎo)率(μS/cm)檢測(cè)工程水樣名稱氫電導(dǎo)率(μS/cm)檢測(cè)工程TC TIC(μg?L-1) (μg?L-1)TOC#8飽和蒸汽0.26230428024#9飽和蒸汽0.77315351102#8給水0.269802951#9給水0.72922930196#9分散水0.50727560215#8爐水30026274#9爐水1936431893#10.1110095<10#20.1043327406#1除鹽水”指以地下水為水源的除鹽系統(tǒng)送出除鹽水,“#2除鹽水”指以地表水為水源的除鹽系統(tǒng)送出除鹽水；結(jié)果分析TOC較高是導(dǎo)致氫電導(dǎo)率超標(biāo)的直接緣由由表中可知，#8#4#8、#9機(jī)組給水、飽和蒸汽品質(zhì)，其無(wú)機(jī)陰離子含量差異不大，但補(bǔ)水為#2除鹽水的#8、#9鍋爐水、汽中乙酸根含量遠(yuǎn)高于以#1除鹽水為補(bǔ)水的#4機(jī)組及以#1除鹽水為補(bǔ)水時(shí)的#8TOC含量也明顯偏高。由此確定：造成#8、#9機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)及汽輪機(jī)初凝區(qū)的酸腐蝕的緣由與水汽介質(zhì)中TOC含量有關(guān)，主要超標(biāo)物質(zhì)為乙酸根。地表水是除鹽水中有機(jī)物的重要來(lái)源#1除鹽水與#2TOCTOC含量高意味著有機(jī)物含量高。查閱水廠供水水質(zhì)分析記錄，地表水中CODMn

年均含量為1.2mg/L，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)離子交換器進(jìn)水TOC1886μg/LTOC159μg/L的有機(jī)物水平，而#2除鹽中未設(shè)針對(duì)有機(jī)物的去除工序，由此推斷，城市管網(wǎng)供地表水可能是除鹽水中有機(jī)物的主要來(lái)源。余氯含量高給樹脂氧化造成可能現(xiàn)場(chǎng)亞硫酸鈉除余氯裝置運(yùn)行不穩(wěn)定，有時(shí)陽(yáng)床入口余氯含量到達(dá)0.25mg/L，存在陽(yáng)樹脂被余氯破壞/650的有機(jī)物種類進(jìn)展測(cè)定，結(jié)果顯示：陽(yáng)床出水中超過(guò)一半的有機(jī)物為具有芳香環(huán)構(gòu)造的鄰苯二甲酸二丁酯〔DB，它們主要來(lái)自原水；另有少局部為樹脂交聯(lián)劑二乙烯苯長(zhǎng)鏈?zhǔn)艿狡茐牡姆纸猱a(chǎn)物，其豐度占總有機(jī)物含量的10％5%，由此推斷，陽(yáng)樹脂受余氯氧化降解是有機(jī)物的另一來(lái)源。由以上結(jié)果分析可知，#8、#9機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)超標(biāo)及汽輪機(jī)酸腐蝕的根本緣由在于：城市管網(wǎng)供地[2]，并隨蒸汽遍布鍋爐水汽系統(tǒng)，造成蒸汽氫電導(dǎo)率上升及汽輪機(jī)酸腐蝕。因此，只有降低除鹽水中的剩余有機(jī)物，才能使問題得到解決。補(bǔ)給水去除有機(jī)物及游離氯的試驗(yàn)爭(zhēng)論由于地下水資源開采的限制，大唐保定熱電廠不能以轉(zhuǎn)變#8、#9補(bǔ)給水水源的途徑解決氫電導(dǎo)超標(biāo)及腐蝕問題。因此從現(xiàn)有實(shí)際狀況動(dòng)身，提高補(bǔ)給水水質(zhì)，一方面應(yīng)設(shè)法降低進(jìn)入除鹽設(shè)備的有機(jī)物含量，另一方面應(yīng)避開陽(yáng)樹脂受到余氯的氧化破壞。由氣質(zhì)聯(lián)用儀分析可知，水中絕大多數(shù)有機(jī)物為含苯環(huán)的疏水性有機(jī)物，分子量適中〔小于1000，對(duì)這類有機(jī)物的處理方法首選物理吸附法[3]這里選用在電廠水處理系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛活性炭及近年來(lái)國(guó)內(nèi)開發(fā)的丙烯酸系大孔強(qiáng)堿Ⅰ型有機(jī)物吸附樹脂D730，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)城市管網(wǎng)供水進(jìn)展有機(jī)物吸附中試試驗(yàn)。通過(guò)初步試驗(yàn)，其結(jié)果顯示活性炭吸附有機(jī)物的效果優(yōu)于D730樹脂。另外，由于活性炭能與水中余氯發(fā)生化學(xué)反響，可以起到除去余氯的作用，應(yīng)選用活性炭進(jìn)展不同工況下去除水中有機(jī)物的試驗(yàn)?；钚蕴咳コ袡C(jī)物試驗(yàn)爭(zhēng)論380mm，2023mm5根，分別裝入活性炭、陽(yáng)樹脂、陰樹脂、陰陽(yáng)混脂；活性炭選用吸附效果較優(yōu)的椰殼活性炭，進(jìn)展如下試驗(yàn)。活性炭去除有機(jī)物效果試驗(yàn)活性炭裝填高度為2200m〔兩根柱串聯(lián)使用，樹脂裝填高度1100m。以原水→活性炭過(guò)濾器→陽(yáng)310m/h，分別監(jiān)測(cè)各柱出水CODMnTOC的變化；出水12。OT1.00.80.60.40.2原水過(guò)濾器陽(yáng)床陰床混床0原水過(guò)濾器陽(yáng)床陰床混床10.90.8Lg0.7m0.6O10.90.8Lg0.7m0.6O0.5C0.40.30.20.101.81.6/ 1.4m1.23TOC1.459mg/LTOC含量到達(dá)0.248mg/L，由此得出活性炭對(duì)水中有機(jī)物的截留率約為83％；陽(yáng)床出水有機(jī)物較過(guò)濾器出水略有上升，為樹脂降解溶出少量有機(jī)物造成；水中局部有機(jī)物為陰樹脂所吸附，陰床出水TOC含量0.05mg/L，混床TOC0.047mg/L，較未經(jīng)活性碳過(guò)濾器時(shí)除鹽水TOC〔0.406mg/L〕88%，說(shuō)明活性炭去除有機(jī)物的效果是比較抱負(fù)的。90809080％706050截30有207m/h10m/h20m/h100在活性炭填充高度1100mm條件下，以原水→活性炭過(guò)濾器→7m/hCODMn

TOC，3。從圖中看出，低流速對(duì)于活性炭吸附有機(jī)物較為有利。在7m/h流速下的有機(jī)物去除率較10m/h時(shí)提高1720m/h時(shí)提高37％，因此使用活性炭過(guò)濾器去除水中有機(jī)物時(shí)，其運(yùn)行流速越低，吸附8～10m/h活性炭裝填高度對(duì)有機(jī)物去除效果的影響試驗(yàn)爭(zhēng)論以原水通過(guò)活性碳過(guò)濾器，調(diào)整流速10m/h，從不同填充高度TOC4。1.81.61.4/1.2m1.81.61.4/1.2mO1T0.8水0.60.40.20750MM1100MM1500MM1800MM2150MM4[4]

3200mg(CODMn

)/g(活性炭)

,填料過(guò)高時(shí)，〔數(shù)月以上內(nèi)有機(jī)物的吸附主要發(fā)生在上層，下部的填料無(wú)法發(fā)揮吸附作用，卻成為微生物生長(zhǎng)的溫床，形成有機(jī)物的又一來(lái)源。并且運(yùn)行中壓實(shí)的填料會(huì)造成過(guò)濾器反洗困難，給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)造成諸多不41800mm～2023mm80%?；钚蕴咳コ坞x氯的試驗(yàn)在酸性或中性條件下，余氯主要以次氯酸形式存在，活性炭可將其復(fù)原為氯離子，反響式為：Cl＋HO→HOCl＋HCl2 2HOCl＋C→CO＋HCl或2HOCl＋C→CO2

＋2HCl0.56mg/L1100mm10m/h，連續(xù)監(jiān)測(cè)48小時(shí)，過(guò)濾器出水余氯幾乎為零，由此斷定活性炭去除余氯的效果是良好的。結(jié)論城市管網(wǎng)供地表水中攜帶的局部有機(jī)物和陽(yáng)樹脂受其水中余氯氧化降解產(chǎn)物而隨除鹽水進(jìn)入爐內(nèi)，是造成機(jī)組蒸汽氫電導(dǎo)超標(biāo)及設(shè)備腐蝕的主要緣由?；钚蕴窟^(guò)濾器對(duì)其原水中有機(jī)物的去除率能到達(dá)83TOC含量降低至以下，且能使水中余氯得到較為徹底去除。因此，添加活性炭過(guò)濾器可使問題得到較好的解決。建議承受以下方案對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)展改造：原水→活性炭過(guò)濾器→陽(yáng)床→除碳器→陰床→混床→除鹽水。同時(shí)，保證活性炭填料高度1800mm～2023mm，運(yùn)行流速8～10m/h，這種設(shè)計(jì)既可去除原水中游離氯，又能夠保證水中絕大局部有機(jī)物被過(guò)