300MW火電廠水汽氫電導率超標的原因及處理方法

魏芳芳

摘 要：本文對某300MW火電廠#1機組水汽系統氫電導率超標原因進行了分析。在對該機組水汽系統陰離子含量、總有機碳含量、可溶性氣體進行分析的基礎上，得出機組給水加氨量偏大是導致該機組水汽系統氫電導率超標的主要原因。

關鍵詞：氫電導率；陰離子；給水加藥；補水量

1 前言

某火電廠采用2×300MW直接空冷凝汽式機組，配2×1058t/h亞臨界、一次中間再熱循環流化床鍋爐。原水取自附近煤礦的井下疏干水。預處理采用平流沉淀池，預處理出水經過濾器、超濾、一二級反滲透以及EDI處理后進入除鹽水箱。給水采用加氨和聯氨處理[1]，爐水采用低磷酸鹽處理。

該機組于2015年6月正式投產。#1機投運不久，發現給水、蒸汽、凝結水氫電導率嚴重超標，其他水汽指標如二氧化硅、鈉離子基本控制在合格范圍內。根據GB12145《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》，該機組蒸汽、給水、凝結水的氫電導率（25℃）應≤0.3us/cm。統計資料顯示，表1表示的是該熱電廠#1機組2015年11月至2016年4月份水汽系統凝結水和給水氫電導率范圍及其合格率表統計。

表1：凝結水和給水氫電導率范圍及其合格率表統計

從表中可以看出，其凝結水氫電導率在0.18-0.47us/cm之間，平均合格率僅為36.7%，給水氫電導率在0.22-0.46us/cm之間，平均合格率僅為36%。同時，在該機組水汽系統氫電導率超標期間，凝結水硬度為零、鈉含量也在合格范圍內。

氫電導率是綜合反映熱力系統水汽品質的重要指標，氫電導越大，表明水汽對熱力設備的腐蝕和危害程度也越大[1]。因此，有必要盡快對該機組水汽系統氫電導率超標的原因進行分析。

2 水汽系統氫電導率影響因素分析

2.1 水汽樣品中陰離子含量

在低溫取樣中，氫電導率測量是被測水樣經過氫型陽離子交換樹脂，將陽離子去除，水樣中僅留下陰離子，如Cl-，SO42-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相應的氫離子，而水中的氫氧根離子則與氫離子中和消耗掉，不在電導中反應。因此測量氫電導率可直接反映水中雜質陰離子的總量。鍋爐水汽中，陰離子質量濃度越高，氫電導率越大。

2.2 水汽中總有機碳（TOC）影響

TOC是綜合反應水汽中有機物質量濃度的指標。有機物在熱力設備高溫高壓的條件下，會逐漸分解產生低分子的的有機物（HCOOH、CH3COOH）和二氧化碳，并與水汽中的氨反應生成HCOONH4、CH3COONH4、（NH4）2CO3等。當含有低分子有機物的水汽樣品經過氫型強酸陽離子交換樹脂時，會發生下述反應：

HCOONH4+RH=RNH4+HCOOH

CH3COONH4+RH=RNH4+CH3COOH

（NH4）2CO3+2RH=2RNH4+H2CO3

根據反應的結果，表明水汽樣品中總有機碳質量濃度越高，氫電導率越大，同時對熱力設備的腐蝕和危害程度也越大。

2.3 水汽中可溶性氣體二氧化碳和氧氣對氫電導率的影響

火力發電廠鍋爐水汽系統中的可溶性氣體主要是二氧化碳和氧氣，其中二氧化碳會與水汽中的氨反應生成（NH4）2CO3，其對氫電導的測量影響很大。二氧化碳的主要來源一方面是隨機組補充水帶入，或是真空系統泄露，漏入空氣。另一方面是有機物在高溫高壓下的分解產生。若補給水處理工藝無去除有機物工藝設備，單靠離子交換，則難以有效去除有機物，導致補給水TOC質量濃度明顯偏高。機組在供熱工況下，高補水率運行，使得高有機物質量濃度的補給水進入熱力系統，直接影響熱力系統的水汽。

同時，水汽中的氧氣以及碳酸還可能在離子交換柱內形成氣泡。氣泡不僅會使水樣在流經氫型強酸陽離子交換樹脂時發生偏流和短路，是部分樹脂得不到有效的沖洗，這些樹脂再生時殘留的酸會緩慢擴散釋放，并使得測量結果偏高，影響氫電導率的測量準確性。同時氣泡在交換柱內會發生移動，并導致樹脂在交換柱內發生亂層現象，這樣很有可能使得交換柱下部的失效樹脂移動到上部而發生逆交換，并使得測量結果偏高，影響氫電導率的測量準確性。

2.4 爐前給水加氨量大的的影響

氫電導率抑制了氨對水汽品質的影響?；鹆Πl電廠熱力系統中為了防止金屬腐蝕，普遍采用給水加氨處理。氨是揮發性物質，除了與碳酸反應消耗一部分外，也基本上留在熱力系統循環。而在機組正常運行時，在除鹽水、凝結水、蒸汽中的其他雜志成分含量，比起氨在系統中的含量要小，造成普通電導率檢測不能反應其他雜質成分，所以通過陽離子交換柱將氨跟除去后，檢測出的氫電導率就能準確反應水汽中陰離子的含量。但是，當給水加氨量過大，即：氨離子質量濃度高時，氨與水中的二氧化碳反應生成（NH4）2CO3，會導致氫電導率超標。

3 問題及處理措施

通過簡單分析后，該廠技術人員對#1機組凝結水及給水采樣送檢，分析水樣中各離子的質量濃度。根據外檢報告的顯示，給水及凝結水中氨離子的質量濃度最高，而凝結水及給水中的氨的質量濃度主要是由于給水加氨的引入。由于機組運行期間為了避免熱力設備腐蝕，要求提高爐前給水pH值，一般采用爐前給水加氨的方式[2]。調整試驗前，該機組爐前給水按照pH≥9.2控制加氨量，一般控制在9.5左右。為了驗證爐前給水加氨量高是造成氫電導率超標的原因，對給水中氨的質量濃度進行調整，將給水pH值調整到9.0-9.1，同時將連排開度調小。通過7天的連續監督，在減少爐前給水加氨量后，給水電導率一直在合格范圍內，證明了由于爐前給水加氨量大，使蒸汽中氨的質量濃度增高，造成蒸汽氫電導率高。

4 結論及建議

a. 300 MW機組氫電導率超標直接影響機組安全經濟運行，應采取加開連排的措施盡快將水汽品質降至合格。氫電導率超標主要是由于氨離子的質量濃度高引起的，給水加氨量調整不當是導致氨離子質量濃度高的直接原因。

b.試驗結果表明，為確保機組水汽氫電導率達標，爐前給水的pH值應控制在低限，即9.2左右運行，連排開度應控制在5%以上。

c.應強化化學監督作用，加強對化學人員培訓，將化學儀表、加藥設備等納入正常生產管理，落實人員責任，確保機組安全運行。

參考文獻：

[1]李培元，火力發電廠水處理及水質控制[M].北京：中國電力出 版社，1999.

[2]王杏卿，熱力設備的防腐與防護，水利電力出版社，1998.