蒸汽氫電導超標,汽輪機酸腐蝕的問題分析及解決方案

蒸汽氫電導超標、汽輪機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樹脂被過量氧化劑氧化的解決方案，結合不同工藝對兩種濾料去除水中有機物的效果進展了現(xiàn)場試驗爭論。關鍵詞：氫電導率低分子有機酸樹脂分解酸性腐蝕活性炭引言鍋爐蒸汽氫電導率是衡量熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的重要指標，它可消退給水加氨處理時對電導率測量的影響，綜合反映水汽質(zhì)量的優(yōu)劣；尤其當水汽系統(tǒng)陰離子含量特別時，通過氫電導率的測量能夠準確反映鍋爐水汽系統(tǒng)陰離子雜質(zhì)含量的變化。蒸汽氫電導上升，預示著蒸汽樣品中雜質(zhì)含量增加，雜質(zhì)假設在鍋爐高熱負荷區(qū)域析出成垢，便可引發(fā)垢下腐蝕；此外，當水汽中酸根離子，尤其是氯離子或某些低分子有機酸初凝水中氨含量較低，無法起到調(diào)整pH的作用，將導致初凝水pH降低，引發(fā)金屬基體的酸性腐蝕。同時，在汽輪機蒸汽初凝區(qū)，由于蒸汽帶水，水滴對葉片等部位的沖刷作用，更加快了腐蝕過程。由于產(chǎn)生機理一樣，汽輪機低壓缸部位的酸性腐蝕通常與氫電導率上升現(xiàn)象結伴消滅。本文針對大唐保定熱電廠兩臺機組蒸汽氫電導率超標并發(fā)生汽輪機低壓缸酸性腐蝕現(xiàn)象，對機組水汽系統(tǒng)進展了全面的查定分析，找到了蒸汽氫電導超標的緣由，并通過試驗確定了解決方案。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美國福斯特－惠勒公司技術生產(chǎn)的國內(nèi)首臺DG450/9.81-1型循環(huán)流化床鍋爐，配備上海汽輪機設計開發(fā)的型高壓100MW等級系列CC100-8.83/1.98/0.196型雙抽汽凝汽式汽輪機。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。補給水二級除鹽，原水為保定市城市管網(wǎng)供地表水，預處理以亞硫酸鈉除余氯并通過高效纖維球過濾器除濁。兩臺機組分別于2023年、2023年投產(chǎn)發(fā)電。投產(chǎn)后不久，覺察水、汽氫電導率超標〔>0.3μS/cm，最高曾到達0.μS/cm，平均為0.53μS/cm。此問題長期未能得到解決。在2023年4后的第一次大修中，揭缸檢查覺察汽輪機低壓缸最末二級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機組在投產(chǎn)初期，由于運行不穩(wěn)定，在頻繁啟停過程中，蒸汽帶水量偏高，加大了對低壓缸的沖刷作用；另外，從汽機低壓缸已發(fā)生酸性腐蝕的事實，疑心機組水汽中存在過量酸性物質(zhì)，造成水汽品質(zhì)下降、金屬腐蝕，同時表現(xiàn)為氫電導超標。當機組正常運行時，爐水中雜質(zhì)含量較低；但機組存在泄漏，或補給水品質(zhì)下降，或有水處理樹脂進入鍋爐時，爐水中的雜質(zhì)含量將急劇上升，使蒸汽中相應的離子攜帶量增加，造成蒸汽氫電導率超標；隨著蒸汽在汽輪機內(nèi)做功，溫度及壓力逐級降低，蒸汽中溶解雜質(zhì)漸漸到達飽和而析出，雜質(zhì)假設以鹽型析出，則發(fā)生結垢；假設以酸型析出，便形成腐蝕，保定電廠#8、#9機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)的來源。通常水汽系統(tǒng)中的雜質(zhì)來源不外乎兩種：補給水帶入或換熱系統(tǒng)泄漏[1]。補給水質(zhì)不合格將使原水中的雜質(zhì)進入鍋爐，包括各種離子、有機物、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)，假設發(fā)生泄漏，冷卻介質(zhì)進入鍋爐水汽系統(tǒng)，也將導致鍋爐水質(zhì)的大幅下降。由以上兩種來源引起的爐水雜質(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)來源，才能制定相應的解決方案。水質(zhì)查定大唐保定熱電廠#1~#7機組補給水水源與#8、#9機組不同，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)獨立運行，補給水系統(tǒng)由聯(lián)絡管連通。表120231025日聯(lián)絡門關閉后對#4機組和#8、#9機組水汽品質(zhì)陰離子色譜分析與氫電導率測試結23為聯(lián)絡門開啟后#1除鹽送出的除鹽水供#8機組補水，#2除鹽送出的除鹽水供#9機組補水TOC值測試結果。序號水樣被測組分含量(單位:μ序號水樣被測組分含量(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序號水樣被測組分含量(單位:μg序號水樣被測組分含量(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水樣名稱氫電導率(μS/cm)檢測工程水樣名稱氫電導率(μS/cm)檢測工程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；結果分析TOC較高是導致氫電導率超標的直接緣由由表中可知，#8#4#8、#9機組給水、飽和蒸汽品質(zhì)，其無機陰離子含量差異不大，但補水為#2除鹽水的#8、#9鍋爐水、汽中乙酸根含量遠高于以#1除鹽水為補水的#4機組及以#1除鹽水為補水時的#8TOC含量也明顯偏高。由此確定：造成#8、#9機組蒸汽氫電導率超標及汽輪機初凝區(qū)的酸腐蝕的緣由與水汽介質(zhì)中TOC含量有關，主要超標物質(zhì)為乙酸根。地表水是除鹽水中有機物的重要來源#1除鹽水與#2TOCTOC含量高意味著有機物含量高。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)場實測離子交換器進水TOC1886μg/LTOC159μg/L的有機物水平，而#2除鹽中未設針對有機物的去除工序，由此推斷，城市管網(wǎng)供地表水可能是除鹽水中有機物的主要來源。余氯含量高給樹脂氧化造成可能現(xiàn)場亞硫酸鈉除余氯裝置運行不穩(wěn)定，有時陽床入口余氯含量到達0.25mg/L，存在陽樹脂被余氯破壞/650的有機物種類進展測定，結果顯示：陽床出水中超過一半的有機物為具有芳香環(huán)構造的鄰苯二甲酸二丁酯〔DB，它們主要來自原水；另有少局部為樹脂交聯(lián)劑二乙烯苯長鏈受到破壞的分解產(chǎn)物，其豐度占總有機物含量的10％5%，由此推斷，陽樹脂受余氯氧化降解是有機物的另一來源。由以上結果分析可知，#8、#9機組蒸汽氫電導超標及汽輪機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)，造成蒸汽氫電導率上升及汽輪機酸腐蝕。因此，只有降低除鹽水中的剩余有機物，才能使問題得到解決。補給水去除有機物及游離氯的試驗爭論由于地下水資源開采的限制，大唐保定熱電廠不能以轉變#8、#9補給水水源的途徑解決氫電導超標及腐蝕問題。因此從現(xiàn)有實際狀況動身，提高補給水水質(zhì)，一方面應設法降低進入除鹽設備的有機物含量，另一方面應避開陽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)有機物為含苯環(huán)的疏水性有機物，分子量適中〔小于1000，對這類有機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)中應用最為廣泛活性炭及近年來國內(nèi)開發(fā)的丙烯酸系大孔強堿Ⅰ型有機物吸附樹脂D730，對現(xiàn)場城市管網(wǎng)供水進展有機物吸附中試試驗。通過初步試驗，其結果顯示活性炭吸附有機物的效果優(yōu)于D730樹脂。另外，由于活性炭能與水中余氯發(fā)生化學反響，可以起到除去余氯的作用，應選用活性炭進展不同工況下去除水中有機物的試驗?；钚蕴咳コ袡C物試驗爭論380mm，2023mm5根，分別裝入活性炭、陽樹脂、陰樹脂、陰陽混脂；活性炭選用吸附效果較優(yōu)的椰殼活性炭，進展如下試驗。活性炭去除有機物效果試驗活性炭裝填高度為2200m〔兩根柱串聯(lián)使用，樹脂裝填高度1100m。以原水→活性炭過濾器→陽310m/h，分別監(jiān)測各柱出水CODMnTOC的變化；出水12。OT1.00.80.60.40.2原水過濾器陽床陰床混床0原水過濾器陽床陰床混床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0.248mg/L，由此得出活性炭對水中有機物的截留率約為83％；陽床出水有機物較過濾器出水略有上升，為樹脂降解溶出少量有機物造成；水中局部有機物為陰樹脂所吸附，陰床出水TOC含量0.05mg/L，混床TOC0.047mg/L，較未經(jīng)活性碳過濾器時除鹽水TOC〔0.406mg/L〕88%，說明活性炭去除有機物的效果是比較抱負的。90809080％706050截30有207m/h10m/h20m/h100在活性炭填充高度1100mm條件下，以原水→活性炭過濾器→7m/hCODMn

TOC，3。從圖中看出，低流速對于活性炭吸附有機物較為有利。在7m/h流速下的有機物去除率較10m/h時提高1720m/h時提高37％，因此使用活性炭過濾器去除水中有機物時，其運行流速越低，吸附8～10m/h活性炭裝填高度對有機物去除效果的影響試驗爭論以原水通過活性碳過濾器，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)

,填料過高時，〔數(shù)月以上內(nèi)有機物的吸附主要發(fā)生在上層，下部的填料無法發(fā)揮吸附作用，卻成為微生物生長的溫床，形成有機物的又一來源。并且運行中壓實的填料會造成過濾器反洗困難，給現(xiàn)場運行和維護造成諸多不41800mm～2023mm80%。活性炭去除游離氯的試驗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48小時，過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。結論城市管網(wǎng)供地表水中攜帶的局部有機物和陽樹脂受其水中余氯氧化降解產(chǎn)物而隨除鹽水進入爐內(nèi)，是造成機組蒸汽氫電導超標及設備腐蝕的主要緣由。活性炭過濾器對其原水中有機物的去除率能到達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，添加活性炭過濾器可使問題得到較好的解決。建議承受以下方案對原系統(tǒng)進展改造：原水→活性炭過濾器→陽床→除碳器→陰床→混床→除鹽水。同時，保證活性炭填料高度1800mm～2023mm，運行流速8～10m/h，這種設計既可去除原水中游離氯，又能夠保證水中絕大局部有機物被過