热力发电厂水汽氢电导率超标原因分析及处理

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1、热力发电厂水汽氢电导率超标原因分析及处理Analysis and Treatment of Water&steam Hydrogen Conductivity in thermal power plant闫爱军 赵文亮 扶廷喜 丁德（陕西电力科学研究院，陕西西安，710054）摘 要：通过对某电厂氢电导率长期超标进行分析和研究，找出了问题产生的原因。经过对预处理系统进行改造和减少丙酮肟的加药量，大大提升了氢电导率合格的水平。关键词：氢电导率 超标 预处理 有机物 丙酮肟1 概述某电厂两台100MW机组分别于2002年和2003年投入运行, 锅炉为超高温、高压、自然循环单汽包炉,最大连续蒸发量5

2、00t/h，过热蒸汽压力。汽轮机为单轴、双缸冲动、双抽供热凝汽式汽轮机。原水取自某水库，预处理采用平流沉淀池、无阀滤池和SK过滤器，预处理出水经一级除盐加混床进入除盐水箱，给水水质采用氨丙酮肟调节，炉水采用低磷酸盐处理。投运后不久发现给水、蒸汽、凝结水氢电导率严重超标，其他水汽指标如二氧化硅、钠基本控制在合格范围之内。依据火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准GB12145-1999，该机组蒸汽、给水、凝结水的氢电导率（25）0.3us/cm；并且规定氢电导率异常时的处理值如表1：表1 水质异常时的处理值氢电导率（25）s/cm标准值处理值一级二级三级凝结水给 水统计资料表明，投运后4年多来，

3、给水、蒸汽、凝结水氢电导率经常不合格。以11号机为例，2006年月报表显示，给水氢电导率有10个月合格率为零，凝结水氢电导率有9个月合格率为零。由于氢电导率超标有可能影响锅炉正常的水化学工况，从而导致锅炉受热面腐蚀甚至爆管，引起汽轮机内部腐蚀等事故的发生，机组的安全运行存在较大隐患1 2 3，因此有必要查明原因，采取措施，提高氢电导率合格率。2 原因分析2.1 凝汽器渗漏通常认为，凝汽器渗漏是造成氢电导率超标的主要原因之一。该厂两台机组自投运以来，经常出现凝汽器渗漏问题。2006年和2007年分别把两台机组凝汽器铜管全部改为不锈钢管，彻底解决凝汽器渗漏问题，但是氢电导率超标问题仍然存在。以11

4、号机组为例，该机组2006年凝汽器全部更换为不锈钢管，不存在泄漏问题，但是2007年10月的统计数据表明，该机组凝结水氢电导率合格率仅为4%，处于一级处理值范围内占76%，二级处理值范围内占20%；给水氢电导率合格率为0，处于一级处理值范围内占8%，二级处理值范围内占88%，三级处理值范围内占4%。说明凝汽器渗漏不是氢电导率超标的唯一原因，可见系统中肯定还有其他引起氢电导率超标的原因。2.2 丙酮肟对氢电导率的影响2.2.1 丙酮肟在炉内的理化过程3由于联氨具有易挥发、易燃易爆 、有毒并致癌等问题，为了防止锅炉供热时蒸汽中含有联氨，经常在供热机组采用二甲基酮肟代替联氧。丙酮肟化学名叫二甲基酮肟

5、(DMKO)，分子式为(CH3)2CNOH，是一种无色透明晶体，有芳香气味，在空气中易挥发，呈中性反应，易溶于水、醚、醇等，具有强还原性，能使 KMnO4在常温下退色，可作为给水的化学除氧剂。DMKO的热分解机理目前尚不十分清楚，但在高温下的分解反应如下：(CH3)2CNOH(CH3)2CO+N2O+NH3+N2+C02(CH3)2COCH3COOH+HCOOHCH3COOHCO2+H2OHCOOH CO2+H2O通常加入到给水中的DMKO绝大部分与氧发生反应，没有反应的部分大部分完全分解生成CO2和H2O。仅有极少部分没有完全分解时，生成乙酸或甲酸。这一点在后来的水汽痕量离子分析试验中得到了

6、证实。2.2.2 试验方案及结果为了查找炉内加药对氢电导率超标的影响，2007年进行了调整丙酮肟加药量试验。通过改变丙酮肟加药量，分析给水、蒸汽及凝结水电导率的变化，确定氢电导率超标是否与丙酮肟加药有关。分别进行了改变丙酮肟加药量为0，正常加药量1倍和正常加药量的二倍的试验，试验周期均为一周，试验过程中记录给水、蒸汽及凝结水电导率的变化。结果如表2所示。表2 丙酮肟加药量调整对氢电导率的影响日期11号日均氢电导率 s/cm12号日均氢电导率 s/cm给水凝结水蒸汽给水凝结水蒸汽2007-11-142007-11-152007-11-162007-11-172007-11-182007-11-1

7、92007-11-202007-11-212007-11-222007-11-232007-11-242007-11-252007-11-262007-11-272007-11-282007-11-292007-11-302007-12-012007-12-022007-12-032007-12-042.2.3 数据处理及分析s/cm，超过控制标准。可见添加丙酮肟并不是氢电导率超标的主要原因。这一点通过电厂此前的试验得到证实。据电厂介绍，以前曾停加丙酮肟长达数月到半年时间，期间虽然氢电导率有所降低，但合格率没有明显改善。2.3 补给水携带有机物2.3.1 有机物的危害采用地表水作为水源的电厂经

8、常会发生有机物污染补给水的情况。有机物随补给水进入锅炉，在锅内热分解产生的有机酸如乙酸、甲酸等，还有无机酸如盐酸等挥发性酸，随蒸汽进入汽轮机后，能引起汽轮机隔板、轴和叶片的腐蚀。2.3.2 水质分析对原水、阳床进水以及混床出水的CODMn及TOC测定试验结果见表3。表3 电厂水样中有机物测定结果序号名称CODMn/ mg L-1CODMn去除率/%TOC/ mg L-1TOC去除率/%1原水002过滤出水3混床出水为了查明原因，对该厂水汽系统进行了全面的分析取样，分析结果见表4：表4 全厂水汽系统痕量离子分析结果分类样品名称阴离子含量（单位：mg/L ）Cl-SO42-PO43-F-CH3CO

9、O-HCOO-NO3-NO2-预处理系统水源来水平流池出水过滤器出水SK进水除盐系统阳床进水阳床出水阴床出水混床出水#11机组除氧器入口除氧器出口省煤器入口炉水2185862244过热蒸汽饱和蒸汽凝泵出口#12机组除氧器入口除氧器出口省煤器入口炉水2101594过热蒸汽饱和蒸汽凝泵出口2.3.3 结果分析由表4可见，平流池出水Cl-明显升高，这是在平流池中添加混凝剂PAC所产生的。而SO42-、NO3-在SK过滤器进水中均明显升高，是由于过滤器出水在清水池，综合泵房蓄水池补充进来的自来水混合导致的。在预处理和补给水处理的各单元出水未检出乙酸根和甲酸根离子。g/L，这些有机物进入系统后，在高温高

10、压下，发生分解反应，导致有甲酸根、乙酸根出现。这与大多数出现类似问题电厂的研究结论是一致的5 6 7 8 9。根据柯尔劳斯离子独立运动定律，计算2007年11月6日部分水样的乙酸和甲酸氢电导率，如表5所示。表5 水汽系统乙酸和甲酸的理论氢电导率对实测值的贡献样品名称氢电导率s/cm甲乙酸氢电导占总氢电导率的比例实测值理论计算值减去甲乙酸后乙酸甲酸#11给水#11凝结水#11过热#12给水#12凝结水#12过热s/cm，符合相关的控制标准。进一步说明甲乙酸是导致氢电导率超标的主要原因。3 水处理系统存在的问题及解决方案3.1 存在的问题及分析通过对电厂的实际调查，以往报表的查阅以及相关的水质、蒸

11、汽和树脂分析可知，系统中存在较多的问题。（1） 加药系统加药不能实现准确计量。原有加PAC，PAM加药设备没有能正常投运，原因是PAM加药系统容易杜塞。（2） 混凝沉淀池运行效果差。该电厂的混凝沉淀池采用平流式，本身的混凝澄清效率较低；而且实际长度比设计长度短，是造成出水携带“矾花”、水质较差的原因之一；吸泥机行程没有达到出水端尽头，造成出水口液面下沉积的“矾花”不能被正常排出；冬季水库水呈现低温低浊的特征，不利于混凝效果的提高。（3） 盘式过滤器除有机物能力差。SK盘式过滤器属于在省内电厂使用较少，与省内电厂多采用双滤料过滤器或活性碳过滤器相比，去除有机物的能力相对较低。冬季运行时受处理的限

12、制，过滤出水不经过SK过滤器直接进入阳床，加重了离子交换器除有机物的负担。SK过滤器的具体性能还有待进一步研究。（4） 阴离子交换树脂污染严重。离子交换系统中，阴树脂能吸附较大量的有机物，有利于减少进入机组的有机物。当吸附接近饱和时，出水有机物含量将呈增加趋势。因此阴树脂污染严重也是造成有机物超标的原因之一，有必要对其进行复苏处理。（5） 炉内加药采用丙酮肟，分解易产生低分子有机酸。由于该厂为供热机组，部分供热与食品健康相关，因此没有采用有毒的联胺作为除氧剂，而采用了毒性较小的丙酮肟。3.2 解决方案根据原因分析，提出采取如下措施：（1） 对预处理工艺进行改造，优化运行方式，提高混凝澄清的有机

13、物去除率。（2） 在维持系统溶解氧合格的前提下，尽可能少加甚至不加丙酮肟。（3） 复苏树脂，以提高补给水处理系统的有机物去除率。2008年1月开始少加甚至不加丙酮肟，并于2008年4月，原水厂加药系统设备完成安装，混凝剂、助凝剂加药溶解箱、搅拌器、计量泵完成试转并经过调试，投入运行。投运后，平流沉淀池的出水浊度在整个调试期间有明显改善，浊度的去除率大大提高。树脂复苏由于各种原因，没有得到实施。3.3 实施效果评价根据电厂提供的统计数据，统计了最近三年来两台机组给水和凝结水氢电导率月合格率，如表6所示：表6 近三年来两台机组给水和凝结水氢电导率月合格率统计#11号机组给水氢电导率合格率三年统计#

14、11号机组凝结水氢电导率三年统计值时间2006年2007年2008年时间2006年2007年2008年1月0001月2月0002月03月03月04月004月005月005月006月006月007月07月08月08月09月09月010月0010月11月11月12月0012月平均1.36 1.64 *平均4.86 11.92 * #12号机组给水氢电导率合格率三年统计#12号机组凝结水氢电导率三年统计值时间2006年2007年2008年时间2006年2007年2008年1月001月2月002月3月03月004月004月005月005月06月006月01007月7月58月08月9月09月10月10月

15、11月011月012月0012月00平均0.59 2.67 * 平均5.53 4.90 *注：*表示采用改造结束后数据平均值。从表6可以明显看出， #11号机组给水氢电导率月合格率由改造前2007年的1.64提高到40.06，提高了24倍；凝结水由改造前2007年的11.92提高到55.19，提高了4.6倍。而12号机组给水氢电导率月合格率由改造前2007年的2.67提高到68.24，提高了25.6倍；凝结水由改造前2007年的4.90提高到83.86，提高了17.1倍。可见自2008年4月经过技术改造后，两台机组的氢电导率合格率有大幅度提升。4 结论与建议（1） 该电厂氢电导率超标的主要原因

16、是预处理系统处理效果较差，使得补给水携带有机物进入锅炉，在炉内分解生成甲酸和乙酸。（2） 添加丙酮肟并不是氢电导率超标的主要原因，在保证溶解氧合格的前提下，应当少加甚至不加。（3） 通过对预处理系统实施技术改造、减少丙酮肟加药量等措施，机组氢电导率超标的问题得到了明显改善。（4） 虽然该厂氢电导率合格率得到明显提升，但是仍经常有不合格情况的发生。建议通过进一步完善预处理系统，调节加药量，添加助凝剂以及对树脂进行复苏等措施，全面解决氢电导率超标问题。参考文献：1 何辉纯.蒸汽发电系统中有机杂质的影响J. 电力技术,1987(7):67-71.2 刘国树.锅炉补充水中有机物的危害与对策J.天津电力

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