火電廠(chǎng)水處理技術(shù)已經(jīng)相當成熟，除了生物污染控制之外，基本上不存在技術(shù)難點(diǎn)。但水汽理化及監督具有涉及面廣、系統性強、隱蔽性大、技術(shù)要求高、需協(xié)調分工等特點(diǎn)，一旦發(fā)生故障，可能涉及到化學(xué)水處理以及鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器等各系統的水汽取樣點(diǎn)、加藥點(diǎn)、排污點(diǎn)等各種環(huán)節和因素，需要對水汽系統流程圖、前后因果關(guān)系、相關(guān)性相當熟悉并積累豐富的處理經(jīng)驗，才能有效應對。如何在火電廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐中遇到水質(zhì)凈化和水汽理化故障的情況下，準確分析原因、及時(shí)排除故障，保障熱力系統良好的水汽品質(zhì)，仍然是有效防止熱力設備結垢、積鹽和腐蝕，確保發(fā)電機組安全經(jīng)濟運行的重要課題。

本文簡(jiǎn)述了水處理及水汽理化系統故障案例，通過(guò)具體分析故障原因，得出加強次氯酸鈉重要指標的驗收、控制出水余氯，可有效防止加藥管堵塞;機組停運前應先停運高速混床;汽包鍋爐在少量樹(shù)脂漏入水汽系統后，可在采取措施保證給水、爐水pH正常的情況下，不停機處理;機組啟動(dòng)階段采用全揮發(fā)性處理，即通過(guò)加氨、聯(lián)氨控制爐水pH，有效減少汽機高壓缸的積鹽，提高汽機效率。

01 火電廠(chǎng)水處理及水汽理化系統

以某電廠(chǎng)2臺330 MW機組為例，其為亞臨界壓力中間一次再熱機組，鍋爐型號SG1036/175-M872;最大連續蒸發(fā)量1 036 t/h，主蒸汽溫度541 ℃，主蒸汽壓17.24 MPa;再熱器出口蒸汽溫度541 ℃，再熱器出口蒸汽壓3.53 MPa;鍋爐給水溫度281 ℃。汽輪機型號C330-16.67/1.0/538/538;額定功率330 MW;主蒸汽壓16.67 MPa，主蒸汽溫度538 ℃;再熱蒸汽溫度538 ℃。

1 水處理系統

水處理系統為預處理+三級除鹽系統(反滲透+一級復床+混床)。水處理任務(wù)是供給數量充足、質(zhì)量合格的工業(yè)水、除鹽水，供應火電廠(chǎng)生產(chǎn)運行。其中預處理包括：機械攪拌澄清器(600 t/h)4套+空氣擦洗重力式濾池(320 t/h)3套。系統流程：長(cháng)江水→原水升壓泵→機械攪拌澄清器→空氣擦洗重力過(guò)濾池→化學(xué)水池。

2 水汽理化系統

水汽理化系統由水汽監督、水汽調節和爐內水處理系統組成，主要任務(wù)是防止熱力系統腐蝕、結垢、積鹽。包括：水汽取樣、給水處理(還原性全揮發(fā)處理AVT(R)方式)、爐水處理(低磷酸鹽+氫氧化鈉處理)和凝結水處理(高速混床精處理+加氨處理)系統。系統故障：漏樹(shù)脂、結鹽，詳見(jiàn)3、4節內容。

02 原水及超濾加次氯酸鈉管道堵塞故障及對策

1 加藥管道堵塞故障及臨時(shí)處理

(1)超濾次氯酸鈉加藥1#堵塞點(diǎn)(加藥管與進(jìn)水母管處)。2015年11月2日，超濾化學(xué)加強洗時(shí)發(fā)現1#次氯酸鈉出口管破裂。檢查發(fā)現：1#次氯酸鈉加藥管至超濾反洗進(jìn)水母管處結有白色硬狀垢樣;1#、2#次氯酸鈉箱及緩沖罐內部有白色懸浮物。處理：1#次氯酸鈉加藥管道疏通后恢復;將2#次氯酸鈉箱排空，對箱內進(jìn)行沖洗。

(2)超濾次氯酸鈉加藥2#堵塞點(diǎn)(原水加藥管, 小孔全部堵塞)?；瘜W(xué)水池檢查余氯含量接近零。對加藥線(xiàn)路檢查發(fā)現：原水泵房外草坪內積水。處理：將地埋管挖出，發(fā)現次氯酸鈉加藥管與原水母管連接處法蘭處噴水。將加藥管拆開(kāi)，發(fā)現加次氯酸鈉套管的小孔堵塞，疏通后將管道恢復。取樣分析結果：堵塞物主要成分為碳酸鈣;次氯酸鈉藥品中有效氯質(zhì)量分數為8.82%、游離堿質(zhì)量分數為1.3%，均不合格，不含鈣離子。

2 次氯酸鈉標準

次氯酸鈉標準為GB 19106—2013。該標準適用于氫氧化鈉經(jīng)氯化制得的次氯酸鈉溶液，不適用于不是用氫氧化鈉制得的次氯酸鈉。標準規定：次氯酸鈉溶液(適用于消毒、殺菌及水處理等)質(zhì)量指標應符合：有效氯(以Cl計)的質(zhì)量分數≥10.0%，游離堿(以NaOH計)的質(zhì)量分數0.1%~1.0%，鐵(以Fe計)的質(zhì)量分數≤0.005%，重金屬(以Pb計)的質(zhì)量分數≤0.001%，砷(以As計)的質(zhì)量分數≤0.000 1%。

其中兩個(gè)主要指標：(1)“有效氯(以Cl計)”表示溶液中的有效成分，殺菌效果由該指標確定;(2)“游離堿(以NaOH計)”表示溶液中的剩余氫氧化鈉濃度，該指標對次氯酸鈉的穩定性以及與水接觸后的結垢傾向有很大影響。游離堿過(guò)低時(shí)，次氯酸鈉易分解，以氯氣形式揮發(fā)，降低藥品有效成分;游離堿過(guò)高時(shí)，易與水中硬度反應生成垢。

3 結垢原因分析

檢驗出堵塞物主要成分為碳酸鈣垢，故系統中存在加藥后水中鈣離子和碳酸根離子的的溶度積增大。堵塞點(diǎn)有2處：超濾加藥管與超濾進(jìn)水母管處，原水加藥管與原水接觸點(diǎn)位置。結垢原因如下：

(1)超濾進(jìn)水和原水中都有鈣離子、碳酸氫根離子和二氧化碳;而次氯酸鈉中有游離堿。次氯酸鈉加入系統后，游離堿與水中碳酸氫根離子、二氧化碳反應，生成碳酸根離子。碳酸根離子與水中鈣離子反應，生成碳酸鈣沉淀，堵塞管道。

(2)次氯酸鈉可以是氫氧化鈉與氯氣反應制得，也可以是碳酸鈉與氯氣反應制得。如是后一種方法制得，由于藥品中存在碳酸根，與超濾進(jìn)水、原水接觸時(shí)就會(huì )生成碳酸鈣。

(3)由于超濾加藥管道不是連續運行的(只有超濾化學(xué)加強洗時(shí)才加藥)，所以在系統不加藥時(shí)，超濾進(jìn)水會(huì )通過(guò)擴散進(jìn)入加藥管道，如藥品中游離堿超標，就會(huì )結垢。

(4)加藥管道小、加藥流量小，碳酸鈣易沉積，管道容易堵塞。

(5)游離堿超標時(shí)，一般有效氯會(huì )偏低。

4 應對措施

為有效避免次氯酸鈉管道堵塞現象的發(fā)生，保證水處理系統正常運行，采取以下措施：

(1)加強藥品的驗收。特別是“有效氯”、“游離堿”兩項指標?？刂朴坞x堿在合格范圍，可有效防止游離堿過(guò)高引起的結垢。

(2)加強對運行中加藥的調整，每班對超濾出水分析余氯，控制余氯0.3~0.5 mg/L。防止加藥量過(guò)大，引起游離堿與水中二氧化碳生成過(guò)多的碳酸根，造成鈣、鎂離子與碳酸根離子溶度積過(guò)高，產(chǎn)生沉淀。

(3)加強藥品招標前對供應商的資質(zhì)、業(yè)績(jì)、藥品來(lái)源、倉儲情況的調研工作。由于次氯酸鈉易分解，對次氯酸鈉有倉儲的，原則上不考慮。

03 2#機組凝結水高速混床樹(shù)脂進(jìn)入凝結水母管故障及對策

1 凝結水故障及緊急處理措施

故障一：樹(shù)脂捕捉器壓差異常上升。2015年12月10日17：10，2#爐點(diǎn)火后投運凝結水高速混床CD2A、CD2B，發(fā)現CD2B樹(shù)脂捕捉器壓差有上升趨勢，22：30升至42 kPa(壓差報警值70 kPa)。分析可能有樹(shù)脂進(jìn)入樹(shù)脂捕捉器，停運高速混床CD2B，待檢修處理。

故障二：高速混床進(jìn)出口壓差異常上升。12月11日3：00高速混床CD2A運行中進(jìn)出口壓差逐漸升高，現場(chǎng)檢查未發(fā)現明顯異常，當壓差升至350 kPa自動(dòng)打開(kāi)電動(dòng)旁路。分析可能機組啟動(dòng)時(shí)系統內雜質(zhì)堵塞混床進(jìn)水裝置，停運高速混床CD2A，待檢修處理。

故障三：凝結水中有樹(shù)脂，過(guò)熱蒸汽電導率超標，給水泵主泵、前置泵濾網(wǎng)壓差大，檢查有樹(shù)脂。12月11日5:00檢修處理給水泵密封水進(jìn)水濾網(wǎng)時(shí)發(fā)現網(wǎng)面內有樹(shù)脂，樹(shù)脂顆粒完整，顆粒偏小。同時(shí)，化學(xué)儀表取到水樣后發(fā)現過(guò)熱蒸汽電導率高達1.4 μS/cm(剛升爐時(shí)，人工分析蒸汽二氧化硅合格)，并在7:30最大至1.8 μS/cm。檢查發(fā)現給水泵主泵、前置泵濾網(wǎng)壓差大，A、B主泵、前置泵濾網(wǎng)樹(shù)脂情況見(jiàn)表 1。

12月14日白班清理A主泵密封水濾網(wǎng)：較干凈。

由于樹(shù)脂高溫分解產(chǎn)物會(huì )造成熱力設備結垢及腐蝕、過(guò)熱器和汽輪機的積鹽。處理措施：

(1)暫不停機。由于兩臺混床內樹(shù)脂沒(méi)有明顯減少，且給水、爐水pH正常，給水氫電導率、爐水電導率也在正常范圍內，鍋爐為汽包爐，判斷進(jìn)入水汽系統樹(shù)脂量很少。暫不停機，加強水汽品質(zhì)監督，特別是蒸汽和凝結水氫電導率的監督。

(2)加大2#爐排污量，降低鍋爐參數。在原因未查明、水汽品質(zhì)未正常情況下，機組降負荷至100 MW運行。

(3)由于CD2B樹(shù)脂捕捉器壓差升高，且該混床檢修期間曾對水帽檢查過(guò)，因此懷疑檢查過(guò)程中損壞了該混床底部水帽內墊片。將CD2B內樹(shù)脂導出，對高速混床CD2B及樹(shù)脂捕捉器解體檢查，發(fā)現樹(shù)脂捕捉器進(jìn)水側有少量破碎樹(shù)脂，出水側無(wú)樹(shù)脂;對混床內部檢查，發(fā)現頂部進(jìn)水繞絲管內部有少量樹(shù)脂;將混床底部水帽全部拆開(kāi)檢查，未發(fā)現水帽損壞及松動(dòng);更換部分橡膠墊片，投運凝結水高速混床CD2B，在樹(shù)脂捕捉器排水閥放水未發(fā)現樹(shù)脂，樹(shù)脂捕捉器壓差正常。判斷運行中CD2B樹(shù)脂不會(huì )進(jìn)入系統。

(4)在高速混床CD2B處理期間，試運高速混床CD2A，從該混床樹(shù)脂捕捉器排水未發(fā)現樹(shù)脂，樹(shù)脂捕捉器壓差也無(wú)明顯增加趨勢，排除CD2A漏樹(shù)脂的可能。CD2A正常投運，電動(dòng)旁路自動(dòng)保持40%開(kāi)度，監視蒸汽電導率的變化，發(fā)現電導率下降比較緩慢。

(5)CD2B投運后，電動(dòng)旁路自動(dòng)全關(guān)，蒸汽電導率下降較快，當電導率降至0.2 μS/cm后，聯(lián)系值長(cháng)將2#機組增加20 MW負荷。增加負荷后蒸汽電導率稍有回升;保持負荷不變，當電導率下降至0.2 μS/cm后，再聯(lián)系值長(cháng)繼續增加20 MW負荷。如此反復，至12日中班，機組負荷保持約230 MW，水汽品質(zhì)也達到標準。

2 原因分析

凝結水高速混床樹(shù)脂在上下隔板之間，通過(guò)隔板間的不銹鋼水帽隔離，進(jìn)水通過(guò)水帽進(jìn)入樹(shù)脂，通過(guò)樹(shù)脂層進(jìn)行處理后，再通過(guò)下水帽出水(圖 1)。上水帽的間隙為0.35 mm，下水帽的間隙為0.3 mm，樹(shù)脂捕捉器濾元縫隙寬度0.20 mm。樹(shù)脂粒度范圍：陽(yáng)樹(shù)脂0.63~0.81 mm，陰樹(shù)脂0.45~0.71 mm。根據對混床水帽和樹(shù)脂捕捉器的檢查情況，判斷樹(shù)脂不是在運行階段進(jìn)入系統，只有在此次機組啟動(dòng)和上次機組停運階段漏入系統。樹(shù)脂從高速混床漏出只有兩個(gè)途徑：從上水帽漏出;從下水帽漏出。

從圖 2分析，由于凝結水泵位置最低，與除氧器的高度差約20 m。在凝結水泵停運時(shí)，如果凝結水泵出口止回閥失靈的情況下，凝結水泵會(huì )倒轉，此時(shí)除氧器及低加的水會(huì )回流。如果此時(shí)高速混床未退出運行，高速混床會(huì )出現反洗現象，顆粒小于0.35 mm的樹(shù)脂可能會(huì )從高速混床進(jìn)水水帽漏出。追查上次機組停運情況，12月8日因其他原因，2#機組在啟動(dòng)過(guò)程中是緊急停運。當時(shí)兩臺高速混床處于運行狀態(tài)，旁路閥全關(guān)閉。通過(guò)對汽機凝結水泵的運行情況檢查，因凝結水泵停運后，凝結水泵出口電動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉，所以不能發(fā)現凝結水泵是否倒轉。但凝結水泵停運后，其出口電動(dòng)閥關(guān)閉時(shí)間長(cháng)約150 s，還是存在短時(shí)間水泵倒轉的可能。

(2)從下水帽漏出。如果下水帽損壞，樹(shù)脂會(huì )進(jìn)入出水側。檢查樹(shù)脂捕捉器完好，捕捉器墊片完好;樹(shù)脂捕捉器進(jìn)水側有少量破碎樹(shù)脂，出水側沒(méi)有樹(shù)脂，說(shuō)明樹(shù)脂不是從下水帽漏入。所以運行中樹(shù)脂不會(huì )進(jìn)入水系統?；齑餐哆\過(guò)程中，需啟動(dòng)再循環(huán)泵從混床出水抽水至混床進(jìn)水，進(jìn)行循環(huán)，保證混床出水水質(zhì)。這一過(guò)程再循環(huán)泵進(jìn)水沒(méi)有經(jīng)過(guò)樹(shù)脂捕捉器，如果下水帽損壞，樹(shù)脂有可能進(jìn)入混床進(jìn)水母管，此時(shí)混床旁路閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，樹(shù)脂就進(jìn)入了水汽系統。這種情況下，在混床進(jìn)口水帽中會(huì )有大量樹(shù)脂。檢查中未發(fā)現。

綜合以上情況，高速樹(shù)脂是從上水帽漏出。即：12月8日機組緊急停運過(guò)程中，因高速混床沒(méi)有及時(shí)退出，運行中的高速混床出現反洗現象，造成少量小顆粒樹(shù)脂從高速混床進(jìn)口水帽漏出，凝結水泵出口止回閥失靈，樹(shù)脂進(jìn)入凝結水系統。在此次機組啟動(dòng)前，水系統冷態(tài)沖洗時(shí)，高速混床不投運，樹(shù)脂通過(guò)高速混床旁路進(jìn)入水汽系統。樹(shù)脂進(jìn)入水汽系統首先進(jìn)入電動(dòng)給水泵前置泵濾網(wǎng)，由于前置泵濾網(wǎng)運行中可進(jìn)行手動(dòng)沖洗，沖洗的出口進(jìn)入地溝，在沖洗過(guò)程中不能發(fā)現具體的堵塞物;給水泵主濾網(wǎng)運行中不好沖洗，必須停泵沖洗。由于運行中對給水泵前置泵進(jìn)行沖洗，所以前置泵濾網(wǎng)中樹(shù)脂較少。

此次樹(shù)脂漏入系統量較少，給水、爐水水質(zhì)沒(méi)有發(fā)現水質(zhì)異常，只有蒸汽的氫電導率較大，最高過(guò)熱蒸汽電導率1.8 μS/cm(標準值0.15 μS/cm)超標;凝結水電導率沒(méi)有顯示;給水電導率由于水樣小，也沒(méi)有顯示，對運行的監視有明顯影響;同時(shí)機組啟動(dòng)階段水質(zhì)較差，運行人員對蒸汽電導率高沒(méi)有引起足夠重視。

3 預防措施

預防措施有：

(1)機組停運前先停運高速混床，高速混床退出運行后，再停凝結水泵。

(2)機組啟動(dòng)階段，加強取樣器的沖洗，防止堵塞。及時(shí)投入化學(xué)在線(xiàn)儀表，加強化學(xué)儀表的數據分析，發(fā)現異常及時(shí)匯報和查找原因，并聯(lián)系處理。

(3)將樹(shù)脂捕捉器增加窺視孔，及時(shí)檢查、判斷樹(shù)脂捕捉器壓差大的原因。

(4)在樹(shù)脂再生時(shí)加強反洗，去除樹(shù)脂中的破碎樹(shù)脂及小顆粒樹(shù)脂。

(5)此次樹(shù)脂是上次停機時(shí)漏入，在此次機組啟動(dòng)前的水沖洗階段已排出一部分，還有部分在給水泵濾網(wǎng)中。在機組點(diǎn)火前對運行的給水泵濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，可提前發(fā)現問(wèn)題。

(6)在事故處理過(guò)程中，判斷漏入的樹(shù)脂量是關(guān)鍵;水汽品質(zhì)特別是給水和爐水pH是依據。如漏入樹(shù)脂量大或給水、爐水pH大幅降低，應立即停爐處理。

(7)在判斷高速混床不漏樹(shù)脂后，要及時(shí)投運混床，以保證凝結水水質(zhì)。如混床存在繼續漏樹(shù)脂的情況，應立即停爐處理。

(8)由于樹(shù)脂在高溫下分解，如果是直流爐，在發(fā)現樹(shù)脂進(jìn)入水汽系統后，必須立即停爐處理，防止水汽系統腐蝕、結垢、結鹽。此次處理方法是在漏入樹(shù)脂量不大，鍋爐為汽包爐的前提下進(jìn)行的處理。

04 汽輪機高壓缸葉片磷酸鹽沉積及對策

以往檢修化學(xué)檢查中，均發(fā)現汽輪機高壓缸葉片鹽垢中含有磷酸鹽成分，且含量較高(30%左右)。磷酸鹽沉積，是因為蒸汽參數高于一定值時(shí)，磷酸鹽在蒸汽中的溶解度大幅提高、攜帶量加大，而且基本在高壓缸沉積。究其根源，爐水的磷酸鹽含量是關(guān)鍵。因此，制定了過(guò)熱蒸汽含磷酸鹽試驗的方案。

1 過(guò)熱蒸汽含磷酸鹽試驗方案

試驗方案主要分兩個(gè)階段：第一個(gè)階段測試磷酸鹽正常加藥情況下，機組啟動(dòng)階段與正常運行階段的過(guò)熱蒸汽磷酸鹽含量;第二個(gè)階段測試降低磷酸鹽加藥量情況下，機組啟動(dòng)階段與正常運行階段的過(guò)熱蒸汽磷酸鹽含量。

2 試驗過(guò)程

2014年6月14日，1#機組A檢修結束啟動(dòng)前，在過(guò)熱蒸汽氫電導率儀出水后安裝經(jīng)再生處理的陰離子交換裝置，啟動(dòng)48 h后拆下陰離子交換裝置。取出所拆下陰離子交換裝置內的樹(shù)脂，用3%的氫氧化鈉溶液浸泡4 h。取浸泡液，用稀鹽酸調節pH至7.0左右，測試該溶液中含較高磷酸鹽成分(因通過(guò)陰離子交換裝置的實(shí)際水量無(wú)法準確測試，因此蒸汽中磷酸鹽具體濃度無(wú)法估算，只能定性分析磷酸鹽存在)。2014年7月15日對正常運行情況下的陰離子交換裝置進(jìn)行測定，發(fā)現含有微量磷酸鹽成分。2014年9月10日2#機組啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行了試驗，測試含有較高磷酸鹽成分。2014年10月28日2#機組啟動(dòng)時(shí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)通知運行采取磷酸鹽低加藥量運行。在啟動(dòng)與運行階段過(guò)熱蒸汽中均未發(fā)現磷酸鹽成分。

3 試驗結果

在正常運行時(shí)蒸汽中不含磷酸鹽。蒸汽中磷酸鹽主要存在于機組啟動(dòng)階段，此時(shí)因取樣水較臟、化學(xué)儀表不投運，鍋爐排污量大，磷酸鹽手動(dòng)加藥難以控制，有磷酸鹽超標現象。

根據試驗結果，可判斷：汽輪機葉片磷酸鹽垢，與機組運行及啟動(dòng)階段加藥量有密切關(guān)系。建議：機組啟動(dòng)階段將磷酸鹽加藥量降至合理范圍，并盡快投用凝結水精處理系統。

4 加藥方案調整及高壓缸磷酸鹽沉積改善情況

根據標準《火電廠(chǎng)汽水化學(xué)導則第2部分：鍋爐爐水磷酸鹽處理》(DL/T 805.2—2016)鍋爐加藥為低磷酸鹽處理，對爐水的磷酸根含量沒(méi)有低限要求。調整后機組啟動(dòng)階段的水質(zhì)控制為機組點(diǎn)火后不加磷酸鹽，通過(guò)加氨、聯(lián)氨控制爐水pH，期間每0.5 h測定給水、爐水pH不小于9.5;汽機沖轉前加磷酸三鈉，調整鍋爐水質(zhì)。調整后蒸汽中不含磷酸鹽，可有效減少汽機高壓缸的結鹽，提高汽機效率。2015年10月試驗結束，2#機組檢修時(shí)高壓缸轉子沒(méi)有結鹽現象。

05 結語(yǔ)

綜上所述，可以得出：

(1)加強次氯酸鈉“有效氯”、“游離堿”兩項指標的驗收、超濾出水余氯控制在0.3~0.5 mg/L范圍、加強檢修消缺，可有效防止次氯酸鈉加藥管道堵塞。

(2)機組停運期間，高速混床未退出運行的情況下停運凝結水泵，易引起高速混床反洗現象發(fā)生。高速混床樹(shù)脂會(huì )從進(jìn)水水帽漏入水汽系統，機組啟動(dòng)時(shí)造成水汽品質(zhì)惡化。

(3)汽包鍋爐在少量樹(shù)脂漏入水汽系統后，通過(guò)加大鍋爐排污量、降低鍋爐參數、投運高速混床，在保證給水、爐水pH正常的情況下，可不停機處理。

(4)高壓缸內的磷酸鹽沉積主要來(lái)自于機組啟動(dòng)階段，通過(guò)對機組啟動(dòng)階段的水質(zhì)控制，機組啟動(dòng)階段采用全揮發(fā)性處理，即通過(guò)加氨、聯(lián)氨控制爐水pH，有效減少汽機高壓缸的結鹽，提高汽機效率。