专业 | 火电厂水处理及水汽理化系统故障及对策分析
03 2#机组凝水管进入凝水高速混床树脂故障及对策
1 凝结水故障及应急处理措施
故障一：树脂捕集器压差异常升高。 2015年12月10日17时10分，2号炉点火后，高速凝混床CD2A、CD2B投入运行。 发现CD2B树脂捕集器的压差呈上升趋势，并于22时30分升至42kPa（压差报警值70kPa）。 分析树脂可能已进入树脂捕集器，停止高速混床CD2B进行维护。
故障二：高速混床进出口压差异常升高。 12月11日3时，高速混床CD2A运行过程中进出口压差逐渐增大。 现场检查未发现明显异常情况。 当压差升至350 kPa时，电动旁路自动打开。 分析认为，机组启动时系统中的杂质可能堵塞混床进水装置，必须停车检修高速混床CD2A。
故障三：凝结水中有树脂，过热蒸汽电导率超标，供水泵主泵与泵前过滤器压差大。 检查是否有树脂。 12月11日5时，对给水泵进水滤网进行检查维修时，发现滤网表面有树脂，且树脂颗粒完好，颗粒较小。 同时，化学仪器取水样后，发现过热蒸汽的电导率高达1.4μS/cm（刚升炉时，手工分析蒸汽二氧化硅合格），并在 7:30 达到最大值 1.8 μS/cm。 检查发现，供水泵主泵与泵前滤网压差较大。 A、B主泵及泵前滤网的树脂状况见表1。
12月14日，白班清洗A主泵密封水过滤器：比较干净。
树脂的高温分解产物会造成热力设备的结垢和腐蚀，以及过热器和汽轮机的积盐。 治疗措施：
(1)暂时不停机。 由于两个混床中的树脂没有明显减少，且给水和锅炉水的pH值正常，给水的氢电导率和锅炉水的电导率也在正常范围内，因此，锅炉为汽包炉，判断进入水汽系统的树脂量很少。 暂时不停机，加强水蒸汽质量监管，特别是蒸汽和凝结水的导氢能力。
(2)增加2#炉污水排放量，降低锅炉参数。 当原因未查明且水汽品质不正常时，机组降至100MW运行。
(3)由于CD2B树脂捕集器压差增大，在检修混床时检查了水帽，怀疑是检查时混床底部水帽内部的垫片损坏。 将CD2B内的树脂导出，对高速混床CD2B及树脂捕集器进行拆解检查。 发现树脂捕集器进水侧有少量破碎树脂，出水侧无树脂。 检查混床内部，发现顶部进水缠绕管内有异物。 少量树脂； 混床底部水帽全部拆开检查，未发现损坏、松动现象； 更换部分橡胶垫片，凝结水高速混床CD2B投入运行。 在树脂捕集器的排水阀中没有发现树脂，树脂被捕获。 装置压差正常。 判断运行时CD2B树脂不会进入系统。
(4)在高速混床CD2B治疗过程中，试运行了高速混床CD2A。 混床树脂捕集器排出的水中未发现树脂，树脂捕集器内压差无明显增大趋势，排除了CD2A树脂泄漏的可能性。 CD2A投入正常运行，电动旁路自动保持40%开度。 监测蒸汽电导率的变化，发现电导率缓慢下降。
(5)CD2B投入运行后，电动旁路自动全关，蒸汽电导率迅速下降。 当电导率下降到0.2μS/cm时，联络管理器将把2号机组的负载增加20MW。 增加负荷后，蒸汽电导率略有回升； 保持负载不变，当电导率下降到0.2μS/cm时，在此基础上继续增加负载20MW。 如此反复，直至12日中班，机组负荷保持在230兆瓦左右，水汽质量也达标。
2 原因分析
高速混床树脂中的冷凝水在上下隔板之间，由隔板之间的不锈钢水帽隔离。 进来的水通过水帽进入树脂。 水经过树脂层处理后，通过下水帽排出（图1）。 上水盖间隙为0.35毫米，下水盖间隙为0.3毫米，树脂捕集器滤芯间隙宽度为0.20毫米。 树脂粒径范围：阳树脂0.63~0.81毫米，阴树脂0.45~0.71毫米。 通过对混床水帽和树脂捕集器的检查，确定树脂在运行阶段并未进入系统，仅在装置开机和最后一次停运时泄漏到系统中。单元。 高速混床树脂泄漏只有两种途径：上水帽泄漏； 下水帽漏水。
从图2分析，由于凝结水泵处于最低位置，与除氧器的高差约为20 m。 当凝结水泵停止运行时，如果凝结水泵出口处的止回阀发生故障，凝结水泵就会反转，除氧器和低压水会倒流。 如果此时高速混床不退出运行，高速混床会反冲洗，颗粒小于0.35毫米的树脂可能会从高速混床进水口盖处漏出。 经追踪上次机组停运情况发现，12月8日，由于其他原因，#2机组在开机过程中紧急停机。 此时，两台高速混床正在运行，旁通阀全关。 通过检查涡轮凝结水泵的运行情况，发现凝结水泵停止后，凝结水泵出口处的电动阀自动关闭，因此无法发现凝结水泵是否反转。 但凝结水泵停机后，其出口电动阀将关闭约150秒，仍存在短时间泵反转的可能。
(2)排水盖漏水。 如果排水盖损坏，树脂将进入出口侧。 检查树脂捕集器是否完好，捕集器垫片是否完好； 树脂捕集器入口侧有少量破碎树脂，出口侧无树脂，表明树脂没有从排水盖泄漏。 因此，运行时树脂不会进入水系统。 混床运行过程中，需要启动再循环泵，将混床出口的水抽至混床进口进行循环，以保证混床出水的水质。 在此过程中，再循环泵的进水不经过树脂捕集器。 如果排水盖损坏，树脂可能会进入混床入口水母管。 此时混床旁通阀打开，树脂进入水蒸气系统。 这种情况下，混床进水盖内就会有大量的树脂。 检查时未发现。
根据上述情况，高速树脂是从供水盖处漏出的。 即：12月8日装置紧急停车期间，由于高速混床未及时退出，运行中的高速混床出现反冲洗，导致进水少量小颗粒树脂泄漏高速混床盖关闭，凝结水泵出口停止。 回流阀发生故障，树脂进入冷凝系统。 本机组开机前，水系统在冷态冲洗时，高速混床不运行，树脂通过高速混床旁路进入水汽系统。 当树脂进入水蒸气系统时，首先进入电动供水泵的泵前过滤器。 由于泵前过滤器在运行时可手动冲洗，冲洗口进入沟内，冲洗过程中未发现具体堵塞情况； 给水泵主过滤器运行时冲洗困难，必须停泵冲洗。 由于给水泵前泵在运行时被冲洗，前泵滤网上的树脂较少。
此次树脂漏入系统的量较少，给水和锅炉水未发现水质异常。 只是蒸汽的氢电导率较大，过热蒸汽电导率最高1.8μS/cm（标准值0.15μS/cm）超标； 冷凝水、给水电导率不显示； 由于水样较小，给水电导率没有显示，对运行的监测影响较大； 同时，机组启动阶段水质较差，运行人员对蒸汽电导率高的现象重视不够。
火电厂水处理技术已相当成熟，除生物污染控制外，基本不存在技术难点。 但水蒸气理化及监管具有覆盖面广、系统性强、隐蔽性大、技术要求高、需要协调分工的特点。 一旦发生故障，可能涉及化学水处理、锅炉、汽轮机、发电机、冷凝器等，各系统中水蒸气采样点、加药点、污水排放点等各个环节和因素，都需要熟悉水蒸气情况系统流程图、因果关系、相互关系，积累了丰富的处理经验，以便有效处理。 火电厂生产实践中遇到水净化和水蒸气物理化学故障时，如何准确分析原因，及时排除故障，保证热力系统良好的水蒸气质量，同时仍能有效防止结垢、积盐和热力设备腐蚀是保证发电机组安全经济运行的重要问题。
本文简要介绍了水处理及水汽物理化学系统的故障案例。 通过对故障原因的详细分析，得出加强次氯酸钠重要指标验收，控制出水余氯，可有效防止加药管道堵塞； 机组停机前应停止高速运行。 少量树脂泄漏到混床、汽包锅炉的水、汽系统后，可采取措施保证给水、锅炉水pH值正常，无需停机； 机组启动阶段，采用全挥发处理，即通过添加氨、联氨控制锅炉水的pH值，有效减少汽轮机高压缸积盐，提高汽轮机效率。
01 火电厂水处理及水蒸气物理化学系统
以某电厂两台330MW机组为例，为亚临界压力中间一次再热机组，锅炉型号/175-M872； 最大连续蒸发量1036t/h，主蒸汽温度541℃，主蒸汽压力17.24MPa；再热器出口蒸汽温度541℃，再热器出口蒸汽压力3.53MPa； 锅炉给水温度281℃。 汽轮机型号C330-16.67/1.0/538/538； 额定功率330兆瓦； 主蒸汽压力16.67MPa，主蒸汽温度538℃； 再热蒸汽温度538℃。
1 水处理系统
水处理系统为预处理+三级除盐系统（反渗透+一级复合床+混床）。 水处理任务是为火力发电厂的生产运行提供足量、合格的工业用水和除盐水。 预处理包括：4套机械搅拌澄清池（600t/h）+3套空气洗涤重力过滤器（320t/h）。 系统流程：长江水→原水增压泵→机械搅拌澄清池→空气洗涤重力过滤池→药剂池。
2 水蒸气物理化学系统
水蒸气理化系统由水蒸气监测、水蒸气调节和炉水处理系统组成。 其主要任务是防止热系统中的腐蚀、结垢和积盐。 包括：水蒸气采样、给水处理（还原性总挥发分处理AVT(R)法）、炉水处理（低磷+氢氧化钠处理）和凝结水处理（高速混床抛光+氨处理）系统。 系统故障：树脂泄漏、成盐，详细信息请参见第 3 节和第 4 节。
02 原水、超滤次氯酸钠管道堵塞故障及对策
1 加药管堵塞及临时解决办法
(1)超滤次氯酸钠加药1#堵塞点(加药管和海蜇入口管)。 2015年11月2日，超滤化学强化清洗时发现#1次氯酸钠出口管破裂。 检查发现：1#次氯酸钠加药管至超滤反冲洗水母管有白色硬垢； 1#、2#次氯酸钠罐及缓冲罐内有白色悬浮物。 处理方法：疏通1#次氯酸钠加药管道并恢复； 清空2#次氯酸钠盒并冲洗盒内。
(2)超滤次氯酸钠加药2#堵塞点(原水加药管，所有小孔均被堵塞)。 检查化学池，余氯含量接近于零。 对加药管线的检查发现，原水泵房外的草坪有积水。 处理方法：挖出地下管道，发现次氯酸钠加药管与原水母管连接处的法兰有水喷出。 拆开加药管，发现次氯酸钠外壳的小孔被堵塞。 清理干净后，恢复管道。 取样分析结果：堵塞物主要成分为碳酸钙； 次氯酸钠药品中有效氯的质量分数为8.82%，游离碱的质量分数为1.3%，均不合格，不含钙离子。
2 次氯酸钠标准品
次氯酸钠的标准为GB 19106-2013。 本标准适用于氢氧化钠氯化制备的次氯酸钠溶液，不适用于非氢氧化钠制备的次氯酸钠。 标准规定次氯酸钠溶液（适用于消毒、灭菌和水处理等）的质量指标应满足：有效氯（以Cl计）的质量分数≥10.0%，游离碱的质量分数（以Cl计）以NaOH计）0.1%～1.0%，铁（以Fe计）质量分数≤0.005%，重金属（以Pb计）质量分数≤0.001%，砷（以As计）质量分数≤0.000 1%。
主要指标有两个：（1）“有效氯（以Cl计）”表示溶液中的有效成分，杀菌效果由该指标决定； （2）“游离碱（以NaOH计）”表示溶液中剩余的氢氧化钠浓度，该指标对次氯酸钠的稳定性及其与水接触后结垢的倾向有很大影响。 当游离碱过低时，次氯酸钠易分解并以氯的形式挥发，减少药物的有效成分； 游离碱过高时，容易与水的硬度发生反应，形成水垢。
3 结垢原因分析
结果发现，堵塞的主要成分是碳酸钙垢，因此向系统中添加药物后，钙离子和碳酸根离子在水中的溶度积增大。 堵塞点有两个：超滤加药管和超滤水母进水管、原水加药管与原水的接触点。 结垢的原因如下：
(1)超滤进水和原水中存在钙离子、碳酸氢根离子和二氧化碳； 而次氯酸钠中有游离碱。 次氯酸钠加入系统后，游离碱与水中的碳酸氢根离子和二氧化碳反应生成碳酸根离子。 碳酸根离子与水中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，从而堵塞管道。
(2)次氯酸钠可由氢氧化钠与氯气反应制得，也可由碳酸钠与氯气反应制得。 如果采用后一种方法生产，由于药物中存在碳酸盐，与超滤进水和原水接触时会生成碳酸钙。
(3)由于超滤加药管道不是连续运行的(只有在超滤药剂强烈洗涤时才添加加药)，所以当系统不加药时，超滤水会通过扩散进入加药管道，如游离药物在如果碱超标，就会产生结垢。
(4)加药管道小，加药流量小，碳酸钙易沉积，管道易堵塞。
(5)当游离碱超标时，有效氯一般会偏低。
4 对策
为了有效避免次氯酸钠管道堵塞的发生，保证水处理系统的正常运行，应采取以下措施：
（一）加强药品受理。 尤其是“有效氯”和“游离碱”两项指标。 将游离碱控制在合格范围内，可以有效防止游离碱超标引起的结垢。
（2）加强运行期间加药的调整，对每班超滤出水进行余氯分析，控制余氯在0.3~0.5mg/L。 防止投加量太大，使水中的游离碱和二氧化碳生成过多的碳酸盐，导致钙、镁离子和碳酸根离子的溶度积过高，产生沉淀。
（三）加强药品招标前对供应商资质、业绩、药品来源、仓储条件的考察。 由于次氯酸钠易分解，原则上不考虑次氯酸钠的储存。
3 注意事项
预防措施包括：
(1)停机前应先停止高速搅拌床。 高速混床停止运行后，停止凝结水泵。
(2)机组启动阶段，加强采样器的冲洗，防止堵塞。 及时投入化工在线仪器，加强化学仪器数据分析，发现异常情况及时报告并查找原因，联系处理。
(3)在树脂捕捉器上加设窥视孔，及时检查并确定树脂捕捉器内压差较大的原因。
(4)树脂再生时加强反洗，除去树脂中的破碎树脂和小树脂颗粒。
(5)上次停机时本次树脂泄漏。 其中一部分是在机组启动前的冲水阶段排出的，还有一部分仍在给水泵的滤网内。 机组点火前检查运行中给水泵的滤网，可以提前发现问题。
(6)事故处理过程中，判断树脂泄漏量是关键； 水蒸气品质，特别是给水和锅炉水的pH值是基础。 如果树脂泄漏量较大或给水、炉水pH值明显下降，应立即停炉。
(7)判断高速混床不漏树脂后，必须及时将混床投入运行，以保证冷凝水的质量。 如果混床继续漏树脂，应立即停炉。
（8）由于树脂在高温下会分解，如果是直流炉，发现树脂进入水蒸气系统后，必须立即停炉，防止水蒸气中腐蚀、结垢、成盐系统。 这种处理方法是在树脂泄漏量不大且锅炉为汽包炉的前提下进行的。
04 汽轮机高压缸叶片磷酸盐沉积及对策
在以往的维修化学检查中，发现汽轮机高压缸叶片上的盐垢中含有磷酸盐，且含量较高（约30%）。 发生磷酸盐沉积是因为当蒸汽参数高于一定值时，磷酸盐在蒸汽中的溶解度显着增大，携带量增加，基本沉积在高压缸内。 究其根源，锅炉水的磷酸盐含量是关键。 因此，开发了测试含有磷酸盐的过热蒸汽的方案。
1 含磷酸盐过热蒸汽试验方案
测试计划主要分为两个阶段：第一阶段在正常加磷条件下测试机组启动阶段和正常运行阶段过热蒸汽的磷酸盐含量； 第二阶段在减少磷投加量的情况下测试机组的磷含量。 启动和正常运行期间的过热蒸汽磷酸盐含量。
2 测试过程
2014年6月14日，1#A机组检修完毕启动前，过热蒸汽氢电导仪放水后安装再生阴离子交换装置，开机48小时后拆除阴离子交换装置。 将拆下的阴离子交换器中的树脂取出，放入3%氢氧化钠溶液中浸泡4小时。 取浸泡液，用稀盐酸调节pH至7.0左右，测试溶液中较高的磷酸盐含量（因无法准确测试实际通过阴离子交换装置的水量，具体的磷酸盐浓度为无法估计蒸汽，只能对存在的磷酸盐进行定性分析）。 2014年7月15日，对正常运行的阴离子交换装置进行检测，发现含有微量磷酸盐。 2014年9月10日，2号机组启动时进行检测，检测显示其磷酸盐成分较高。 2014年10月28日2号机组启动时，化学专业告知运行时应低剂量磷酸盐运行。 启动和运行过程中过热蒸汽中均未发现磷酸盐成分。
3 测试结果
在正常操作期间，蒸汽不含磷酸盐。 蒸汽中的磷酸盐主要存在于装置启动阶段。 此时，由于取样水脏，化学仪器未运行，锅炉污水量大，人工投加磷酸盐难以控制，磷酸盐超标。
根据检测结果可以判断，汽轮机叶片的磷酸盐垢与机组运行和启动阶段的化学添加量密切相关。 建议：机组启动阶段减少磷酸盐用量至合理范围，并尽快投入凝结水精处理系统。
4 加药方案的调整及高压缸磷酸盐沉积的改善
根据标准《火电厂蒸汽与水化学导则第2部分：锅炉水磷酸盐处理》（DL/T 805.2-2016），锅炉加药为低磷酸盐处理，对磷酸盐没有最低要求锅炉水的含量。 经调整，机组启动阶段水质控制为：机组点火后不添加磷酸盐，通过添加氨、联氨控制炉水pH值。 期间每0.5h测量一次给水和锅炉水的pH值且不低于9.5； 在涡轮机冲转之前添加磷酸三钠。 、调节锅炉水质。 调节后的蒸汽不含磷酸盐，可有效减少汽轮机高压缸内成盐，提高汽轮机效率。 试验于2015年10月结束。2号机组检修期间，高压缸转子未出现结盐现象。
05 结论
综上所述，可以得出以下结论：
（1）加强次氯酸钠“有效氯”和“游离碱”指标验收，将超滤出水余氯控制在0.3~0.5 mg/L范围内，加强维护和消除缺陷，可有效防止次氯酸钠加药管道堵塞。
(2)机组停运期间，如果在高速混床未退出运行的情况下停止凝结水泵，容易造成高速混床的反洗。 高速混床树脂会从进水帽漏入水汽系统，导致机组启动时水汽品质恶化。
(3)少量树脂泄漏到汽包锅炉水汽系统后，通过增加锅炉排污量，降低锅炉参数，投入高速混床，可实现不停机处理同时保证给水和锅炉水的pH值正常。
(4)高压缸内磷酸盐沉积主要来自机组启动阶段。 通过机组启动阶段的水质控制，机组采用全挥发处理，即通过添加氨、联氨来控制锅炉水的pH值，有效减少了汽轮机高压中的盐生成。气缸提高了涡轮效率。