引言

在熱力發(fā)電廠的運(yùn)行過程中,尤其是在新電廠投運(yùn)過程中,由于操作不當(dāng)或汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)不嚴(yán)密等原因,潤滑油(主要是汽輪機(jī)油)泄漏到凝結(jié)水系統(tǒng)中的問題經(jīng)常發(fā)生。

在機(jī)組調(diào)試階段,凝結(jié)水中的微量油將使整個(gè)精處理系統(tǒng)的樹脂受到油污染,導(dǎo)致出水水質(zhì)下降,嚴(yán)重時(shí)整個(gè)熱力系統(tǒng)也會(huì)受到油污染。

由于密度比水小,且難以溶解于水中,油通常會(huì)吸附在熱力設(shè)備上并對(duì)各設(shè)備正常運(yùn)行造成一定影響,同時(shí)還會(huì)污染凝結(jié)水精處理樹脂。汽輪機(jī)油的主要成分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴,該烴類都是疏水性的,由于含有芳香烴,根據(jù)相似相溶原則,其余苯乙烯系樹脂骨架上的芳環(huán)之間存在很強(qiáng)的范德華力和靜電力,能夠牢牢吸附在一起。油污染樹脂以后,會(huì)在樹脂表面形成一層油膜,堵塞或包裹樹脂的微孔,導(dǎo)致樹脂的交換容量下降。

此外,如果凝結(jié)水精處理出水中的油進(jìn)入鍋爐內(nèi),會(huì)受熱分解成甲酸、乙酸等有機(jī)物,導(dǎo)致爐水1H值下降,引起鍋爐水冷壁管腐蝕。同時(shí),若分解的有機(jī)物隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)中,會(huì)造成汽輪機(jī)葉片的腐蝕。在沒有凝結(jié)水精處理的情況下,若熱力系統(tǒng)受到油污染,如何進(jìn)行處理,使得熱力系統(tǒng)盡快恢復(fù)投運(yùn),這是值得思考的問題。

以下兩個(gè)例子分別為汽輪機(jī)油進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)后處理案例和燃油管路安裝錯(cuò)誤,導(dǎo)致柴油進(jìn)入汽包后處理案例。

1案例1

某年12月6日,#1機(jī)組停爐消缺時(shí)發(fā)現(xiàn)小機(jī)油通過密封水系統(tǒng)進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。17:00,化學(xué)運(yùn)行人員取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)凝泵出口水樣呈乳白色,做水中油分析,含油量為0.8mg/L。由于機(jī)組需要重新點(diǎn)火并網(wǎng),汽輪機(jī)油若進(jìn)入鍋爐,高溫分解產(chǎn)物會(huì)對(duì)整個(gè)熱力系統(tǒng)造成腐蝕,所以決定鍋爐上水的同時(shí)就投入凝結(jié)水精處理系統(tǒng),使用混床攔截凝結(jié)水系統(tǒng)中的微量油。因?yàn)槟Y(jié)水中含油量較低,雖然會(huì)對(duì)混床樹脂造成一定影響,但可通過熱堿浸泡的方式進(jìn)行處理。

堿有除油效果,可降低油污與溶液之間的表面張力,使油污易于乳化,同時(shí)有利于解離污染物結(jié)構(gòu),擠壓、剝離有機(jī)物,增大有機(jī)物的溶解度和遷出動(dòng)力,從而起到對(duì)樹脂復(fù)蘇的作用。

12月8日07:00鍋爐開始上水,同步投入前置過濾器及11、13、14號(hào)混床,此時(shí)凝結(jié)水精處理出口取樣含油量為0.07mg/L,給水取樣含油量為0.09mg/L,滿足《火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則第4部分:鍋爐給水處理》(DL/T805.4—2016)中對(duì)給水含油量的要求。

表1為鍋爐開始上水后10h的凝結(jié)水精處理出口水樣分析表。從表中可以看出,通過同步投入前置過濾器及高速混床,成功降低了凝結(jié)水的含油量,由于95%以上的給水來自凝結(jié)水,同時(shí)也使給水含油量達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)。

此時(shí)凝結(jié)水精處理的運(yùn)行方式有所改變,不是以電導(dǎo)或是二氧化硅、鈉離子作為失效依據(jù),而是根據(jù)運(yùn)行混床出口含油量來退?；齑?因?yàn)樵诖颂厥馇闆r下油污是否穿透樹脂層是作為混床是否解列的主要指標(biāo)。

當(dāng)投運(yùn)混床出口含油量達(dá)到0.08mg/L時(shí),將混床樹脂程控輸送至分離塔,在分離塔中進(jìn)行反復(fù)擦洗。此時(shí)反復(fù)擦洗的方式和正常擦洗方式有所不同,每擦洗5次,進(jìn)行下反洗,同時(shí)在擦洗過程中盡量提高羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力。這樣做的好處是油污一般漂浮在水面上層,可以將油污盡可能排出。用40℃左右、濃度6%的堿液把陰再生塔進(jìn)滿后,用壓縮空氣通過陰再生塔出脂門、分離塔進(jìn)脂門將堿液壓入分離塔中,將樹脂浸泡4h,分離塔內(nèi)樹脂反復(fù)擦洗5次后反洗,直到反排廢水無明顯顏色。

在此過程中應(yīng)使堿液充分和受污染樹脂接觸,然后通過正常再生步序,再生此套樹脂,再生合格后備用。

圖1為11、12、13、14號(hào)混床投運(yùn)過程中出口含油量變化圖,當(dāng)混床出口含油量達(dá)到0.08mg/L時(shí),退出含油量超標(biāo)混床,投運(yùn)備用混床。停運(yùn)混床中的樹脂通過上述步驟再生后備用。

12月13日09:58,#1機(jī)組進(jìn)入168h滿負(fù)荷試運(yùn)階

段。在整個(gè)過程中,給水含油量未超過0.1mg/L。凝結(jié)水精處理出口電導(dǎo)率為0.07μs/cm,二氧化硅4.1μg/L,鈉1.1μg/L。#1、#2、#3、#4樹脂處理水量平均為150000t。

表2是#1、#2機(jī)組168h滿負(fù)荷試運(yùn)階段凝結(jié)水精處理出口水樣分析表。

對(duì)比后發(fā)現(xiàn),#1機(jī)組混床樹脂受到油污染后經(jīng)過熱堿浸泡再生后水處理能力并未下降。

表3為《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》(GB/T12145—2016)中對(duì)凝結(jié)水精處理后水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比發(fā)現(xiàn),#1機(jī)組凝結(jié)水精處理出水達(dá)到所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。

從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),用此方法既保證了給水的水質(zhì),又通過熱堿浸泡處理受污染樹脂,使其處理水能力不會(huì)下降,能保證凝結(jié)水水質(zhì)。

2案例2

某年6月4日,#4爐準(zhǔn)備點(diǎn)火,燃油系統(tǒng)建立循環(huán),燃油母管壓力由1.76MPa下降至0.87MPa。后發(fā)現(xiàn)燃油管路接錯(cuò),汽包就地取樣,發(fā)現(xiàn)汽包中有柴油。

6月5日#4爐整爐放水,受油污染爐水按要求排放至指定廢水池中。23:00,#4爐整爐放水后,重新上水沖洗,給水溫度80℃,在此過程中盡量抬高給水溫度進(jìn)行沖洗,熱水沖洗對(duì)去除油污有一定的作用。沖洗后,#4爐加藥堿煮(磷酸三鈉0.5%,磷酸氫二鈉0.2%,濕潤劑0.05%)。

鍋爐點(diǎn)火升壓至0.1MPa,此時(shí)汽包上排空門全部打開,過熱器疏水也全部打開,盡量讓含油蒸汽向外排放,排放至放出蒸汽目測(cè)清晰后關(guān)閉汽包空氣門。這是和正常堿煮稍有不同的地方,在此壓力等級(jí)下需要一定時(shí)間,以防升溫升壓后產(chǎn)生的蒸汽污染后面的過熱器系統(tǒng)。

鍋爐升壓至0.8MPa,保持8h,對(duì)各下集箱排污點(diǎn)進(jìn)行排放,各排污閥分別全開連續(xù)排放1min。鍋爐升壓至1.5MPa,保持8h,對(duì)各下集箱排污點(diǎn)再進(jìn)行一次排放,各排污閥分別全開連續(xù)排放1min,并保持汽包高水位。鍋爐再升壓至2.5MPa,保持8h后各排污點(diǎn)均排放1min,隨后補(bǔ)充除鹽水,并對(duì)鍋爐進(jìn)行底部排污和連續(xù)排污,一直換水到鍋爐水堿度和磷酸根為正常值(堿度0.5~1mmoL/L,磷酸根5~15mg/L),且pH值降至9左右,水溫降至70~80℃,將水全部排出。

6月11日#4爐開始重新點(diǎn)火沖洗。沖洗初期保持汽包高液位,打開汽包頂部空氣門,汽包壓力保持0.4MPa,使殘余柴油隨著蒸汽排出。汽包爐水取樣吸光度明顯下降,繼續(xù)升溫升壓,沖洗過熱器管道。沖洗流程如下:除氧器二給水泵二省煤器二汽包二過熱器二旁路凝汽器二排放。

由于一般分析水中油采用的是《水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定紅外光度法》(GB/T16488—1996),此方法采用的儀器和藥品一般電廠不會(huì)準(zhǔn)備,故采用分光光度法,分別測(cè)#4爐水、#4蒸汽吸光度,與正常運(yùn)行的#3爐水、#3蒸汽吸光度進(jìn)行比較,初步判斷沖洗效果。此方法比較簡(jiǎn)單,無須添加任何藥劑,大多數(shù)電廠都能使用。

將6月11日至6月14日#4爐水及蒸汽樣外送分析含油量,結(jié)果顯示#4爐水含油量從0.9mg/L下降至0.28mg/L,#4爐蒸汽含油量從0.7mg/L下降至0.17mg/L。對(duì)比表4可以看出,隨著熱態(tài)清洗的進(jìn)行,#4爐水及蒸汽的吸光度明顯下降,雖然無法定量判斷水中油的含量,但是可以從趨勢(shì)中發(fā)現(xiàn)含油量的減少。故通過分光光度法對(duì)吸光度的大小進(jìn)行對(duì)比,可以初步判斷沖洗效果,以便指導(dǎo)何時(shí)進(jìn)入下一階段的沖洗。

表5為#4爐正常運(yùn)行后的汽水品質(zhì),從表中可以看出,經(jīng)過堿煮和熱態(tài)水沖洗后,#4爐汽水品質(zhì)恢復(fù)到正常水平,符合《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》(GB/T12145—2016)要求,如表6所示。

3結(jié)語

通過上文兩個(gè)案例介紹的兩種不同情況下熱力系統(tǒng)受油污染后的處理方法及結(jié)果可以看出:

(1)當(dāng)凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)入微量汽輪機(jī)油時(shí),可使用凝結(jié)水精處理系統(tǒng)進(jìn)行攔截。此方法可以減少汽輪機(jī)油進(jìn)入熱力系統(tǒng)后受熱分解產(chǎn)物對(duì)系統(tǒng)的腐蝕,且被油污染過的樹脂,通過熱堿浸泡再生處理,水處理能力并沒有受到影響。此方法大大縮短了為使給水含油量合格進(jìn)行冷熱態(tài)沖洗所需的時(shí)間。

如果不投用凝結(jié)水精處理系統(tǒng),使用冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗,人工清理凝汽器、除氧器的方法需要耗費(fèi)大量時(shí)間、除鹽水等,且由于油的粘附性,光靠沖洗很難將含油量降低到標(biāo)準(zhǔn)值。

按照一般經(jīng)驗(yàn),通過正常冷熱態(tài)的沖洗,需要2~3天的時(shí)間,除鹽水用量最少在300t~h,那么總耗量將在21600t左右,還要考慮這么長時(shí)間所用的廠用電量。

所以通過文中所述的方法處理,可以在不影響機(jī)組啟動(dòng)的基礎(chǔ)上,同時(shí)進(jìn)行水中含油的處理,節(jié)省不少啟動(dòng)時(shí)間、除鹽水用量還有廠用電量,并使機(jī)組盡早并網(wǎng)發(fā)電,產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)當(dāng)熱力系統(tǒng)受到油污染后,通過堿煮及熱態(tài)水沖洗,熱力系統(tǒng)的油污染得到了有效處理。

需要特別注意的是,此時(shí)的熱態(tài)水沖洗要在保證汽包含油量降低的情況下才能進(jìn)入下一階段的過熱器的沖洗。

所以本文介紹了一種較為方便的分光光度法,用比較吸光度的方法來進(jìn)行初步判斷。此方法雖然無法定量計(jì)算含油量,但可以從趨勢(shì)上進(jìn)行初步判斷,而且比較方便,大多數(shù)電廠都有能力進(jìn)行分析。