火电厂水处理技术学术交流会 2003.09 重庆
吴贵德 华能丹东电厂 (辽宁丹东 118300)
摘 要 通过试验分析，确定了凝结水、给水、主蒸汽氢电导率超标的根本原因是原水有机物含量高。投入生水加热器，保证澄清池运行稳定、加强活性碳过滤器的监督和反洗、缩短除盐系列的反洗周期、缩短混床的再生周期、恢复除盐系列启动制水前的正洗操作，可以降低补给水中有机物的含量。采用控制机组补水量的方法使水汽氢电导率得到有效控制。
关键词 水汽 氢电导率 有机物 补给水

1. 热力系统及水处理设备简况
华能丹东电厂一期工程为Sargent&Lundy 设计整套引进的2X350MW机组，锅炉由英国Babcock Energy CO制造，型式为亚临界、一次中间再热、自然循环、燃煤型；汽轮发电机由美国West.HoμS CO制造，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、双缶双排汽、反动凝汽式。配套的化学监督、处理设备分别由美国的Johnson March和U.S.FILTER公司制造，于九八年底投入商业运行。
热力系统中需要监督的各种水、汽样品都被送入取样系统----集中取样盘，所有工质都可以进行人工取样；水汽系统所有样品中重要的分析项目，都采用在线仪表，可实现连续监测；配有pH、氢电导率、电导率、联胺、溶解氧、硅、钠表，共七种、总计十九块。给水系统水质调节为氨--联胺处理，炉内采用低磷酸盐处理。补给水处理采用一级复床加混床，预处理采用澄清池和双滤料滤池，原水取自东港市境内的铁甲水库。

2. 存在的问题----水汽氢电导率超标
水汽氢电导率(以下简称氢导)，做为热力系统水汽品质的重要指标，被纳入水汽品质控制指标以后，愈来愈受到重视；因为它是水汽品质的综合指标，因此水汽样品中任何项目异常，基本上都能从氢导值上体现出来；特别是当那些水汽样品非常规监视项目出现异常时，研究氢导就更具有深刻的意义。
我厂自机组投产后监测水汽氢导以来，凝结水、给水、主汽氢导经常处于异常状态；对两台机组从99年09月至00年11月间原水有机物异常时的水汽氢导、机组补水量的日平均值等进行统计可得表1。从表1可以看出，在99年10月至00年11月间，水汽氢导平均值为0.32μS/cm，最高达到0.805μS/cm；而此期间其它水汽指标基本都在控制范围内。水汽品质其它监测项目都正常，而唯独只有做为水汽综合指标项目的氢导异常，确实使我们困惑。因此我们便想到了水汽品质非常规检测项目 有机物。
表1 原水有机物异常时有关水质参数

机组

氢导

(μS/cm)

补水量

机组

补水系数

平均值

最小值

最大值

T

1#

0.315

0.185

0.805

364

1183.30

2#

0.324

0.188

0.640

310

983.19

平均值

0.319

0.187

0.723

337

1083.24

同时我们认识到，如果氢导异常的原因若真的是因为有机物含量高，那么做为“氢导”的主要成份----低分子有机酸将要对热力设备产生酸腐蚀；因此，氢导异常问题必须得到解决。

3. 原水有机物影响水汽氢导的原因分析
3.1 水汽氢导异常原因原水有机物含量高
尽管机组补给水的两项监测指标都很低：电导率0.055S/cm、二氧化硅3.19g/L(99年10月至00年11月间的平均值)；但高有机物含量的补给水进入锅炉发生高温分解成为低分子有机酸后，便体现在水汽氢导值升高。2000年10月26日我们对1#机组水汽样品总碳、无机碳等进行检测，数据见表2。从表中可以看出，系统水汽电导率和钠离子很低，而总碳、有机碳含量很高，分别达到4544、3792μg/L；有机碳含量为无机碳含量的4.91倍。如此高的总碳含量，足以使水汽氢导发生异常，而高含量的总碳源于高含量的有机碳，即原水有机物。
表2 机组水汽总碳含量等数据一览表

序号

项目

单位

清水

除盐水

凝结水

给水

炉水

饱汽

主汽

平均值

1

钠离子

m

g/L

6

17

14

710

16

16

2

无机碳

m

g/L

400

490

570

920

880

1370

772

3

总碳

m

g/L

5450

4550

4190

4880

5140

4540

4080

4544

4

有机碳

m

g/L

4150

3700

4310

4220

3660

2710

3792

5

电导率

m

S/cm

0.12

9.74

11.00

12.68

6

氢导

m

S/cm

0.730

0.937

0.800

0.860

0.832

3.2有机物含量高的原因铁甲水库水位、水温的影响
铁甲水库地处距离电厂24km处，建于1958年；水源为其方圆216km2地域的降雨，正常水位为89.1m，存水量为1.69亿m3，最高水位92.5m；近年最低水位为74m；周边没有大的污染源。
对铁甲水库从99年至02年间水位的月平均值进行统计可得图一：《铁甲水库水位趋势图》(基准59.38m)；对两台机组从99年09月至02年10月间水汽氢导的月平均值进行统计可得图二----《机组水汽氢导趋势图》。



可以看出，99年入夏以来水温升高、水库出现赤潮，特别是进入九月份以后，由于降雨减少，水库水位下降，水质浓缩，水体产生大量浮游生物----有机物；可以说是铁甲水库水位降低、水温偏高，导致原水有机物升高；而整个补给水处理系统对有机物的去除能力是有限的，因此带有大量有机物的除盐水被补入凝汽器、进入锅炉后发生高温分解产生低分子有机酸是机组水汽氢导异常的根本原因。
对两台机组从00年12月至02年10月间水汽氢导平均值等进行统计可得表3。从图二和表3都可以看出：00年11月入冬后，在机组补水量变化不大的情况下，水汽氢导由原水有机物异常时的0.319μS /cm降为0.190μS /cm，趋于正常。
3.3 原水耗氧量的分析情况
将2000至2002年间原水耗氧量(高锰酸钾法)分春、夏、秋、冬季和本年度平均值见图三；可以看出原水耗氧量的平均值为2.56mg/L，并不算高，这是因为原水有机物包括的种类繁多，有腐植酸、富里酸、木质素、单宁酸等，而采用常规的高锰酸钾法、重铬酸钾法对某些成份是无法检测的，某些未检测到的组份可能有很高的数值；因此单靠耗氧量还无法衡量原水有机物的含量。但可以看出趋势：自从2001年后原水耗氧量由2000年的3.15mg/L降低到2.26mg/L，水汽氢导亦逐渐转好；从季节来看，刚经过炎热夏季的九月份，耗氧量最高，为3.21mg/L，而刚经过寒冷冬季的三月份，耗氧量最低，为1.91mg/L。


3.4 减轻原水有机物影响氢导的措施
原水有机物以悬浮态、胶态、溶解态三种形态存在；强化补给水处理系统能够去除有机物的各个环节的运行操作：投入生水加热器，保证澄清池运行稳定、加强活性碳过滤器的监督和反洗、缩短除盐系列的反洗周期、缩短混床的再生周期、恢复除盐系列启动制水前的正洗操作；采取这些措施虽然达到了补给水处理系统去除有机物的最大限度，但是不能从根本上解决水汽氢导异常。澄清池、活性炭过滤器对原水中的胶态、悬浮态有机物有一定的去除、截留作用，但最多能达到80%，而阴床、混床对有机物的吸附属于“污染”树脂，是不可逆反应；当原水中有机物含量过高时，仍会有大量的有机物“穿过”补给水处理系统；因此在补给水处理工艺中解决原水有机物异常问题，其潜力有限，但是应该最大限度地发挥。
表3 原水有机物正常时有关水质参数

机组

氢导

(m S /cm)

补水量

机组

补水系数

平均值

最小值

最大值

T

1#

0.200

0.136

0.380

304

1499.60

2#

0.184

0.106

0.323

289

1531.48

平均值

0.192

0.121

0.352

297

1515.54

4. 通过控制机组补水量能够控制水汽氢导
按照常规的做法，机组补水量愈大，即换水愈充分，则系统水汽中的各种物质的含量愈低，因为补充的除盐水是“纯净的”；但是有机物进入热力系统遇高温产生低分子有机酸后，存在一个累积问题，会使水汽氢导升高；可以说当原水有机物含量偏高时，则机组补水量增加，将导致水汽氢导上升，即水汽氢导与机组补水量成正比。
辅助蒸汽做为公用系统，其汽源可由两台机组提供，其比较大的用户为热网和两台锅炉的暖风器。进入冬季，这两个用户投入运行，辅汽系统负荷上升，机组补水量大幅上升。
4.1 冬季辅汽系统运行方式对水汽氢导的影响
对99年09月至02年10月间热网、暖风器是否投入两种情况的氢导和日补水量进行统计，可得表4----《热网、暖风器投入、停运时机组有关水质参数》；可以看出热网、暖风器投入后，机组日补水量由184T上升至447T，增加1.43倍，水汽氢导由0.212上升至0.263μS/cm，升高24.4%。
4.2 单台机组提供辅汽汽源对水汽氢导的影响
两台机组正常运行时，很难做到均匀向辅汽系统供汽，往往是一台机组百分之百供给；这样就会造成这台机组补水量非常大，从而使两台机组水汽氢导偏差非常大，甚至发生水汽氢导超标。
对02年10月01日至11月07日间两台机组在热网、暖风器投入前后的氢导和补水量进行统计，1#机组提供辅汽汽源，可得表5----《一台机组向辅汽提供汽源时机组有关水质参数》。从表中可以看出，热网、暖风器投入、1#机组提供辅汽汽源后，1#机组日补水量增加到2#机组日补水量的2.34倍，而1、2#机组水汽氢导差值由原来的0.046增加到0.111μS/cm；这也能看出机组补水量对水汽氢导的影响。

表4 热网、暖风器投入、停运时机组有关水质参数

工况

热网、暖风器投入

热网、暖风器停运

项目

氢导平均值

补水量

氢导平均值

补水量

单位

CC(

μS/cm)

T

CC(

μS/cm)

T

1#

机组

0.273

485

0.222

193

2#

机组

0.253

409

0.201

174

平均值

0.263

447

0.212

184

表5 一台机组向辅汽提供汽源时机组有关水质参数

热网、

暖风器

时间

氢导

(μS/cm)

补水量

(T)

1#

2#

1#

2#

未投入

10.01--10.23

0.165

0.119

167

181

投入后

10.24--11.07

0.239

0.128

698

298

4.3 控制机组补水量可使水汽氢导得到有效控制
在此，有必要引入“机组补水系数”的概念。铁甲水库原水有机物含量并不恒定，它是要随水位、水温等因素变化而变化的，因此同样的机组补水量，并不一定产生同样的水汽氢导；以机组补水量(单位为T)与水汽氢导(单位为μS/cm)的比值称作机组补水系数，来衡量原水有机物含量，具有定量意义；它反映了原水有机物的含量，标志着机组补水量对水汽氢导的影响程度。应该说明，机组补水系数属于统计数据，具有一定的离散性；它只能是对某一时间区段具有一定的参考意义。从表1、3可以看出原水有机物异常和正常时补水系数分别是1083.24、1515.54，增幅达40%。
采用2000年12月至2002年10月间机组平均补水系数1515.54；水汽氢导如果按0.3μS/cm控制，那么机组日补水量应控制不能超过455T；如果想将水汽氢导控制在0.2μS/cm以下，那么机组日补水量应控制不能超过303T。从几年来的运行情况看，即使在冬季，将机组补水量控制在455T以下，使水汽氢导控制在合格范围内，也是能够做到的。
当冬季到来，热网、暖风器投入，因机组向辅汽系统供汽量存在差异、两台机组补水量偏差过大，进而导致水汽氢导偏差增大、甚至一台机组水汽氢导超标时，应调整辅汽运行方式、平衡两台机组补水量，以使两台机组补水量均匀，可避免发生一台机组补水量偏大而导致水汽氢导超标现象。