超臨界機組凝結水精處理樹脂泄漏原因分析及對策

邱勝瑞

（江西大唐國際撫州發電有限責任公司，江西撫州 344000）

0 引言

離子交換樹脂進入熱力系統后，一般陰離子交換樹脂在溫度高于60 ℃時開始降解，到150 ℃時降解速度已十分迅速，陽離子交換樹脂在150 ℃時開始降解，在溫度升高到200 ℃時降解十分劇烈。它們在高溫高壓下均釋放出低分子有機酸，主要是乙酸，但也有甲酸、丙酸等。強酸陽離子交換樹脂分解產生的低分子有機酸量比強堿陰離子交換樹脂所釋放的量多得多。離子交換樹脂在高溫下降解過程中還將釋放出大量的無機陰離子，如氯離子等。

這些離子交換樹脂進入熱力系統后，不僅影響水汽質量、增加耗水量和熱量損失，而且將嚴重腐蝕熱力系統，形成惡性循環。爐水長時間低PH 運行，會形成酸腐蝕，嚴重時可發生“氫脆”，使爐管在短時間內爆管，直接影響鍋爐的安全運行。爐水水質惡化，增加機械攜帶進一步影響蒸汽品質，造成過熱器、汽機通流部分積鹽，嚴重時可造成過熱器爆管，影響汽機出力。蒸汽中的酸性物質如硫酸、甲酸、乙酸的分配系統很小，尤其會對汽機濕汽區形成酸腐蝕，如使低壓段隔板、隔板套、低壓缸入口分汽裝置、排汽室等受到酸腐蝕，導致其表面保護膜脫落，形成腐蝕溝槽，表面粗糙呈蜂窩狀，使設備受到損害。江西豐城電廠二期工程兩臺700 MW 機組新建工程第一臺機組凝結水精處理系統在整組啟動過程中便發生過一次樹脂泄漏事故并導致了啟動中斷。

1 凝結水精處理系統簡介

江西豐城電廠二期工程兩臺700 MW 機組凝結水精處理系統采用中壓凝結水處理，具體為前置過濾器與高速混床的串連，每臺機組設置2×50%前置過濾器和3×50%球形高速混床（CD），即每臺機組正常運行時，2 臺前置過濾器并聯運行，不設備用；2 臺高速混床并聯運行，1 臺備用，可滿足每臺機組的100%凝結水處理量。每臺機組設有一臺再循環泵，在高速混床剛投入運行時，要利用再循環泵進行高速混床的循環正洗。在每臺高速混床的出口裝有一臺樹脂捕捉器，以截留少量跑出的樹脂。精處理裝置設有100%通過能力的旁路裝置，共有三個旁路：在前置過濾器、高速混床出口以及精處理系統分別設置一個旁路（見圖1）。凝結水精處理系統是采用美國US.Filter 公司Fullsep—完全分離法的三塔式體外再生系統，2 臺機組共6 臺高速混床設置一套再生裝置。高速混床內部陰陽樹脂比例為1：1，樹脂采用均粒大孔樹脂。高速混床運行采用在線硅酸根分析儀、鈉表、電導率儀及累計制水量控制運行失效終點。

圖1 江西豐城電廠二期工程精處理前置過濾器及混床系統

2 事件發生經過

某日零班2：30 分，1 號凝結水泵濾網堵，對濾網進行清理。04:20 2 號凝結水泵入口濾網堵，凝結水壓力下降，低旁快關，鍋爐爐手動MFT。04:50 施工單位清洗完1 號凝泵濾網后啟動1 號凝泵運行，復位MFT，4小時后1號凝泵電流下降，凝結水母管壓力下降，啟2 號凝泵運行，將1 號凝泵停運，繼續清洗濾網。11：40 集控室監盤發現2 號凝泵出力又迅速下降，將之停運。因此時1 號凝泵檢修未恢復安措，再次手動MFT，施工單位此時清理濾網時發現凝結水泵入口濾網中有樹脂。

3 事件檢查處理經過

化學專業人員至凝結水泵入口濾網處檢查樹脂，根據樹脂特性，初步判斷樹脂為凝結水精處理進口樹脂。檢查5號補水箱排水、B、C高速混床樹脂捕捉器排水未發現樹脂。同時拆開事件發生時正在投運的B、C高速混床樹脂捕捉器，也未發現樹脂。重新將B、C床樹脂捕捉器恢復并相繼于次日3∶30，12∶00 投入運行，凝結水進行再循環。再未發現凝結水泵入口濾網堵的情況。同時對補給水處理混床樹脂捕捉器進行檢查，打開5號補水箱人孔門進行檢查，均未發現異常。

次日下午、檢查定冷水處理用樹脂未見減少，檢查除鹽水箱底部排污門也未發現樹脂。

三天后，汽泵前置泵B，電動給水泵入口濾網發現有少量樹脂存在，汽泵前置泵A未發現樹脂。凝結水泵A泵入口濾網有少量樹脂，凝汽器熱井B側發現部分樹脂。

拆除B、C、A床樹脂捕捉器及混床人孔門，除B床有4個出水水帽（用塞尺檢查符合要求），C床樹脂捕捉器存在螺栓未擰緊情況外，也未發現明顯異常。三床樹脂捕捉器內均未發現樹脂。從漏樹脂情況看，所漏樹脂未發現有A床樹脂（A床內裝填國產中壓凝結水精處理陽樹脂，B、C床內裝填進口陰陽混合樹脂），且A床于事件當日即退出運行。不可能由A床漏入系統。

一周后，拆開B 前置過濾器下部人孔門，發現過濾器底部（出水區）有一薄層樹脂層。

4 事件原因分析

凝結水精處理系統樹脂漏入系統存在3 種可能性：

1）混床出水水帽間隙不符合要求或水帽松動，且樹脂捕捉器存在間隙較大情況，兩種情況同時發生可能出現運行中漏樹脂情況。這是凝結水精處理漏樹脂的最常見原因。

2）混床入口壓力低于出口壓力，樹脂由進水管道漏入系統，如馬鞍山電廠2 號機組（因凝結水管道某閥門破裂停運檢修），內蒙托克托電廠發生兩次廠用電中斷后恢復跑樹脂情況。

3）誤操作或閥門誤動，且樹脂捕捉器反沖洗手動門打開或內漏，樹脂直接由樹脂管道進入樹脂捕捉器出口。

針對以上3種情況，我們進行了分析。第一種情況，已經對設備解體進行了檢查，未發現漏樹脂情況，且事后設備重新投入運行，也未發現凝泵入口濾網再次堵以及樹脂捕捉器的排水內有樹脂的情況發生。第三種情況可能性較小，現場檢查也未發現閥門存在內漏情況。第二種可能性最大，特別是11月23日在前置過濾器出口處發現樹脂，因前置過濾器內部濾元間隙只有10μm，樹脂不可能穿過過濾濾元由系統帶入，只能由混床進口管道（即過濾器出口管道）進入。

根據歷史數據分析，事故發生當天2∶03，凝結水泵出口壓力突然由3.8 MPa降至1.8 MPa，時間持續1 min，精處理裝置出口壓力在瞬間比入口壓力大近20 kg，精處理壓差急劇下降，壓力的驟降導致混床的出口壓力在短時間內高于進口壓力，引起樹脂的劇烈攪動，樹脂經入口水帽（間隙1 mm，樹脂粒徑大約0.6～0.7 mm）倒吸至進水母管，部分樹脂經混床旁路（正常運行時，旁路未關死）進入給水管道，最終經凝泵再循環管進入凝汽器熱井，部分樹脂進入前置過濾器底部，另外部分在管道內殘留。恢復正常后，管道內樹脂回至混床，而前置過濾器內樹脂由于紊流作用，未完全回至混床。進入凝汽器的少量樹脂經凝泵進入前置過濾器入口（前置過濾器內濾元縫隙為0.01 mm，入口的樹脂不能進入前置過濾器底部），進入熱力系統的部分樹脂被前置泵、電動給水泵入口濾網截留。

綜上分析，本次凝結水精處理樹脂泄漏事故發生的原因可以確定為第二種情況，即樹脂由混床進水管倒吸入熱力系統。

5 事件反措

雖然最終確定了本次樹脂泄漏的原因，但根據以上分析，還存在其它泄漏樹脂的潛在隱患，為此需舉一反三，采取了以下措施以杜絕凝結水精處理系統樹脂泄漏：

1）在高速混床進水母管加裝止回閥，防止高速混床進口管發生倒吸樹脂的現象。

2）再次檢查3臺高速混床內部出水裝置水帽、樹脂捕捉器，確保設備本體無故障，同時檢查混床進水裝置隔板是否存在樹脂。

3）除氧器、凝汽器內樹脂人工清理干凈，以防系統內樹脂對水質產生不良影響。

4）三個樹脂捕捉器反沖洗水門前加裝一手動截止閥，確保反沖洗水門內漏且運行誤操作時樹脂進入系統。

5）系統投運時，除前置過濾器反洗時允許開50%大旁路外，高速混床旁路、前置過濾器旁路正常情況下不允許開啟。

6 結束語

凝結水精處理樹脂泄漏進入熱力系統,除混床水帽、樹脂捕捉器損壞缺陷外，重點要考慮因高速混床進口壓力突降引起水倒流問題，根據上文的樹脂泄漏情況分析，采取了在高速混床前母管加裝止回閥的辦法使問題得到了及時的解決,江西豐城電廠二期工程至今再未發現凝結水精處理系統樹脂泄漏的事故，從而保障了高速混床系統及機組的穩定運行。

[1]宋珊卿.動力設備水處理手冊[M].北京：中國電力出版社，1997.

[2]錢庭寶.離子交換樹脂應用技術[M].天津：天津科學技術出版社，1984.