燃油泄漏導致凝結水油污染的分析

鄧麗娥，何 剛

(貴州省習水鼎泰能源開發有限責任公司，貴州 習水 564611)

大容量、高參數機組對水汽品質要求高，凝結水精處理系統能消除系統中各種微量溶解鹽、鐵和銅的腐蝕產物及其他雜質，提高凝結水品質，保障整個熱力系統安全，其作用日漸凸顯[1-2]。

大部分燃煤電廠在啟動初期和低負荷時段爐內燃燒工況不穩定時燃用0號輕柴油，它是碳原子數為10～22的烴類混合物，密度為0.85 kg/L(20 ℃時)[3]。少量0號輕柴油進入凝汽器會被精處理系統處理或通過排污去除；大量漏入時，一部分油會粘附在精處理系統前置過濾器濾元表面，浸入濾元纖維內部，使水流通道受阻，前后壓差增加；另一部分油會穿過前置過濾器，附著于混床樹脂表面形成膜狀物，阻塞樹脂離子交換孔道，樹脂出現抱團現象，影響周期制水量；剩余部分則進入給水及蒸汽系統，在高溫、高壓下裂解為低分子有機酸，pH值偏低，造成熱力設備酸性腐蝕[4-5]。

文中闡述了某2×660 MW燃煤電廠1號機組0號輕柴油進入凝汽器造成凝結水油污染的原因、采取的相關措施及樹脂復蘇的方法，使得水汽品質滿足GB/T12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》要求。

1 油污染簡述

2020年1月30日，某電廠1號機組因軸向位移大跳機后，極熱態開機過程中，汽輪機房6.9 m層出現油味道，檢查汽輪機房各油系統未發現異常。化驗人員取凝結水水樣時發現水樣中含有油污，如圖1所示。運行人員進行高速混床樹脂體外再生時，發現陰、陽樹脂分離塔至樹脂捕捉器排水含有大量油花，較為渾濁，且有強烈柴油刺激味，如圖2所示。

圖1 凝結水水樣

圖2 陰、陽樹脂分離塔至樹脂捕捉器排水

2 點火前各系統狀態

為響應國家節能降耗政策，控制經營成本，該電廠1號機組A、B、E、F磨煤機燃燒器共計16支機械霧化油槍已改造為氣泡油槍[6]，C、D磨煤機燃燒器8支油槍未做改造，仍為機械霧化油槍，若需運行此8只油槍中任意1支，投運結束后均應執行蒸汽吹掃。機組啟動時，鍋爐點火優先選擇點燃A、B、E、F磨煤機燃燒器油槍。

2.1 燃油及蒸汽吹掃系統

機組跳閘前，A、B、E、F磨煤機燃燒器油槍處于熱備用狀態，C、D磨煤機燃燒器油槍油角閥前手動處于關閉狀態，非緊急情況下，不投運C、D磨煤機燃燒器油槍，燃油母管壓力為2.35 MPa。

圖3所示為燃油蒸汽吹掃系統，母管壓力規定為0.5 MPa，汽源取至本機輔助蒸汽系統，母管疏水通過疏水器回收至凝汽器，各支管分別接于進、回油母管及鍋爐前、后墻機械霧化油槍處。考慮到機械霧化油槍一般作為緊急備用，為減少熱源損失，燃油蒸汽吹掃系統處于退出狀態。

圖3 鍋爐燃油蒸汽吹掃系統

2.2 啟動疏水系統

為減少工質浪費，鍋爐啟動疏水箱疏水可用于循環水系統和凝汽器補水。當疏水箱水中Fe2+≤500 μg/L，機組啟動階段凝汽器未建立真空前，真空靠負壓作用自流至凝汽器；當疏水箱水中Fe2+>500 μg/L，無論何時均應通過疏水泵至循環水系統回收。鍋爐啟動疏水箱系統如圖4所示。

圖4 鍋爐啟動疏水箱系統

機組跳閘后，當疏水箱水中Fe2+≤500 μg/L，未破壞凝汽器真空，疏水回收至凝汽器。

3 綜合分析

3.1 燃油泄漏分析

機組極熱態恢復鍋爐點火過程中，對角點E1、E4氣泡油槍點火成功，點B2、B3氣泡油槍未著火，擬采用點燃機械霧化油槍引燃相鄰氣泡油槍，對燃油蒸汽吹掃系統進行暖管疏水，維持母管壓力0.48 MPa，打開C、D磨煤機燃燒器機械霧化油槍油角閥前手動門，調整其出力為1.0 t/h。

B2氣泡油槍與C2機械霧化油槍毗鄰，如圖5所示。燃油蒸汽吹掃系統暖管結束后，通過點燃C2機械霧化油槍引燃B2氣泡油槍成功。停運C2機械霧化油槍一段時間后，發現蒸汽吹掃母管壓力增至1.9 MPa。結合運行人員發現的問題，初步判斷C2機械霧化油槍各閥門、C2機械霧化油槍蒸汽吹掃系統各閥門不嚴密，燃油泄漏至蒸汽吹掃母管，與蒸汽吹掃母管疏水一并進入鍋爐疏水擴容器，隨疏水箱疏水回收至凝汽器。

圖5 B2、C2油槍布置

C2機械霧化油槍點火至發現蒸汽吹掃母管壓力異常時約5 min，從圖6中可以看出，蒸汽吹掃母管壓力經歷了5個階段變化。第1階段在0～90 s內，在C2機械油槍油角閥打開前，蒸汽吹掃母管壓力上升平緩；15 s后油角閥打開，至30 s油槍著火，蒸汽吹掃母管壓力上升曲線較陡，到90 s時上升至0.85 MPa；90～120 s為第2階段，因C2機械霧化油槍處于運行狀態，泄掉了一部分燃油壓力，漏入蒸汽吹掃母管的燃油量有限，且蒸汽吹掃母管處于持續疏水中，故蒸汽母管壓力由0.85 MPa降至0.6 MPa；120～150 s為第3階段，120 s時，B2氣泡油槍被引燃，退出C2機械油槍，打開吹掃閥時，平衡被破壞，蒸汽吹掃母管壓力突增至2.1 MPa；150～180 s為第4階段，靠蒸汽吹掃母管疏水，壓力緩慢降至1.9 MPa；在210 s后，壓力恒定至1.9 MPa不變，直到300 s時發現異常，此為第5階段。C2機械霧化油槍停運后、投運前蒸汽吹掃母管壓力變化明顯，泄漏量顯著增大。

圖6 C2機械霧化油槍點火至退出后蒸汽吹掃母管壓力變化趨勢

機組穩定運行后，解體C2機械霧化油槍及蒸汽吹掃系統各閥門，發現均存在不嚴密問題，在燃油蒸汽吹掃母管及疏水管中發現大量油污。

3.2 樹脂污染情況分析

凝汽器進油后，精處理系統前置過濾器差壓逐漸增大，且無下降趨勢，取樣化驗凝結水及給水水質指標，如表1所示，均滿足GB/T12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》要求，各指標與歷次開機時接近。由此可判斷，大量油污附著于前置過濾器濾元表面，浸入濾元纖維內部造成前置過濾器濾元不可逆損壞；此時，精處理混床樹脂未受到污染。

表1 油污染后水質指標

4 處理方案

4.1 爐側處理措施

關閉輔助蒸汽至燃油蒸汽吹掃系統手動門、電動門，停止燃油蒸汽吹掃母管疏水；將鍋爐啟動疏水箱疏水回收切至循環水系統，關閉啟動疏水箱至凝汽器疏水電動門并對其停電[6]。

在燃油蒸汽吹掃母管疏水器手動門前法蘭及疏水器旁路手動門前法蘭處增加堵板，防止吹掃蒸汽管道中積油進入鍋爐疏水擴容器；在燃油吹掃蒸汽電動總門逆止門前法蘭處增加堵板，在加熱器旁燃油吹掃蒸汽減溫水調門供水法蘭處增加堵板。

4.2 機側處理措施

因前置過濾器濾元已形成不可逆損壞，故將其退出運行，更換濾元后再投入運行。

該電廠取凝結水、給水水樣時間間隔短，精處理系統混床樹脂未受到污染。周永言[7]、彭章華[8]等人研究表明：隨凝結水中油含量增加，樹脂受含油凝結水浸泡時間延長，樹脂受污染程度加重。通過改變水汽系統疏水方式，經疏水器回收至凝汽器變為無壓疏水運行，加大水汽系統排污量，減少水汽系統中含油量。此方法由于排污量小、周期長，水汽系統中油污不能短時消除，混床樹脂易受污染。

文獻[9]通過不同復蘇方法對比，認為樹脂受油污染時間較短時,用氯化鈉復蘇法切合實際，本文所述情況與此類似。在精處理混床運行5天后，脫除陰、陽樹脂，結合文獻[10]所述工藝，采取氯化鈉再生復蘇方法，得到了較理想的效果。

5 結束語

對于采用機械霧化油槍點火的電廠，應對油槍管道及燃油蒸汽吹掃系統各閥門進行全面排查，防止類似情況發生。若凝結水受油污染，精處理前置過濾器濾元將受到不可逆損壞，還會造成混床樹脂污染。各電廠可結合系統布置，借鑒文中所述處理措施及文獻中所述方法進行處理。