熱網加熱器泄漏引起水質異常分析

王小輝 程家慶

（陜西君創智盈能源科技有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

某2×300MW燃煤發電機組，鍋爐采用哈爾濱鍋爐有限責任公司制造的亞臨界一次中間再熱自然循環鍋爐。供熱系統有3個熱網站：一號熱網站配置4個換熱器和4臺熱網循環泵。二號熱網站配置2臺板式換熱器及2臺熱網循環泵。三號熱網站配置3臺管式換熱器C、D、E及3臺熱網循環泵，與一號熱網站一起共同帶熱負荷。1號機組接帶一號熱網站和二號熱網站，2號機組接帶三號熱網站，3個熱網站一次管網系統有聯通管，但揚程有所偏差，供熱疏水回收至除氧器。

某天上午十點，現場運行人員發現1號機爐水為pH9.77（《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》GB/T12145 2016爐水異常一級處理值為大于9.7）、給水氫電率0.202us/cm（《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》GB/T12145 2016給水二級處理值為大于0.2 us/cm），對此問題，及時進行異常分析處理。

1 原因分析

1.1 在線化學儀表校驗

發現爐水、省煤器進口（給水）水質異常后，及時根據DL/T 677-2018《電廠在線化學儀表檢驗規程》要求使用在線化學儀表校驗裝置對1號機爐水和省煤器進口在線化學儀表進行整機工作誤差的比對校驗。pH表采用水樣流動檢驗法中的方法2（加藥法）進行檢驗，（氫）電導率表采用水樣流動檢驗法（直接比對法）進行檢驗。在線值（被檢表）與標準值（標準表）比對檢驗結果如表1所示。

由表1可知，1號機爐水在線pH表整機工作誤差-0.03，給水在線pH表整機工作誤差0.01，滿足pH表整機工作誤差±0.05的要求；1號機爐水在線電導率表整機工作誤差1.1%，給水在線氫電導率表整機工作誤差2.2%，滿足（氫）電導率表整機工作誤差-10%＜10%的要求，在線表均合格，為后續原因提供了準確的在線表數據。

表1 在線值與標準值比對結果

1.2 在線表示值分析

記錄在線表示值，1號爐爐水pH10.02(標準范圍9.0～9.7)，給水氫電導率0.185μS/cm（標準范圍≤0.15μS/cm）均已超標準值。機組正常運行時爐水和給水水質在線表數值與標準范圍值比對結果如表2所示。

由表2可知，省煤器進口（給水）氫電導率值已達《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》GB/T 12145-2016一級處理標準（＞0.15μS/cm）；爐水pH值已達GB/T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》二級處理標準（pH＞10.0或者＜8.5），檢驗結果表明水質存在異常情況，并且已達二級處理標準。

表2 在線值與標準范圍值數據比對

1.3 熱網疏水水質分析

經過排查凝結水及機組水汽系統，發現只有兩路水從外部進入機組水汽循環系統，一路是機組補水用除鹽水，一路是回至除氧器的熱網疏水，經檢測進入機組的除鹽水水質合格，懷疑是熱網疏水泄漏導致機組水汽異常。

因為現場熱網疏水沒有氫電導率表，對回收至1號機除氧器的6路熱網加熱器的疏水分別取樣分析，主要分析氯離子、硫酸根離子及全鐵。檢測結果如表3所示。

由表3可知，對疏水水樣化驗結果對比，發現2號換熱站疏水水質較1號換熱站疏水水質差，并且2號換熱站全鐵已超過GB/T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》要求的全鐵小于 20 ug/L的要求，因此確定是由于2號換熱站加熱器泄漏導致2號換熱站疏水水質異常，從而引起爐水給水水質異常。

表3 熱網疏水水樣檢測分析結果

2 鍋爐爐水水質不合格的危害

當水汽品質發生劣化時，水汽系統有發生腐蝕、結垢、積鹽的可能性，應迅速檢查取樣的代表性、化驗結果的準確性，并綜合分析系統中水、汽質量的變化，確認水汽質量劣化造成的影響和對機組安全運行帶來的危害[1]，尤其是爐水水質不合格時，會導致以下三種危害：

（1）腐蝕的危害

鍋爐爐水pH（標準9.0～9.7）高于9.7會對水冷壁和汽包造成堿性腐蝕，且爐水pH越高，腐蝕現象明顯。若爐水pH低于9.0，金屬表面的保護氧化膜遭到破壞，加速水對金屬的腐蝕，也會導致蒸汽的pH值低，造成蒸汽管道的酸性腐蝕，同時能抑制爐水中硅酸鹽的水解，使爐水中硅酸鹽維持在最低水平，減少蒸汽中硅酸的溶解氧攜帶量；

（2）結垢的危害

爐水電導率的大小直接反應出爐水的含鹽量，電導率越大爐水中存在的各種金屬離子的含量越大，雜質離子會在升溫過程中進行化學反應，不斷的濃縮。當這些雜質在爐水達到飽和狀態時就會產生固體物質，形成懸浮的水渣或者附著在汽包及水冷壁上形成水垢。使受熱面的傳遞性能變差，降低鍋爐出力，浪費燃料，且會導致受熱面兩側的溫差增加，金屬壁溫升高，強度降低，在鍋爐內壓作用下發生鼓包現象，甚至引起爆管等嚴重事故[2]；

（3）汽水共騰的危害

當爐水中含有較多的氯化鈉、磷酸鈉、油脂和硅化物時，或爐水中的有機物和堿化作用發生皂化時，在爐水沸騰蒸發過程中水滴被蒸汽大量帶走，液面就會產生泡沫，形成汽水共騰。而汽水共騰又導致蒸汽中的含鹽量急劇增加，這些被帶出去的鹽分在熱力管道中發生沉積，影響傳熱，損壞設備，從而影響機組安全運行。

3 采取的措施

（1）發現水質異常后，運行人員及時開啟定排閥門，增大連排閥門開度[3]，增加機組除鹽水補水量，達到以通過鍋爐換水的目的來改善爐水水質快速恢復至正常運行數值；

（2）提高精處理混床再生頻率，對運行中失效的混床樹脂及時進行再生，通過精處理連續運行達到凈化凝結水的目的，以保持機組水質正常，提高機組用水品質；

（3）確定1號機爐水pH及給水氫電導率異常是由2號熱網加熱器泄漏造成后，運行人員及時解列2號熱網換熱站，退出系統運行，阻斷不合格疏水返回1號機除氧器，從源頭切斷污染。

4 結論及建議

4.1 結論

（1）2號熱網換熱站解列后，停止不合格疏水返回1號機除氧器，通過開啟排污門并給1號機持續補充除鹽水的措施后，1號機水質在一個小時左右后恢復正常，此后再無水質異常情況，確定是由于2號熱網換熱站加熱器泄漏導致1號機給水、爐水水質 異常；

（2）對2號換熱站加熱器進行查漏檢測，確定2號換熱站1號加熱器泄漏量為6L/h，2號換熱站泄漏量為45L/h，而加熱器額定疏水流量為50t/h，雖然泄漏量很小，但是對水汽品質影響很大。

4.2 建議

（1）嚴格控制供熱期間熱網疏水回收質量。為熱網加熱器疏水加裝氫電導率表，并保證氫電導率表連續投運，氫電導率表信號引至主控，化學運行人員定期記錄，防止熱網加熱器輕微滲漏不能及時發現造成水質異常等事故；

（2）設備運行中嚴格控制水的pH值和含氧量，pH值過低或含氧量過高都會對管壁造成腐 蝕[4]，且設備在啟停時需嚴格控制溫度、壓力的變化，溫度驟變不能超出設計值，防止高壓加熱器內產生熱應力而形變而導致的泄漏；

（3）機組水質異常時，應及時對水汽系統進行排查，嚴格按照GB/T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》要求的三級處理標準處理，防止水汽異常造成的事故擴大，發生難以估量的損失；

（4）供熱機組在供熱前的檢修期間，應對熱網加熱器進行嚴格檢查，針對不同加熱器換熱管管材確定堵焊工藝參數，且在焊接完畢后進行金相分 析[5]，防止熱網加熱器漏點不能及時發現或處理不徹底，影響機組安全穩定運行及供熱工作；

（5）熱網加熱器在停運期間水中氯離子的濃度會聚集濃縮，是運行時的10倍以上[5]，所以停運期間是加熱器靜態腐蝕的高發期，應按要求進行防腐工作，防止熱網加熱器停運后不及時防腐造成設備腐蝕泄漏[6]。