熱力系統(tǒng)油污染經(jīng)驗(yàn)談

張印志

（上海電力建設(shè)啟動(dòng)調(diào)整試驗(yàn)所有限公司，上海 200031）

0 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(rùn)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[1]。

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pH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0.8 mg/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0.07 mg/L，給水取樣含油量為0.09 mg/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[2]。

表1為鍋爐開始上水后10 h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)。

表1 #1機(jī)組凝結(jié)水精處理出口取樣分析表

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0.08 mg/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4 h，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0.08 mg/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168 h滿負(fù)荷試運(yùn)階段。在整個(gè)過程中，給水含油量未超過0.1 mg/L。凝結(jié)水精處理出口電導(dǎo)率為0.07 μS/cm，二氧化硅4.1 μg/L，鈉1.1 μg/L。#1、#2、#3、#4樹脂處理水量平均為150 000 t。

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

表2 #1、#2機(jī)組168 h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/T 12145—2016）中對(duì)凝結(jié)水精處理后水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]。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。

表3 凝結(jié)水精處理后水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

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1.76 MPa下降至0.87 MPa。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(rùn)劑0.05%）。

鍋爐點(diǎn)火升壓至0.1 MPa，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0.8 MPa，保持8 h，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1 min。鍋爐升壓至1.5 MPa，保持8 h，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1 min，并保持汽包高水位。鍋爐再升壓至2.5 MPa，保持8 h后各排污點(diǎn)均排放1 min，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0.5～1 mmoL/L，磷酸根5～15 mg/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0.4 MPa，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→給水泵→省煤器→汽包→過熱器→旁路凝汽器→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/T 16488—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0.9 mg/L下降至0.28 mg/L，#4爐蒸汽含油量從0.7 mg/L下降至0.17 mg/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4 #4爐與#3爐爐水及蒸汽吸光度對(duì)比表

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/T 12145—2016）要求，如表6所示。

表5 #4爐正常運(yùn)行汽水取樣分析表

表6 蒸汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

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300 t/h，那么總耗量將在21 600 t左右，還要考慮這么長(zhǎng)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。