除鹽水箱是電廠貯存鍋爐補(bǔ)給水的關(guān)鍵設(shè)施，其出水水質(zhì)對(duì)鍋爐的腐蝕結(jié)垢控制至關(guān)重要。按照《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》(DL/T 561—2013)的規(guī)定，鍋爐補(bǔ)給水泵出口母管上應(yīng)安裝在線化學(xué)儀表，對(duì)除鹽水箱出水的電導(dǎo)率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)督。在《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—2008)中，規(guī)定除鹽水箱出水電導(dǎo)率不應(yīng)超過0.4 μS/cm。

　　隨著發(fā)電機(jī)組參數(shù)及容量的不斷提高，電廠對(duì)除鹽水箱出水水質(zhì)越來越重視。在生產(chǎn)實(shí)踐中，除鹽水箱出水電導(dǎo)率輕微升高的現(xiàn)象較為普遍，但有的除鹽水箱出水電導(dǎo)率已超過國標(biāo)規(guī)定值，有必要對(duì)其原因進(jìn)行總結(jié)分析。

　　1 原因分析

　　除鹽水箱位于鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)流程的末端，是系列凈化除鹽處理的終點(diǎn)，其進(jìn)水一般為二級(jí)除鹽設(shè)備(主要包括混床或EDI)的出水。在設(shè)備正常情況下，二級(jí)除鹽出水電導(dǎo)率在0.1 μS/cm以下。但除鹽水經(jīng)過除鹽水箱的存放，出現(xiàn)電導(dǎo)率升高、水質(zhì)不同程度被污染的情況。一般可從以下3個(gè)方面尋找原因：(1)除鹽水箱頂部密封不嚴(yán)，使空氣及灰塵進(jìn)入;(2)除鹽水箱防腐層存在缺陷，導(dǎo)致碳鋼內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入水中;(3)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)出現(xiàn)設(shè)備異常。

　　1.1 除鹽水箱頂部密封問題

　　如果除鹽水箱密封不嚴(yán)，與大氣接觸，空氣中的CO2和灰塵就會(huì)進(jìn)入除鹽水中，造成除鹽水純度下降，直接導(dǎo)致除鹽水箱出水電導(dǎo)率升高。其中，CO2對(duì)除鹽水電導(dǎo)率的影響可通過理論計(jì)算進(jìn)行估計(jì)。

　　密封不嚴(yán)的除鹽水箱，相當(dāng)于開放系統(tǒng)。將系統(tǒng)中的CO2視為理想氣體，則其在氣液兩相的分布滿足亨利定律，見公式(1)。

　　式中：CCO2——液相中CO2的濃度，mol/L;

　　KCO2——CO2的亨利系數(shù)，mol/(L·MPa);

　　PCO2——氣相中CO2的分壓，MPa

　　常溫常壓(25 ℃，0.10 MPa)下，空氣中CO2的分壓約在33 Pa左右，查表可得25 ℃條件下CO2的亨利系數(shù)為0.338 mol/(L·MPa)〔2〕。經(jīng)計(jì)算，常溫常壓下水中CO2濃度約為1.12×10-5 mol/L，約合0.49 mg/L。 25 ℃時(shí)CO2在水中的溶解度為1 450 mg/L，可知除鹽水中的CO2濃度水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其溶解度，據(jù)此認(rèn)為CO2全部溶解在除鹽水中。

　　水中溶解的CO2可形成H2CO3，其發(fā)生二級(jí)電離生成H+、HCO3-、CO32-，并存在相應(yīng)的電離平衡。同時(shí)除鹽水中還存在水的電離平衡。具體電離平衡關(guān)系式如式(2)～(4)所示。

　　另外，根據(jù)質(zhì)子理論，除鹽水中的陰陽離子之間存在平衡關(guān)系，如式(5)所示。

　　根據(jù)以上陰陽離子間的平衡關(guān)系式，可以計(jì)算出常溫常壓下，被空氣中的CO2飽和后的除鹽水中各分子、離子的濃度，計(jì)算結(jié)果見表 1。

　　表 1 除鹽水中各分子、離子濃度計(jì)算結(jié)果

　　mol/L

　　項(xiàng)目[H2CO3][H][OH-][CO32-][HCO3-]

　　數(shù)值1.12x10-52.19x10-64.57x10-95.58x10-112.18x10-6

　　由于此時(shí)除鹽水中溶解CO2的量很少，可以視為稀釋溶液，按照科爾勞什(Kohlrausch)離子獨(dú)立移動(dòng)定律，除鹽水電導(dǎo)率(μS/cm)可以按照式(6)進(jìn)行累加計(jì)算。式中λ為各離子的極限摩爾電導(dǎo)率(S·cm2/mol)，其在25 ℃下的取值見表 2。

　　表 2 25 ℃時(shí)有關(guān)離子的極限摩爾電導(dǎo)率

　　S·cm2/mol

　　項(xiàng)目λH+λOH-λHCO3-λCO32-/2

　　數(shù)值349.819844.572

　　經(jīng)計(jì)算可得，在25 ℃條件下，除鹽水中CO2達(dá)到飽和時(shí)，除鹽水的電導(dǎo)率為0.864 μS/cm。同時(shí)，除鹽水的理論pH為5.66，pH降低使得除鹽水發(fā)生酸性腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)增加，腐蝕產(chǎn)物也會(huì)導(dǎo)致整體電導(dǎo)率的上升。

　　由此可見，如果除鹽水箱密封不嚴(yán)，其出水電導(dǎo)率將超過國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。隨著大容量、高參數(shù)機(jī)組對(duì)鍋爐水質(zhì)的要求不斷提高，除鹽水箱頂部密封技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步。應(yīng)用較多的密封技術(shù)及方式大致包括塑料球密封、堿液呼吸器密封、浮頂密封等，其主要特點(diǎn)及存在的問題見表 3〔4〕。用戶需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)某}水箱頂部密封方式，以消除因除鹽水箱密封不嚴(yán)造成的出水電導(dǎo)率升高。

　　表 3 除鹽水箱頂部密封方式比較

　　密封形式特點(diǎn)存在問題

　　塑料球密封理論覆蓋 率可達(dá)95°%受現(xiàn)場(chǎng)裝填情況及小球運(yùn)動(dòng) 影響，難以達(dá)到密封效果

　　堿液呼吸器密封空氣隔離效果好有水箱吸癟堯堿液 進(jìn)入水箱的風(fēng)險(xiǎn)

　　浮頂密封覆蓋率可達(dá)99.5%， 應(yīng)用日益廣泛須底部進(jìn)出水，有進(jìn)水沖擊損壞風(fēng)險(xiǎn)

　　1.2 除鹽水箱防腐層存在缺陷

　　除鹽水箱一般為碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部進(jìn)行防腐蝕涂層處理，以免發(fā)生腐蝕。一般除鹽水箱內(nèi)壁鋼板薄處為6 mm，輕微均勻腐蝕對(duì)其強(qiáng)度的影響不大，但是腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入除鹽水中，會(huì)造成除鹽水純度下降，電導(dǎo)率升高。

　　現(xiàn)今，除鹽水箱內(nèi)壁主要采用聚脲防腐涂層，不完全統(tǒng)計(jì)約占80%以上。聚脲彈性體是一種新型環(huán)保材料，具有強(qiáng)度高、柔韌性好、防水、抗凍、抗熱等特點(diǎn)，正常情況下壽命可達(dá)30 a以上。另據(jù)參考文獻(xiàn)報(bào)道，彈性聚脲涂層在初使用時(shí)會(huì)有少量溶出物，對(duì)水質(zhì)有輕微的影響，但通過沖洗和浸泡，在運(yùn)行3～4個(gè)月后，影響徹底消除，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)完全正常。但是，也有個(gè)別除鹽水箱因?yàn)榉栏g涂層存在缺陷，影響到除鹽水水質(zhì)。

　　某電廠2臺(tái)除鹽水箱投運(yùn)后不到2 a，除鹽水箱出水電導(dǎo)率逐步升高，值達(dá)到0.60 μS/cm左右。利用停機(jī)檢修，對(duì)除鹽水箱內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁聚脲防腐層有大量的缺陷，見圖 1～圖 4。

　　圖 1 除鹽水箱底部防腐層滲銹點(diǎn)蝕

　　圖 2 除鹽水箱底部防腐層鼓包滲銹

　　圖 3 除鹽水箱筒壁焊縫處針眼滲銹

　　圖 4 進(jìn)水口處聚脲層起皮脫落

　　除鹽水箱各處檢查情況如下：

　　(1)底部防腐層手感粗糙，彈性體厚度不夠，且存在多處突起、針眼、滲銹、點(diǎn)蝕等缺陷，搭接處的防腐層缺陷比較密集。

　　(2)除鹽水箱頂部也有明顯的棕黃色銹蝕痕跡，銹蝕面積大致占頂部總面積的50%以上。

　　(3)除鹽水箱筒壁防腐層有針眼、滲銹、鼓包、流掛等缺陷，進(jìn)水口處的防腐層有脫落。

　　除鹽水箱防腐層缺陷產(chǎn)生主要是由于聚脲施工工藝及操作控制不良造成。為消除除鹽水箱防腐層缺陷，電廠對(duì)除鹽水箱防腐蝕涂層進(jìn)行了整體返工，清除所有聚脲涂層后，按照打磨、預(yù)涂、噴涂聚脲的步序，重新制作了聚脲防腐層。完工投運(yùn)后，除鹽水箱出水電導(dǎo)率明顯下降，目前不超過0.20 μS/cm。

　　關(guān)于聚脲彈性體防腐蝕涂層，有較多的國家和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)是2011年頒布實(shí)施的《噴涂型聚脲防護(hù)材料涂裝工程技術(shù)規(guī)范》(HG/T 20273—2011)。為了保證施工質(zhì)量，避免因涂層缺陷影響水質(zhì)，造成不必要的浪費(fèi)，應(yīng)在聚脲施工及驗(yàn)收過程中，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。特別是涂層驗(yàn)收時(shí)，要對(duì)涂層厚度、強(qiáng)度進(jìn)行檢查。同時(shí)，對(duì)焊縫、搭接、邊緣及拐角等處應(yīng)進(jìn)行電火花檢漏。

　　1.3 鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)設(shè)備異常

　　鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不合格的除鹽水及再生劑進(jìn)入除鹽水箱，污染除鹽水。因此，必須保證二級(jí)除鹽設(shè)備出水在線電導(dǎo)率表準(zhǔn)確可靠，保證除鹽水箱的進(jìn)水水質(zhì)合格。

　　另據(jù)參考文獻(xiàn)報(bào)道，河南省某電廠在機(jī)組吹管期間發(fā)現(xiàn)，除鹽水箱出水電導(dǎo)率升至36.2 μS/cm。后經(jīng)查證，除鹽水污染的根本原因是再生水泵逆止門、混床進(jìn)酸門關(guān)閉不嚴(yán)，存在微量?jī)?nèi)漏?；齑餐哆\(yùn)后，致使管道內(nèi)的再生溶液逆向進(jìn)入除鹽水箱，造成除鹽水污染。因此，在發(fā)現(xiàn)除鹽水箱出水電導(dǎo)率大幅度升高時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查二級(jí)除鹽設(shè)備及其再生系統(tǒng)閥門、逆止門的嚴(yán)密性。

　　2 結(jié)語

　　除鹽水箱出水電導(dǎo)率升高在電廠時(shí)有發(fā)生，有的電廠屬于突發(fā)現(xiàn)象，有的則呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)。除鹽水箱突發(fā)性污染的原因比較直接，通過系統(tǒng)查找可以消除。而電導(dǎo)率緩慢上升的現(xiàn)象與除鹽水箱水量減少、存放時(shí)間增加等有一定的關(guān)系，不易察覺。但是，如果除鹽水箱出水電導(dǎo)率超標(biāo)，或者上升趨勢(shì)明顯突出時(shí)，應(yīng)考慮可能存在水箱頂部密封不嚴(yán)或者防腐層問題，擇機(jī)檢查消除。

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