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新建鍋爐爐水二氧化硅超標原因分析及解決措施

欄目:協會論文集 發布時間:2020-04-26

新建鍋爐爐水二氧化硅超標原因分析及解決措施

陳寶玉

摘 要: 通過對原水、活性炭過濾器出口水、除鹽水等水質的跟蹤試驗, 查出了給水、爐水二氧化硅嚴重超標的原因。從機理上對這一現象進行了分析, 并采取了增加定排次數、加大連排開度、增加混凝劑量、加強水質監督等措施, 使鍋爐水質恢復正常。

關鍵詞: 鍋爐;爐水;活性硅;膠體硅;全硅;超標   

 1 前言

鍋爐爐水中二氧化硅超標嚴重時, 由飽和蒸汽機械攜帶和溶解攜帶進入蒸汽系統的硅含量增加, 導致蒸汽品質劣化。 2017 3 月以來, 福建省福能龍安熱電有限公司1 號和2號新建鍋爐爐水二氧化硅嚴重超標, 1號爐和2號爐蒸汽中二氧化硅濃度最高為 150ug/ L, 但補給水活性硅濃度一直低于 20.0 ug/ L。為分析 1號爐和2號爐爐水水質異常原因, 相應地進行了原水、活性炭出口水和除鹽水等水質的全硅、活性硅、 膠體硅的跟蹤試驗。根據試驗結果分析了超標原因1, 并提出了相應的解決措施。

 2 設備狀況

福建省福能龍安熱電有限公司化學水處理為吉坑水庫淡水,來水進入原水池,經原水提升泵在管式混合器靜態混凝后進入絮凝沉淀池, 出水到V型濾池,再經雙室雙流活性炭過濾器除去水中有機物。 一級除鹽設備為陽離子固定床、除二氧化碳器、陰離子浮動床系列。二級除鹽設備為混床,經除鹽水泵輸送至主廠房加氨后到高壓除氧器除氧。

   3 二氧化硅超標原因分析

3. 1 試驗數據分析

水汽指標異常后對水汽系統進行了全面排查。因無安裝凝汽器,首先排除了生水漏入的影響。然后對 1號爐定排系統和連排系統進行相應的檢查, 排污系統都正常工作, 通過正常的排污仍然無法使爐水硅含量下降。接著便采用跟蹤實驗對除鹽水、給水、爐水、蒸汽進行檢查,表1是對水汽中活性硅含量的跟蹤統計。

 

1  水汽活性硅含量統計,ug/L


該廠的原水是水庫水, 經過預處理及深度除鹽后作為鍋爐補給水,跟蹤試驗期間,除鹽水活性硅含量都小于20ug/ L,但經過給水管道送達鍋爐中,硅含量明顯增加。經分析,原水可能含有大量膠體硅未被除去,進入鍋爐后導致爐水硅超標。水庫水質易受自然條件的影響, 隨季節變化幅度較大, 高溫天氣水質濃縮, 而土壤和巖石的主要成分-鋁硅酸鹽在水中溶解度不大, 在水中主要成懸浮物狀態, 使原水的懸浮物和膠體雜質含量較大1。 另外福建省福能龍安熱電有限公司新建投產不久,各水池殘留的水泥等施工殘渣主要成分為硅酸鹽,也會增加水中懸浮物和膠體雜質含量。為了能掌握原水中膠體硅的變化情況,便對原水進行混凝澄清及過濾試驗,并在過濾前后分別測定全硅、可溶性硅含量。結果如圖1、圖2顯示,福能龍安熱電廠的原水經化學水處理系統處理后,其懸浮顆粒物的去除率可達到95%以上,其中原水預處理系統去除率約89%,除鹽系統去除率約6%以上??梢?,化學水處理系統對懸浮顆粒物的去除效果良好,基本可排除原水中可能存在的懸浮態硅未被有效去除而導致爐水硅超標的可能性。 

 

1 懸浮顆粒物測定結果變化曲線

2 懸浮顆粒物的體積濃度變化曲線

 

6月份和7月份分別對原水至蒸汽共17個取樣點進行了跟蹤試驗, 結果如圖3、圖4顯示,福建省福能龍安熱電有限公司的原水,即沉淀池進水中的硅主要為可溶性硅,因此預處理系統的沉淀池、濾池和活性炭過濾器對其去除效果較差。但經過除鹽系統的陰床和混床后,硅含量有效降低,降幅超過99%,使除鹽水中的全硅含量降至約1~20μg/L,滿足GB/T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》的要求。

福建省福能龍安熱電有限公司配套建設2臺高背壓供熱機組及2臺高溫超高壓鍋爐,給水全部由補入的除鹽水構成。水樣采集期間鍋爐排污率的平均值約為4.7%,除鹽水進入爐水系統后,二氧化硅的濃縮倍率約為21倍。依此分析,給水中的二氧化硅含量應與除鹽水一致,且爐水中的二氧化硅含量應小于福建省福能龍安熱電有限公司企業標準規定的爐水二氧化硅含量的控制上限450μg/L。但測定結果顯示,1號爐水二氧化硅含量大于1000μg/L,明顯超標。而且,7月份水樣的測定結果顯示,1號爐給水二氧化硅含量明顯大于除鹽水,達到了除鹽水中二氧化硅含量的60倍以上。這些現象均表明,1號爐水汽系統中的硅,僅一小部分來自除鹽水,大部分另有來源。根據經驗判斷,大部分硅主要來自水汽系統中未清理干凈的殘留污染物。

 

3  20176月所取水樣全硅測定結果的變化曲線


4  20177月所取水樣全硅測定結果的變化曲線

 

初步確定爐水中二氧化硅的來源后,便對熱力系統全面排查。根據熱力系統圖,福建省福能龍安熱電有限公司1號背壓式機組做完功的蒸汽全部供給熱用戶;2號新型背壓式機組做完功的蒸汽一部分供給熱用戶,一部分到回熱系統最終回到除氧器補入給水。跟蹤試驗期間,1號機起啟停3次,水汽質量無異常變化。但投運2號機后,水汽質量均超標。表2是投運2號機前后水汽質量的跟蹤試驗。由表可以看出2號機投運第一天,爐水硅的含量上升到1500μg/L以上,蒸汽硅含量持續超標中。將連排開度調整為50%,并每8個小時定排一次。第二天,給水硅,爐水硅,蒸汽硅有小幅度下降,第三天和第四天水汽質量逐漸恢復正常指標。8月份以來2號機停運3次,都出現類似情況,進一步證明熱力系統存在殘留污染物,并對鍋爐爐水硅產生影響。

 

2 水汽活性硅含量統計,ug/L


3.2  理論分析 

熱力系統殘留雜質在汽水系統中由于溫度、壓力和酸堿性變化從而使得硅化合物全部溶解,在爐水中是以硅酸和硅酸鹽的形式存在的,其化學平衡式為:HSiO3-+ H2OH2SiO3+ OH-。從汽包出來的飽和蒸汽雜質主要成分是鈉鹽和硅酸鹽,而這些雜質產生的原因主要是蒸汽的溶解攜帶或是機械攜帶,飽和蒸汽對于每一種物質的溶解能力都有差別,但是對于硅酸的溶解性很好。在汽包中爐水被濃縮,二氧化硅相對濃度會逐漸升高,并通過蒸汽溶解攜帶和機械攜帶,于是進入蒸汽中的二氧化硅含量就會增高,直到被檢查出嚴重超標2。

由以上分析指出爐水中二氧化硅含量超標的直接原因就是由于新建機組熱力系統殘留污染物的影響,膠體硅進入汽水系統,所處環境受到變化,因此它也轉化為活性硅,使得二氧化硅超標。

  4  降低新建機組二氧化硅含量的措施

(1)新建機組投運前,加強對管道的沖洗,對沖洗水取樣檢測全硅、活性硅,直至沖洗水質活性硅在20μg/L以下。

(2)排污次數要更加頻繁, 即就是定期排污次數要增多,還有連續排污門開度加大2。

(3)經常進行設備調整實驗,調整合適混凝劑加藥量,必要時投加助凝劑,加強對活性炭過濾器反沖洗。

(4)加強水汽系統監督,根據實際情況調整化驗頻次和試驗項目,縮短水汽系統查定周期,確保及時掌握原水水質狀況,對于原水全硅含量進行嚴格的分析。

(5)增加對各離子交換器的反洗頻次,將懸浮物的影響排除在外。

(6)膠體硅含量高的季節一般是在冬季,所以在此時一定要保證原水處理系統的正常運轉,防止除鹽系統受到硅的污染,還要特別控制陰床的出水硅含量小于100 ugL。

 5  結束語

爐水中二氧化硅超標會影響到蒸汽的質量,所以在平時的生產中要非常注意,嚴格控制,如出現問題則需要立刻進行排查。新建機組投運前,要加強對水汽系統的沖洗,嚴防安裝過程中殘留的污染物影響水汽品質。

 參考文獻

[1] 焦予晶,馬文靜.670th鍋爐爐水二氧化硅超標原因分析[J].吉林電力,2002(3)

[2] 于光勇.高壓鍋爐爐水中二氧化硅含量超標的分析[J].河南電力,201 0(2)


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