有机物在火电厂水汽系统中分布规律及影响探讨.docx

有机物在火电厂水汽系统中分布规律及影响探讨摘要：有机物在火电厂热力系统中将分解生成甲酸、乙酸等低分子有机酸，造 成热力设备腐蚀任何水处理设备都不可能将有机物完全去除离子交换树脂由 于制造工艺和运行时间的影响，也存在骨架断裂溶出有机物质的现象研究发现 有机物在发电厂水汽系统中分布规律及有机物监督的特点和方法应用为做好化 学技术监督，提高发电机组设备的腐蚀防护水平提供了参考关键词：有机物；水汽系统；低分子无机酸；技术监督引言 在近几年的火电厂化学技术监督及日常检查工作中发现，新疆地区部分火力 发电机组蒸汽氢电导率偏高或者异常升高，炉水（启动分离器出水）pH偏低，但 蒸汽钠、二氧化硅等含量正常在排除了人员、仪器、环境因素，同时对热力系 统进行水汽质量查定后发现，上述现象符合有机物分解后对水汽的污染特征当前热力系统中有机物污染正成为威胁机组安全稳定运行的一项重要因素 有机物存在于所有的天然水体中，水处理树脂、精处理树脂由于制造工艺和运行 时间的影响，也存在骨架断裂进而溶出有机物质的问题这些有机物进入热力系 统后，随着温度和压力参数的变化将发生分解，生成甲酸、乙酸等小分子有机酸， 部分含有卤素的有机物还将分解生成盐酸、硫酸等无机酸，造成水汽系统pH偏 低，氢电导率上升，使凝汽器初凝区和汽轮机末级叶片发生严重的酸性腐蚀。

1 有机物对热力系统的影响有机物对热力系统的影响主要是对凝汽器汽侧初凝区的酸性腐蚀有机物在 热力系统由于高温高压而发生分解，最终分解成为甲酸、乙酸等低分子有机酸、 二氧化碳和水乙酸会导致水汽系统的 pH 降低，并可与铁形成复合物而加速金 属腐蚀，同时促进汽轮机叶片氯诱导应力腐蚀蒸汽中不同有机和无机污染物在 不同时期凝结，氯离子也在凝结初期浓缩，其最高值是蒸汽整体水平的 8-10 倍 因此在汽轮机的特定区域如蒸汽初期凝结区有机酸浓度较高、 pH 较低，容易导致 腐蚀问题的发生根据机组运行情况进行理论推算也得出汽轮机初凝区的腐蚀主要是挥发性无 机酸和有机酸引起初凝区水滴pH值大幅下降，从而导致初凝区的腐蚀在正常 给水加氨条件下二氧化碳不是发生初凝区腐蚀的主要原因2 有机物监测方法2.1 TOC 分析仪监测 总有机碳浓度能够较好地反映出水中有机物的总量常用的分析方法有高温 燃烧催化氧化法和紫外过硫酸盐法前者相比于后者氧化能力强、效率高、灵敏 度高，尤其是对于复杂水体，大分子结构或存在颗粒状有机物胶团的水样TOC分 析优势明显电力生产水汽热力系统由于水质要求高，在高温高压环境下有机物 含量相对少，因此选择后者可满足分析要求。

对于超临界以上锅炉，当采用全挥发或加氧联合处理时，系统有机物质进入 的途径一般只是通过补给水或泄漏状态下的冷却水进入，进入的有机物在高温高 压下将分解为小分子有机物，紫外过硫酸盐法对于小分子的氧化能力强，所测值 可较好地反映出总有机物含量采用成膜胺法进行停炉保护的机组在重新启动过程中，残留在系统中的十八 胺等有机物质随着系统温度和压力的不断升高，最终将不断分解通过有机物的 分析可以防止过多的有机物残留在系统中，还可指导凝结水精处理装置的投运， 可尽量减少系统中有机物的残留对于汽包锅炉，通过合理调节排污和补给水， 并不断通过除氧器排汽可将高、低沸点的有机物逐渐排出使系统有机物含量控制 在较好的水平2.2 离子色谱仪监测从所有对凝汽器腐蚀的研究及实例看，甲酸和乙酸的量总是伴随着凝汽器初 凝区的腐蚀发生，因此对热力系统的有机物的监督从某种程度上就是监督系统中 甲酸和乙酸的含量利用离子色谱法进行系统水样甲、乙酸的监督也是监督有机 物含量的方法之一在实验室中利用梯度淋洗方法采用高纯氢氧化钾淋洗液进行甲酸、乙酸等阴 离子分析，同时还可检测出系统其他阴离子含量（F-、Cl-、NO-、PO34-、SO24-）。

当前该实验方法已经有了电力标准发布2.3 COD 法监测COD 检测方法除了可将水中有机物氧化分解外，还可将水中的还原物质如硫 化物、亚铁等氧化分解，但对有机物质的氧化率较低，而且由于化学需氧量常由 于氧化剂的种类、浓度、氧化条件的不同，对可氧化物质特别是有机物质的氧化 率也不相同电站生产水处理系统所采用的 COD 标准仅有离子交换器进水 CODMn 小于2 mg/L 的规定对于目前超高压以上机组的热力系统，只要控制补 充水率（正常运行在 3%以内），其有机物含量均很少除非出现大量泄漏，一 般采用容量滴定法或哈希仪进行 COD 分析，其化学好氧量均不易测得但若补充 水率得不到控制，从补给水中带入的有机物的累积速度大于排出速度时，有机物 将不断地在系统中积累，此时采用 COD 监测方法也可得到较好的效果3 有机物在热力系统中分布规律3.1 原水带入有机物存在于任何天然水体中，现有的任何一种水处理工艺都无法将有机物 完全去除不同的水处理工艺对有机物去除率不同，反渗透和阴离子交换器的 TOC 去除率较高，活性炭过滤器、预处理、阳离子交换器去除率次之，超滤和混 合离子交换器TOC的去除率较低。

3.2 树脂分解 离子交换树脂是一种高分子聚合物，在除盐设备运行过程中受机械磨损而碎裂，之后随着补给水进入热力系统，有时由于除盐设备运行不当或检修不及时， 树脂也有可能漏入热力系统通常情况下，绝大多数阴树脂溶出物较阳树脂溶出物要少，且阴树脂溶出物 的溶出很快达到平衡阴树脂溶出物溶出一定时间后，有的阴树脂溶出物含量有 所下降，这与阴树脂对溶出物存在吸附有关阳树脂溶出物通常相对阴树脂要高 一些，而且有些阳树脂溶出物的溶出速度在溶出一定时间后仍然较大，这与阳树 脂的合成工艺有关，阳树脂骨架结构中存在了较多的低分子聚合物有些树脂溶 出物的初期溶出量并不太大，但运行后期溶出量很大3.3 精处理去除精处理设备运行良好时可以对有机物起到明显的去除作用，对降低凝结水中 甲酸、乙酸含量比较显著但是当精处理树脂运行时间过长或者发生树脂泄漏时， 将大大加剧热力系统中有机物含量因此必须定期对精处理树脂进行检验，以确 保树脂机械强度合格4 结论4.1 有机物的监督在电力生产中越来越引起重视有机物的去除不仅存在于机 组、系统的设计阶段，更多的是日常生产中的运行监督不同的电厂可根据机组 特点、系统状况结合分析设备配置情况进行开展。

有效的有机物监督工作不仅可 保证设备的安全运行，对热力设备的腐蚀防护也起着重要的作用，从各方面努力 维持有机物含量在一个低的水平运行，可以消除系统受酸性腐蚀所带来的隐忧4.2 不同水源水质差异很大，但通过合理的系统设计其除盐水总有机碳含量均能达到200^/L以下目前水处理工艺对有机物的去除完全可以满足各类机组包 括超临界机组对 TOC 的要求4.3 水处理工艺中各单体设备均在不同的阶段对不同粒径的有机物进行有效去 除反渗透和阴离子交换器的 TOC 去除率较高，活性炭过滤器、预处理、阳离子 交换器去除率次之，超滤和混合离子交换器 TOC 的去除率较低4.4 在火电机组中推广 TOC 以及微量阴离子、小分子有机物含量的检测，并 结合离子色谱等分析手段进行监督，尽可能降低补给水中有机物含量，减轻热力 系统内介质对设备的腐蚀参考文献：[1] 龚云峰，《苯乙烯系离子交换树脂溶出物测定研究》，水处理技术，2006 年 6 月第 6 期[2] 廖屹，《电厂化学监督中的有机物分析》，湖北电力，2008年第10期[3] 李培元，《火力发电厂水处理及水质控制》第二版。