十八胺对机组TOC及汽水品质影响试验研究

2017-04-05高广清周仲康

电力安全技术 2017年1期

关键词：凝结水汽水投运

高广清，周仲康

(1.安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州 234101;

（2.国网安徽省电力公司电力科学研究院，安徽合肥 230601)

十八胺对机组TOC及汽水品质影响试验研究

高广清1，周仲康2

(1.安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州 234101;

（2.国网安徽省电力公司电力科学研究院，安徽合肥 230601)

分析研究了采用十八胺对机组进行停用保护的相关影响，与常规的机组停用保护方法相比，采用十八胺进行停用保护的机组再次启动后，热力系统汽水中的TOC含量明显高得多；机组从启动到蒸汽品质合格的时间要更长，且热力系统汽水氢电导率和TOC含量有关。

机组停用保护；十八胺；汽水品质；氢电导率

0 概述

多年来，国内有部分火力发电厂热力设备采用十八胺进行停用保护。该停用保护工艺与以前采用的方法(如热炉放水余热烘干法)相比，具有保护范围广(不仅限于锅炉停炉保护，而且保护整个热力系统的所有管道和设备)、保护效果好、操作简便等优点，在各种检修机组和长期停备用机组上都得到很好应用。但是该方法在实际应用中也有一些不足之处，如水冷壁、汽包水侧成膜的憎水性不好;机组再次启动后为防止凝结水精除盐树脂被十八胺污染而造成的凝混床投运时间延迟;停用保护过程中如果操作不当会造成十八胺沉积于除氧器中或汽轮机叶片上，甚至造成十八胺堵塞给水泵滤网等现象。目前，国内关于十八胺在机组运行期间对汽水中TOC(total organic carbon，总有机碳)含量和氢电导率的影响研究较少，以下对某发电公司2×300 MW机组采用十八胺停用保护后再次启动，十八胺对汽水中的TOC含量和氢电导率影响进行了试验研究，并得出相应的结论。

1 十八胺的理化特性

十八胺(ODA)也称十八烷基胺，属于脂肪胺类，其分子式为CH3(CH2)16CH2NH2,白色蜡状固体结晶，具有碱性；密度为860 kg/m3，凝固点为59.2 ℃，沸点为348.8 ℃，分解温度在450 ℃以上；易溶于氯仿，溶于乙醇、乙醚和苯，微溶于丙酮，难溶于水。

十八胺加入热力系统后在高温下气化，气态十八胺随蒸汽进入锅炉、汽机及整个热力系统，在设备和管道内表面形成一层良好的憎水性保护膜，防止水及空气中的O2及CO2对金属的腐蚀。采用十八胺保护的机组再次启动时，热力设备表面的成胺膜会随着机组的运行而逐渐溶解(分解)。在高温高压的情况下，该分解产物会对热力系统的汽水品质产生影响。

2 十八胺分解产物对汽水品质的影响

在高温高压下，十八胺会分解形成低分子化合物。当水中有溶解氧存在时这种分解会加强，甚至会形成CO2，其对汽水品质的影响如下。

(1) pH值：十八胺分解会导致水汽系统的pH值降低，不仅增加了系统的腐蚀，而且会增加水质碱化剂的用量。

(2) 电导率：尽管十八胺对水的电导率贡献小或无贡献，但当其分解为低分子化合物或CO2时，会导致氢电导率升高。

(3) CO2：十八胺在热力系统高温高压下有可能分解为CO2，水汽系统中溶解的CO2会和NH3反应形成NH4HCO3。在凝结水精除盐中，HCO3-会消耗阴离子交换树脂的交换容量，导致树脂失效快，再生频繁。另外，NH4HCO3也会充当弱的再生剂，导致硅的漏出。

溶解的CO2会降低系统的pH值，增加腐蚀的危险性。碳酸氢铁在水中可溶，造成腐蚀产物在系统里转移、沉积；CO2会加剧流动，加速腐蚀。

3 试验详情

3.1 试验机组概况

试验机组为2000年投产的2台300 MW亚临界机组。锅炉型式：亚临界、一次中间再热、自然循环燃煤汽包炉。汽轮机型式：单轴、双缸、双排汽、高中压合缸、低压缸双流程。辅机型式：3级高压加热器、4级低压加热器和1个除氧器。

3.2 机组十八胺停用保护基本情况

保护范围：1号和2号机整个热力系统，包括给水管道、高低加、锅炉本体(省煤器、水冷壁、汽包、过热器、再热器)、汽机本体(高、中、低压缸)、凝汽器、除氧器及所有汽水管道。每台机组加药量约为400 kg十八胺；加药时间为60 min左右；加药结束至机组停运时间为1-2 h。

3.3 试验情况简介

该公司1，2号机组分别于2015-05-22和2015-06-23进行了十八胺停用保护后的首次启动。

1号机组启动情况：2015-05-22T17:45进行机组冷态冲洗；5月23日02:00 1号炉点火，10:10大机冲转，16:00机组并网，20:35投运在线化学仪表，21:30投运 1号机组精除盐。

2号机组启动情况：2015-06-23T16:00进行机组冷态冲洗；6月24日04:40进行机组的热态冲洗，06:00炉点火进行升温升压，13:20大机冲转，18:00机组并网，23:20解列；6月25日04:08机组重新并网，06:40机组负荷200 MW，08:50机组负荷236 MW，09:30机组负荷220 MW，09:50投在线化学仪表，09:55 2号机组精除盐投运。

3.4 机组启动期间热力系统参数变化分析

3.4.1 TOC含量变化情况

机组启动过程中，在不同的启动阶段，如冷态冲洗、热态冲洗、锅炉点火、汽机冲转、并网、带负荷、升负荷等，对热力系统的各取样点按一定的时间间隔进行人工取样并分析其TOC含量，直至机组的汽水品质合格时停止人工取样。试验中TOC含量如图1，2所示。

图1 1号机组启动及正常运行期间热力系统TOC含量比对

图2 2号机组启动及正常运行期间热力系统TOC含量比对

1号机组自5月23日10:10进行大机冲转至5 月26日01:00过热蒸汽氢电导率合格为止，共取样14次。图1中，启动期间TOC含量平均值是14次分析结果的平均值；正常运行期间TOC含量平均值是6次分析结果的平均值。

2号机组自6月23日16:00进行冷态冲洗至6 月26日16:55过热蒸汽氢电导率合格为止，共取样16次。图2中，启动期间TOC含量平均值是16次分析结果的平均值；正常运行期间TOC含量平均值是6次分析结果的平均值。

由图1，2可以看出：1，2号机启动期间，热力系统中TOC含量最高值要远高于正常运行时TOC含量;启动期间TOC含量平均值约为正常运行时TOC含量平均值的4-7倍。

3.4.2 氢电导率变化情况

试验中的氢电导率数值(凝结水、精除盐出水、省煤器入口及过热蒸汽)采用抄表统计。机组启动期间，为防止十八胺对离子交换树脂的污染，热力系统的在线电导率表只有在系统的十八胺含量小于0.5 mg/L才投运，在线化学仪表电导率显示值如图3，4所示。

图3 1号机组运行期间热力系统氢电导率含量比对

图4 2号机组运行期间热力系统氢电导率含量比对

由图3、图4可以看出，机组启动期间热力系统的氢电导率最高值要远高于正常运行期间的氢电导率值;机组启动期间热力系统的氢电导率平均值约为正常运行期间的氢电导率平均值的5-16倍。

4 氢电导率与TOC含量关系

1，2号机启动期间热力系统TOC含量变化与氢电导率变化情况如图5，6所示。

由图5和图6可以看出：1，2号机组从启动至蒸汽品质合格期间，热力系统的TOC含量和氢电导率均整体呈下降趋势，且两者下降趋势基本一致。热力系统汽水氢电导率和TOC含量有一定的关系，当TOC含量较高时，其对应的氢电导率也较高;当TOC含量较低时，其对应的氢电导率也较低。

4.1 汽水品质合格所需时间

为防止十八胺对离子交换树脂的污染，只有当凝结水中的十八胺含量小于0.5 mg/L时，才允许热力系统的凝结水精除盐装置投运。随着启动过程中系统温度和压力的升高，当达到其分解温度时，十八胺及其形成的膜会逐渐分解，分解产物对热力系统的汽水品质会造成一定的影响。热力系统中由于十八胺的存在(残存或溶解)所造成的凝结水精除盐投运时间推迟以及十八胺的分解，造成了过热蒸汽的氢电导率在启动后较长的时间内才能合格。

图5 1号机组十八胺保护后启动期间热力系统TOC含量和氢电导率变化

图6 2号机组十八胺保护后启动期间热力系统TOC和氢电导率变化

如，1号机于5月22日17:45冷态冲洗，5 月23日10:10大机冲转，16:00机组并网，5月 26日01:00过热蒸汽氢电导率(0.148 μs/cm)合格；2号机于6月23日16:05冷态冲洗，6月24 日13:20大机冲转，18:00机组并网，6月26日16:55过热蒸汽氢电导率合格(0.145 μs/cm)。

从试验的2台采用十八胺停用保护的机组来看，从机组启动到过热蒸汽氢电导率合格，1号机耗时约79 h，2号机耗时约72 h。而同类型的停用机组如果采用常规的方法(如热炉放水余热烘干法)进行保护，一般耗时为24-48 h。从机组并网到过热蒸汽氢电导率合格，采用十八胺停用保护的1号机耗时约57 h，2号机耗时约47 h，比GB/T 12145—2008要求的8 h分别长49 h和39 h。

4.2 凝结水精除盐降低热力系统TOC含量的作用

为找出机组启动期间凝结水精除盐装置的投运对热力系统汽水品质的影响，对2号机组的凝结水精除盐混床进行了试验，试验结果如表1所示。

由表1数据可以看出：凝结水精除盐装置对TOC去除率和其进水中的TOC含量有一定的关系。在机组启动过程中，当凝结水中的TOC含量较高时，凝结水精除盐装置对TOC去除率也较高，凝结水精除盐装置的及时投运对于快速降低系统中的TOC含量有较明显效果；当凝结水中的TOC含量不高时，凝结水精除盐装置对TOC去除率也普遍不高。