摘　要: 通過對原水、活性炭過濾器出口水、除鹽水等水質(zhì)的跟蹤試驗, 查出了給水、爐水二氧化硅嚴(yán)重超標(biāo)的原因。從機(jī)理上對這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析, 并采取了增加定排次數(shù)、加大連排開度、增加混凝劑量、加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)督等措施, 使鍋爐水質(zhì)恢復(fù)正常。

關(guān)鍵詞: 鍋爐；爐水；活性硅；膠體硅；全硅；超標(biāo) 　　

 1 前言

鍋爐爐水中二氧化硅超標(biāo)嚴(yán)重時, 由飽和蒸汽機(jī)械攜帶和溶解攜帶進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)的硅含量增加, 導(dǎo)致蒸汽品質(zhì)劣化。 2017 年 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(yán)重超標(biāo), 1號爐和2號爐蒸汽中二氧化硅濃度最高為 150ug/ L, 但補(bǔ)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(zhì)異常原因, 相應(yīng)地進(jìn)行了原水、活性炭出口水和除鹽水等水質(zhì)的全硅、活性硅、 膠體硅的跟蹤試驗。根據(jù)試驗結(jié)果分析了超標(biāo)原因^【1】, 并提出了相應(yīng)的解決措施。

 2　設(shè)備狀況

福建省福能龍安熱電有限公司化學(xué)水處理為吉坑水庫淡水，來水進(jìn)入原水池，經(jīng)原水提升泵在管式混合器靜態(tài)混凝后進(jìn)入絮凝沉淀池, 出水到V型濾池，再經(jīng)雙室雙流活性炭過濾器除去水中有機(jī)物。 一級除鹽設(shè)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(shè)備為混床，經(jīng)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(biāo)原因分析

3. 1　試驗數(shù)據(jù)分析

水汽指標(biāo)異常后對水汽系統(tǒng)進(jìn)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(tǒng)和連排系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的檢查, 排污系統(tǒng)都正常工作, 通過正常的排污仍然無法使?fàn)t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(jìn)行檢查，表1是對水汽中活性硅含量的跟蹤統(tǒng)計。

表1  水汽活性硅含量統(tǒng)計，ug/L

該廠的原水是水庫水, 經(jīng)過預(yù)處理及深度除鹽后作為鍋爐補(bǔ)給水，跟蹤試驗期間，除鹽水活性硅含量都小于20ug/ L，但經(jīng)過給水管道送達(dá)鍋爐中，硅含量明顯增加。經(jīng)分析，原水可能含有大量膠體硅未被除去，進(jìn)入鍋爐后導(dǎo)致爐水硅超標(biāo)。水庫水質(zhì)易受自然條件的影響, 隨季節(jié)變化幅度較大, 高溫天氣水質(zhì)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(tài), 使原水的懸浮物和膠體雜質(zhì)含量較大^【1】。 另外福建省福能龍安熱電有限公司新建投產(chǎn)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(zhì)含量。為了能掌握原水中膠體硅的變化情況，便對原水進(jìn)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(jié)果如圖1、圖2顯示，福能龍安熱電廠的原水經(jīng)化學(xué)水處理系統(tǒng)處理后，其懸浮顆粒物的去除率可達(dá)到95%以上，其中原水預(yù)處理系統(tǒng)去除率約89%，除鹽系統(tǒng)去除率約6%以上。可見，化學(xué)水處理系統(tǒng)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(tài)硅未被有效去除而導(dǎo)致爐水硅超標(biāo)的可能性。 

圖1 懸浮顆粒物測定結(jié)果變化曲線

圖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(jìn)行了跟蹤試驗, 結(jié)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(jìn)水中的硅主要為可溶性硅，因此預(yù)處理系統(tǒng)的沉淀池、濾池和活性炭過濾器對其去除效果較差。但經(jīng)過除鹽系統(tǒng)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(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

福建省福能龍安熱電有限公司配套建設(shè)2臺高背壓供熱機(jī)組及2臺高溫超高壓鍋爐，給水全部由補(bǔ)入的除鹽水構(gòu)成。水樣采集期間鍋爐排污率的平均值約為4.7%，除鹽水進(jìn)入爐水系統(tǒng)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(yīng)與除鹽水一致，且爐水中的二氧化硅含量應(yīng)小于福建省福能龍安熱電有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的爐水二氧化硅含量的控制上限450μg/L。但測定結(jié)果顯示，1號爐水二氧化硅含量大于1000μg/L，明顯超標(biāo)。而且，7月份水樣的測定結(jié)果顯示，1號爐給水二氧化硅含量明顯大于除鹽水，達(dá)到了除鹽水中二氧化硅含量的60倍以上。這些現(xiàn)象均表明，1號爐水汽系統(tǒng)中的硅，僅一小部分來自除鹽水，大部分另有來源。根據(jù)經(jīng)驗判斷，大部分硅主要來自水汽系統(tǒng)中未清理干凈的殘留污染物。

圖3  2017年6月所取水樣全硅測定結(jié)果的變化曲線

圖4  2017年7月所取水樣全硅測定結(jié)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(tǒng)全面排查。根據(jù)熱力系統(tǒng)圖，福建省福能龍安熱電有限公司1號背壓式機(jī)組做完功的蒸汽全部供給熱用戶；2號新型背壓式機(jī)組做完功的蒸汽一部分供給熱用戶，一部分到回?zé)嵯到y(tǒng)最終回到除氧器補(bǔ)入給水。跟蹤試驗期間，1號機(jī)起啟停3次，水汽質(zhì)量無異常變化。但投運2號機(jī)后，水汽質(zhì)量均超標(biāo)。表2是投運2號機(jī)前后水汽質(zhì)量的跟蹤試驗。由表可以看出2號機(jī)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(xù)超標(biāo)中。將連排開度調(diào)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(zhì)量逐漸恢復(fù)正常指標(biāo)。8月份以來2號機(jī)停運3次，都出現(xiàn)類似情況，進(jìn)一步證明熱力系統(tǒng)存在殘留污染物，并對鍋爐爐水硅產(chǎn)生影響。

表2 水汽活性硅含量統(tǒng)計，ug/L

3.2  理論分析 

熱力系統(tǒng)殘留雜質(zhì)在汽水系統(tǒng)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(xué)平衡式為：HSiO₃^-+ H₂O≈H₂SiO₃+ OH^-。從汽包出來的飽和蒸汽雜質(zhì)主要成分是鈉鹽和硅酸鹽，而這些雜質(zhì)產(chǎn)生的原因主要是蒸汽的溶解攜帶或是機(jī)械攜帶，飽和蒸汽對于每一種物質(zhì)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(jī)械攜帶，于是進(jìn)入蒸汽中的二氧化硅含量就會增高，直到被檢查出嚴(yán)重超標(biāo)^【2】。

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

  4  降低新建機(jī)組二氧化硅含量的措施

（1）新建機(jī)組投運前，加強(qiáng)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(zhì)活性硅在20μg/L以下。

（2）排污次數(shù)要更加頻繁， 即就是定期排污次數(shù)要增多，還有連續(xù)排污門開度加大^【2】。

（3）經(jīng)常進(jìn)行設(shè)備調(diào)整實驗，調(diào)整合適混凝劑加藥量，必要時投加助凝劑，加強(qiáng)對活性炭過濾器反沖洗。

（4）加強(qiáng)水汽系統(tǒng)監(jiān)督，根據(jù)實際情況調(diào)整化驗頻次和試驗項目，縮短水汽系統(tǒng)查定周期，確保及時掌握原水水質(zhì)狀況，對于原水全硅含量進(jìn)行嚴(yán)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(jié)一般是在冬季，所以在此時一定要保證原水處理系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，防止除鹽系統(tǒng)受到硅的污染，還要特別控制陰床的出水硅含量小于100 ug／L。

 5  結(jié)束語

爐水中二氧化硅超標(biāo)會影響到蒸汽的質(zhì)量，所以在平時的生產(chǎn)中要非常注意，嚴(yán)格控制，如出現(xiàn)問題則需要立刻進(jìn)行排查。新建機(jī)組投運前，要加強(qiáng)對水汽系統(tǒng)的沖洗，嚴(yán)防安裝過程中殘留的污染物影響水汽品質(zhì)。

 參考文獻(xiàn)

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

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