摘要：火力电厂氢电导率上升时，水汽中含盐量随之增加，杂质若在锅炉高热负荷区域析出成垢，便可引发垢下腐蚀。本文对火力发电厂氢电导超标的原因进行了分析，并提出了相应的处理方法。

关键词：火电厂；氢电导率；阴离子；水处理

一、引言

所谓氢电导率，就是将检测水样先通过一个阳离子交换柱，水样中的阳离子被离子交换树脂中的氢交换，通过交换柱的水样留有阴离子和交换下来的氢离子，然后测定电导率。锅炉水汽系统氢电导率（CC）是衡量热力系统水汽品质的重要指标，它能够准确反映锅炉水汽系统中阴离子杂质质量浓度的变化。氢电导率越大，表明水汽对热力设备的腐蚀和危害程度也越大。当氢电导率上升时，预示着蒸汽中杂质的质量浓度增加，杂质若在锅炉高热负荷区域析出成垢，便可引起垢下腐蚀。当水汽中酸根离子尤其是氯离子或某些低分子有机酸根的质量浓度较高时，由于碱化剂氨的分配系数远高于酸根离子，在汽轮机低压缸初凝区，初凝水中氨质量浓度较低而无法起到调节PH作用，这将导致初凝水PH降低而引发金属基体的酸性腐蚀。同时，在汽轮机蒸汽初凝区，由于蒸汽中的水滴对叶片等部位的冲刷作用更加快了腐蚀过程。因此，有必要尽快对水汽系统氢电导率超标的原因进行分析。

二、原因分析

1、水汽中阴离子的影响

在低温取样中，氢电导率测量是被测水样经过氢型阳离子交换树脂，将阳离子去除，水样中仅留下阴离子，如Cl-，SO42-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相应的氢离子，而水中的氢氧根离子则与氢离子中和消耗掉，不在电导中反应。因此测量氢电导率可直接反映水中杂质阴离子的总量。锅炉水汽中，阴离子质量浓度越高，氢电导率越大。阴离子质量浓度的越低，影响值越小，几乎可以忽略不计。

2、水汽中总有机碳（TOC）影响

TOC是综合反应水汽中有机物质量浓度的指标。有机物在热力设备高温高压的条件下，会逐渐分解产生低分子的的有机物（HCOOH、CH3COOH）和二氧化碳，并与水汽中的氨反应生成HCOONH4、CH3COONH4、（NH4）2CO3等。当含有低分子有机物的水汽样品经过氢型强酸阳离子交换树脂时，会发生下述反应：

HCOONH4+RH=RNH4+HCOOH

CH3COONH4+RH=RNH4+CH3COOH

（NH4）2CO3+2RH=2RNH4+H2CO3

根据反应的结果，表明水汽样品中总有机碳质量浓度越高，氢电导率越大，同时对热力设备的腐蚀和危害程度也越大。

3、水汽中可溶性氣体二氧化碳和氧气对氢电导率的影响

火力发电厂锅炉水汽系统中的可溶性气体主要是二氧化碳和氧气，其中二氧化碳会与水汽中的氨反应生成（NH4）2CO3，其对氢电导的测量影响很大。二氧化碳的主要来源一方面是随机组补充水带入，或是真空系统泄露，漏入空气。另一方面是有机物在高温高压下的分解产生。若补给水处理工艺无去除有机物工艺设备，单靠离子交换，则难以有效去除有机物，导致补给水TOC质量浓度明显偏高。机组在供热工况下，高补水率运行，使得高有机物质量浓度的补给水进入热力系统，直接影响热力系统的水汽。

同时，水汽中的氧气以及碳酸还可能在离子交换柱内形成气泡。气泡不仅会使水样在流经氢型强酸阳离子交换树脂时发生偏流和短路，是部分树脂得不到有效的冲洗，这些树脂再生时残留的酸会缓慢扩散释放，并使得测量结果偏高，影响氢电导率的测量准确性。同时气泡在交换柱内会发生移动，并导致树脂在交换柱内发生乱层现象，这样很有可能使得交换柱下部的失效树脂移动到上部而发生逆交换，并使得测量结果偏高，影响氢电导率的测量准确性。

4、炉前给水加氨量大的的影响

氢电导率抑制了氨对水汽品质的影响。火力发电厂热力系统中为了防止金属腐蚀，普遍采用给水加氨处理。氨是挥发性物质，除了与碳酸反应消耗一部分外，也基本上留在热力系统循环。而在机组正常运行时，在除盐水、凝结水、蒸汽中的其他杂志成分含量，比起氨在系统中的含量要小，造成普通电导率检测不能反应其他杂质成分，所以通过阳离子交换柱将氨跟除去后，检测出的氢电导率就能准确反应水汽中阴离子的含量。但是，当给水加氨量过大，即：氨离子质量浓度高时，氨与水中的二氧化碳反应生成（NH4）2CO3，会导致氢电导率超标。

5、机组补水量偏大的影响

当机组补水量增大时，会导致整个水汽系统中的可溶性气体（氧气和二氧化碳）增大，进而导致水汽系统氢电导率超标。

6、氢型强酸阳离子交换柱的影响

对于某些电厂，水汽样品氢电导率的在线测量采用上向流系统，即：水样自下而上流过氢型强酸阳离子交换柱，水样流量对氢电导率测量会产生明显的影响。当水样流量较大，即流速偏大时，就会将交换柱内的树脂托起，并可能使交换柱内的树脂处于运动状态，这样就会导致交换柱内的树脂乱层，即交换柱内下部失效树脂会移动到交换柱上部而发生逆交换，从而导致氢电导率测量结果偏大。

三、解决方案

水汽样品的氢电导率监督指标是综合反映热力系统水汽品质的重要指标，氢电导率越大，表明水汽对热力设备的腐蚀和危害程度也越大。通过上述对火力发电厂氢电导率超标原因的综合分析，提出以下几点解决方案：

1、蒸汽氢电导率超标直接影响机组安全经济运行，应采取加开连排的措施尽快将蒸汽品质降至合格。氢电导率超标主要是由于氨离子浓度高引起的，给水加氨量调整不当是导致氨离子质量浓度高的直接原因。为确保机组蒸汽氢电导率达标，炉前给水的PH值应控制在9.0-9.2，并尽量低限运行，连排开度应控制在5%以上。

应加强化学监督作用，加强对化学人员培训，将化学仪表、加药设备等纳入正常管理，落实人员责任，确保机组安全运行。

水汽样品的氢电导率受到机组补水量，可溶性气体含量的影响，建议利用机组检修机会，对真空系统的密闭性进行检查。对于有凝汽器的机组而言，可以对凝汽器内补水喷嘴进行改进，使其能够满足目前的补水量要求。

氢型强酸阳离子交换柱内水样流量大，建议对交换柱内的水流量进行控制，防止树脂出现移动和树脂层乱层现象，或对氢电导率测量的离子交换柱系统进行改造，采用下向流测量。并在更换树脂的过程中避免树脂中有空气存在。

参考文献：

[1]郭志强，吴贵德，范玉宝，等（丹东电厂控制蒸汽氢电导率的运行措施【J】（中国电力（2005，38（2）：27-29）

[2]丁桓如，吴春华，龚云峰，等（工业用水处理工程【M】），清华大学出版社。

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