除鹽水箱是電廠貯存鍋爐補給水的關鍵設施，其出水水質對鍋爐的腐蝕結垢控制至關重要。按照《火力發電廠水汽化學監督導則》(DL/T 561—2013)的規定，鍋爐補給水泵出口母管上應安裝在線化學儀表，對除鹽水箱出水的電導率進行連續監督。在《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》(GB/T 12145—2008)中，規定除鹽水箱出水電導率不應超過0.4 μS/cm。

　　隨著發電機組參數及容量的不斷提高，電廠對除鹽水箱出水水質越來越重視。在生產實踐中，除鹽水箱出水電導率輕微升高的現象較為普遍，但有的除鹽水箱出水電導率已超過國標規定值，有必要對其原因進行總結分析。

　　1 原因分析

　　除鹽水箱位于鍋爐補給水處理系統流程的末端，是系列凈化除鹽處理的終點，其進水一般為二級除鹽設備(主要包括混床或EDI)的出水。在設備正常情況下，二級除鹽出水電導率在0.1 μS/cm以下。但除鹽水經過除鹽水箱的存放，出現電導率升高、水質不同程度被污染的情況。一般可從以下3個方面尋找原因：(1)除鹽水箱頂部密封不嚴，使空氣及灰塵進入;(2)除鹽水箱防腐層存在缺陷，導致碳鋼內壁腐蝕產物進入水中;(3)鍋爐補給水處理系統出現設備異常。

　　1.1 除鹽水箱頂部密封問題

　　如果除鹽水箱密封不嚴，與大氣接觸，空氣中的CO2和灰塵就會進入除鹽水中，造成除鹽水純度下降，直接導致除鹽水箱出水電導率升高。其中，CO2對除鹽水電導率的影響可通過理論計算進行估計。

　　密封不嚴的除鹽水箱，相當于開放系統。將系統中的CO2視為理想氣體，則其在氣液兩相的分布滿足亨利定律，見公式(1)。

　　式中：CCO2——液相中CO2的濃度，mol/L;

　　KCO2——CO2的亨利系數，mol/(L·MPa);

　　PCO2——氣相中CO2的分壓，MPa

　　常溫常壓(25 ℃，0.10 MPa)下，空氣中CO2的分壓約在33 Pa左右，查表可得25 ℃條件下CO2的亨利系數為0.338 mol/(L·MPa)〔2〕。經計算，常溫常壓下水中CO2濃度約為1.12×10-5 mol/L，約合0.49 mg/L。 25 ℃時CO2在水中的溶解度為1 450 mg/L，可知除鹽水中的CO2濃度水平遠遠小于其溶解度，據此認為CO2全部溶解在除鹽水中。

　　水中溶解的CO2可形成H2CO3，其發生二級電離生成H+、HCO3-、CO32-，并存在相應的電離平衡。同時除鹽水中還存在水的電離平衡。具體電離平衡關系式如式(2)～(4)所示。

　　另外，根據質子理論，除鹽水中的陰陽離子之間存在平衡關系，如式(5)所示。

　　根據以上陰陽離子間的平衡關系式，可以計算出常溫常壓下，被空氣中的CO2飽和后的除鹽水中各分子、離子的濃度，計算結果見表 1。

　　表 1 除鹽水中各分子、離子濃度計算結果

　　mol/L

　　項目[H2CO3][H][OH-][CO32-][HCO3-]

　　數值1.12x10-52.19x10-64.57x10-95.58x10-112.18x10-6

　　由于此時除鹽水中溶解CO2的量很少，可以視為稀釋溶液，按照科爾勞什(Kohlrausch)離子獨立移動定律，除鹽水電導率(μS/cm)可以按照式(6)進行累加計算。式中λ為各離子的極限摩爾電導率(S·cm2/mol)，其在25 ℃下的取值見表 2。

　　表 2 25 ℃時有關離子的極限摩爾電導率

　　S·cm2/mol

　　項目λH+λOH-λHCO3-λCO32-/2

　　數值349.819844.572

　　經計算可得，在25 ℃條件下，除鹽水中CO2達到飽和時，除鹽水的電導率為0.864 μS/cm。同時，除鹽水的理論pH為5.66，pH降低使得除鹽水發生酸性腐蝕的風險增加，腐蝕產物也會導致整體電導率的上升。

　　由此可見，如果除鹽水箱密封不嚴，其出水電導率將超過國家標準的規定值。隨著大容量、高參數機組對鍋爐水質的要求不斷提高，除鹽水箱頂部密封技術也在不斷發展進步。應用較多的密封技術及方式大致包括塑料球密封、堿液呼吸器密封、浮頂密封等，其主要特點及存在的問題見表 3〔4〕。用戶需要根據現場實際情況，選用適當的除鹽水箱頂部密封方式，以消除因除鹽水箱密封不嚴造成的出水電導率升高。

　　表 3 除鹽水箱頂部密封方式比較

　　密封形式特點存在問題

　　塑料球密封理論覆蓋 率可達95°%受現場裝填情況及小球運動 影響，難以達到密封效果

　　堿液呼吸器密封空氣隔離效果好有水箱吸癟堯堿液 進入水箱的風險

　　浮頂密封覆蓋率可達99.5%， 應用日益廣泛須底部進出水，有進水沖擊損壞風險

　　1.2 除鹽水箱防腐層存在缺陷

　　除鹽水箱一般為碳鋼材質，內部進行防腐蝕涂層處理，以免發生腐蝕。一般除鹽水箱內壁鋼板薄處為6 mm，輕微均勻腐蝕對其強度的影響不大，但是腐蝕產物進入除鹽水中，會造成除鹽水純度下降，電導率升高。

　　現今，除鹽水箱內壁主要采用聚脲防腐涂層，不完全統計約占80%以上。聚脲彈性體是一種新型環保材料，具有強度高、柔韌性好、防水、抗凍、抗熱等特點，正常情況下壽命可達30 a以上。另據參考文獻報道，彈性聚脲涂層在初使用時會有少量溶出物，對水質有輕微的影響，但通過沖洗和浸泡，在運行3～4個月后，影響徹底消除，各項水質指標完全正常。但是，也有個別除鹽水箱因為防腐蝕涂層存在缺陷，影響到除鹽水水質。

　　某電廠2臺除鹽水箱投運后不到2 a，除鹽水箱出水電導率逐步升高，值達到0.60 μS/cm左右。利用停機檢修，對除鹽水箱內部進行檢查，發現內壁聚脲防腐層有大量的缺陷，見圖 1～圖 4。

　　圖 1 除鹽水箱底部防腐層滲銹點蝕

　　圖 2 除鹽水箱底部防腐層鼓包滲銹

　　圖 3 除鹽水箱筒壁焊縫處針眼滲銹

　　圖 4 進水口處聚脲層起皮脫落

　　除鹽水箱各處檢查情況如下：

　　(1)底部防腐層手感粗糙，彈性體厚度不夠，且存在多處突起、針眼、滲銹、點蝕等缺陷，搭接處的防腐層缺陷比較密集。

　　(2)除鹽水箱頂部也有明顯的棕黃色銹蝕痕跡，銹蝕面積大致占頂部總面積的50%以上。

　　(3)除鹽水箱筒壁防腐層有針眼、滲銹、鼓包、流掛等缺陷，進水口處的防腐層有脫落。

　　除鹽水箱防腐層缺陷產生主要是由于聚脲施工工藝及操作控制不良造成。為消除除鹽水箱防腐層缺陷，電廠對除鹽水箱防腐蝕涂層進行了整體返工，清除所有聚脲涂層后，按照打磨、預涂、噴涂聚脲的步序，重新制作了聚脲防腐層。完工投運后，除鹽水箱出水電導率明顯下降，目前不超過0.20 μS/cm。

　　關于聚脲彈性體防腐蝕涂層，有較多的國家和行業技術標準，標準是2011年頒布實施的《噴涂型聚脲防護材料涂裝工程技術規范》(HG/T 20273—2011)。為了保證施工質量，避免因涂層缺陷影響水質，造成不必要的浪費，應在聚脲施工及驗收過程中，嚴把質量關。特別是涂層驗收時，要對涂層厚度、強度進行檢查。同時，對焊縫、搭接、邊緣及拐角等處應進行電火花檢漏。

　　1.3 鍋爐補給水系統設備異常

　　鍋爐補給水系統設備出現異常時，會導致不合格的除鹽水及再生劑進入除鹽水箱，污染除鹽水。因此，必須保證二級除鹽設備出水在線電導率表準確可靠，保證除鹽水箱的進水水質合格。

　　另據參考文獻報道，河南省某電廠在機組吹管期間發現，除鹽水箱出水電導率升至36.2 μS/cm。后經查證，除鹽水污染的根本原因是再生水泵逆止門、混床進酸門關閉不嚴，存在微量內漏。混床投運后，致使管道內的再生溶液逆向進入除鹽水箱，造成除鹽水污染。因此，在發現除鹽水箱出水電導率大幅度升高時，應重點檢查二級除鹽設備及其再生系統閥門、逆止門的嚴密性。

　　2 結語

　　除鹽水箱出水電導率升高在電廠時有發生，有的電廠屬于突發現象，有的則呈現逐步上升的趨勢。除鹽水箱突發性污染的原因比較直接，通過系統查找可以消除。而電導率緩慢上升的現象與除鹽水箱水量減少、存放時間增加等有一定的關系，不易察覺。但是，如果除鹽水箱出水電導率超標，或者上升趨勢明顯突出時，應考慮可能存在水箱頂部密封不嚴或者防腐層問題，擇機檢查消除。

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