F级燃气机组闭冷水电导率超标分析及处理

陈飞

广东惠州天然气发电有限公司 ，广东 惠州 516000

摘要：本文介绍了惠州LNG电厂M701F4型机组闭冷水系统运行情况。对#4、#5机组闭冷水电导率超标现象进行详细分析，分析了闭冷水电导率超标的主要原因，并提出了相应的处理措施。

关键词：闭式冷却水；电导率；超标；凝结水

1.概述

惠州LNG电厂M701F4型机组共3台，每台机组的闭式冷却水设计为单元制系统，闭式冷却水系统作用是向机组辅机设备（油系统、氢冷系统等）提供必须的冷却介质，系统工质设计为除盐水，除盐水在系统内闭式循环运行而称为闭式冷水，再用开式循环水-海水进行换热冷却该闭式冷水（简称闭冷水）。闭式冷却水泵进口母管内的闭式冷却水经过闭式冷却水泵升压后，进入水-水交换器，在水-水交换器内与循环水进行换热降温；冷却后的闭式冷却水经过机组闭式冷却水进口阀门进入机组闭式冷却水进水母管；然后进入各辅机设备的冷却器，冷却设备后的闭式冷却水汇集至机组闭式冷却水回水母管，最后汇集到闭冷水泵进口母管，如图1所示。其主要用户包括各类油冷却器、发电机氢气冷却器、发电机氢气干燥冷却器、电动机冷却器、泵冷却水、化学取样冷却器。机组闭冷水通过加氨控制其pH和电导在合格范围，防止对金属设备的腐蚀和结垢。

图1 闭冷水流程

2.事件处理概况

惠州LNG电厂二期#4机组于2018年9月正式投入运营，自投运以来，闭冷水系统一直运行正常，冷却效果良好，保证了机组安全稳定运行。2019年1月，#4机组闭冷水电导波动较大，运行人员现场检查出原因是水样出现气泡，后排除气泡并手工测定闭冷水水样电导率为33.5μs/cm,按照标准，闭冷水电导率应≤30μs/cm，pH≥9.5。随即通知主机人员使用凝结水在线自动排补，经过一天时间排补，闭冷水电导率不降反升，最高升至56.8μs/cm，经排查分析，换用除盐水手动补水处理后电导率恢复至合格范围。闭冷水电导率过高时，不仅会导致结垢，腐蚀闭冷水管道，且会影响辅机设备换热效果，影响发电机氢气冷却器换热效率，从而影响机组的安全稳定运行。处理期间#4机组48小时闭冷水水质在线检测结果，如图2所示。

图2 闭冷水水质检测结果

3.原因分析

3.1在线化学仪表分析

在线电导率表常见误差来源有系统漏气、电极污染、电极常数、温度补偿等，运行人员发现电导率出现明显波动后，检查电导率表采样管内出现气泡，此气泡进入电导表后可附着于电导电极上，导致其电导率突然上升，气泡会随着水流逐渐缩小，直至消失，电导率则随之减小。随即通知化学仪表维护人员对电导率在线仪表进行校表，排除气泡后，电导率波动大现象消失，人工测定闭冷水水样电导率，并对比在线电导率表，排除了电导率表不准的情况。

3.2闭冷水系统加药分析

#4机组闭冷水泵入口加氨采用就地手动调节和DCS手动调节。当闭式冷却水pH小于9.5时，启动闭式冷却水加氨泵，当闭式冷却水电导大于25μs/cm时，停运闭式冷却水加氨泵。加氨会提高其pH和电导率，若加氨过量则可能会导致电导率超标，但查询1月15日至25日期间运行日志，在闭冷水电导波动前后，由于闭冷水pH及电导率处于合格范围内，闭冷水加氨泵一直未启动，可排除闭冷水加药量过多的情况。

3.3闭冷水系统用户分析

闭冷水虽然用户很多，但能导致水质较差的工业水或者海水渗透进闭冷水系统内的却很少，闭冷水系统采用开式循环水（海水）进行换热冷却，水-水交换器壳侧介质为闭式冷却水（除盐水）管侧介质为循环水（海水）。若水-水交换器出现漏点，存在导致闭冷水电导率升高的可能性。在正常运行中，为防止水质较差的循环水渗漏进水质较好的闭式冷却水，应保持闭式冷却水压力大于循环水压力。在电导率上升当日，闭冷水侧压力0.99MPa，海水侧压力0.6MPa，运行压力正常，但在漏点处可能会出现海水盐分渗透进入闭冷水，因此对一、二期闭冷水水质进行了对比测定，结果见表1。

表1 一、二期闭冷水水质对比测定结果

项目 机组	钠	电导	PH	硬度	Fe
	μg/kg	μs/cm		μmol/l	μg/l
一期	35.1	14.3	9.81	0	5
二期#4机组	38.7	56.5	10.2	20	33

从表1中可以看出，二期闭冷水电导、硬度及铁皆比一期高很多，一、二期钠差值则极小。从#4机组水-水交换器处取得闭冷水水样，经化验分析，发现其钠为45.6μg/kg，与闭冷水系统回水取样点取得水样钠差值不大，从钠差值看，可排除水水交换器泄漏导致的渗透情况。二期硬度和铁较高则可能是二期闭冷水系统投运伊始，整个闭冷水系统在投运前没有充分进行换水或冲洗过滤干净，且在通知主机加大闭冷水排补水量后，闭冷水的电导率开始显著上升，因此怀疑是闭冷水补水水质出现问题。

3.4补水水质分析

#4机组闭冷水系统的补水水源不同于一期，一期3台机组闭冷水系统仅通过除盐水排补，二期机组闭冷水系统启动来自除盐水注水，在膨胀水箱还设有来自凝结水杂用水的补水管道，平时通过凝结水自动补水，补水量较小。1月20日发现#4机组闭冷水电导率高于标准值时，通知主机加大了排补量，采用凝结水自动补排，在排补过程中对凝结水水质进行手工测定，电导率逐渐上升，相应水质测定结果见表2。

表2 #4闭冷水异常水质测定记录

项目 时间	钠	电导	PH	硬度
	μg/kg	μs/cm		μmol/l
20日15:00	30.4	38.3	10.0	12
21日10:00	38.7	50.5	10.3	20
21日15:00	32.4	47.5	10.2	10
21日10:00凝结水	2.5	15.2	9.8	0

从表2中可以看出，凝结水水质并无异常，但闭冷水电导率在使用凝结水加大排补量后升高现象较为明显，随后运行人员在对凝结水系统往闭冷水补水的管道进行排查时发现凝结水加氨点距离凝结水杂用水管道仅1米，且主机人员告知存在#4机组往凝结水杂用水补水阀门内漏的可能。#4机组给水pH平时采用凝结水加氨自动控制，维持加氨泵一定频率运行，在凝结水向闭冷水系统补水、同时凝结水加氨泵运行时，由于加药点距离过近，在大量补水时，氨药液尚未来得及混匀便流至凝结水杂用水管道。而要维持#4机组给水pH在合格范围内，凝结水加氨泵持续运行，所以采用凝结水往闭冷水排补时，存在凝结水加氨时部分氨补入了闭冷水系统的可能，导致#4机组给水和凝结水水质合格时其闭冷水电导率异常增大、pH上升的现象。

3.5渗漏水质小型试验

根据闭冷水系统电导率升高可能存在的几种情况，化学人员进行了模拟小型试验，分别取3份500ml除盐水，加氨使其电导率为20μs/cm，其命名为水样，然后分别加入少量海水、氨、工业水，使其电导率为30μs/cm，分别测其钠值，测得结果见表3。

表3 模拟试验结果

项目	水样	加海水	加氨	加工业水
					电导率μs/cm	20.85	29.8	30.1	29.5
钠μg/kg	4.3	2045	5.1	1932

从表3中的数据可以得出，加入海水和工业水的试样钠值远远大于水样，而加氨试样钠值则无明显增长。此试验结果结合闭冷水水质钠值表明，闭冷水水质电导率超标极有可能是由于凝结水自动排补时，由于加药点距离过近，氨补入了闭冷水系统。

4.处理措施及效果

根据分析结果，通知#4机组运行人员停止使用凝结水自动排补，换用除盐水人工手动排补。排补后闭冷水水质明显改善，其水质测定结果见表4。

表4 #4机组调整为除盐水排补后闭冷水水质情况

项目 时间	钠	电导	PH	硬度
	μg/kg	μs/cm		μmol/l
22日10:00	26.2	38	10.3	7
22日15:00	17.5	27.5	9.9	2

从表4中的检测数据可以看出，调整为除盐水排补后，闭冷水电导率、pH、硬度逐渐下降，闭冷水水质达到了正常水平。但在使用除盐水直接排补时，需人工手动调节阀门，需对闭冷水系统压力及膨胀水箱液位实施人工实时监督，防止因闭冷水系统压力和液位波动而造成辅机设备跳泵，导致非计停的发生，耗费大量人力物力，且操作风险系数较高。

5.#5机闭冷水电导率超标问题及解决

二期机组的全面投产后，#5机闭冷水也发生电导率超标问题，利用化学分析法对二期机组闭冷水水质进行全面对比分析，其水质分析结果见表5。同时通知主机采用除盐水人工排补，排补5小时后，其电导降至33.1μs/cm，此时通知主机采用凝结水做自动排补试验，经过4小时排补，其电导率为32.9μs/cm，无明显下降，继续换用除盐水排补5小时后，其电导率下降至30.5μs/cm。

表5 二期机组闭冷水水质分析结果

闭冷水项目	钠	电导	PH	硬度	氯离子	铁
	μg/kg	μs/cm		μmol/l	μg/l	μg/l
#4机组	18.7	21.4	9.85	5	8.8	30
#5机	33.6	39.8	9.93	25	53.1	119
#6机	35.9	18.5	9.62	18	40.6	70
#5机水-水交换器处	44.6	37.5	9.89	24	67	100

若水-水交换器处发生海水渗漏，在其处取得水样的钠、氯离子等各项指标应有明显升高，但从表5中可以看出其发生渗漏可能性很低，同时从表5中二期机组闭冷水水质分析，可看出二期机组闭冷水系统新投运时冲洗不够充分，导致其系统残留杂质较多，也会影响闭冷水的电导率。而通过#5机闭冷水系统凝结水自动排补试验可发现，其结果与#4机组相同，采用凝结水自动排补时，无法使其电导率下降，而采用除盐水人工排补时，其电导率下降较为明显。

结论及建议

1、采用凝结水自动排补时，#4机组闭冷水电导不降反升，#5机组闭冷水电导率无法下降，采用除盐水人工排补时均能使其电导率下降较为迅速。证明目前凝结水往闭冷水系统自动补水不可行。

2、凝结水加氨点距离凝结水杂用水分支管道过近，造成氨液尚未混匀便流入凝结水杂用水管道，氨液通过凝结水杂用水管道进入闭冷水系统。是闭冷水电导率超标的主要原因，是不能用凝结水往闭冷水补水的主要原因。

3、凝结水加药点距离凝结水杂用水分支管道距离过近，设计不合理。后期可寻机优化调整凝结水的加药点位置，确保凝结水自动补入冷却水系统时对闭冷水质影响小、排补效率高。

4、在凝结水加氨点改造前，闭冷水系统若需进行排补，可采用间断凝结水加氨，用凝结水排补调整闭冷水水质，避免用除盐水排补效率低、人工监督工作量大的问题，降低机组运行风险。

参考文献：

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