摘　要: 通過對原水 、活性炭過濾器出口水 、除鹽水等水質的跟蹤試驗, 查出了給水 、爐水二氧化矽嚴重超標的原因 。從機理上對這一現象進行了分析, 並采取了增加定排次數 、加大連排開度 、增加混凝劑量 、加強水質監督等措施, 使鍋爐水質恢複正常 。

關鍵詞: 鍋爐 ；爐水 ；活性矽 ；膠體矽 ；全矽 ；超標 　　

 1 前言

鍋爐爐水中二氧化矽超標嚴重時, 由飽和蒸汽機械攜帶和溶解攜帶進入蒸汽係統的矽含量增加, 導致蒸汽品質劣化 。 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矽嚴重超標, 1號爐和2號爐蒸汽中二氧化矽濃度最高為 150ug/ L, 但補給水活性矽濃度一直低於 20.0 ug/ L 。為分析 1號爐和2號爐爐水水質異常原因, 相應地進行了原水 、活性炭出口水和除鹽水等水質的全矽 、活性矽 、 膠體矽的跟蹤試驗 。根據試驗結果分析了超標原因^【1】, 並提出了相應的解決措施 。

 2　設備狀況

福建省福能龍安熱電有限公司化學水處理為吉坑水庫淡水 ，來水進入原水池 ，經原水提升泵在管式混合器靜態混凝後進入絮凝沉澱池, 出水到V型濾池 ，再經雙室雙流活性炭過濾器除去水中有機物 。 一級除鹽設備為陽離子固定床 、除二氧化碳器 、陰離子浮動床係列 。二級除鹽設備為混床 ，經除鹽水泵輸送至主廠房加氨後到高壓除氧器除氧 。

   3　二氧化矽超標原因分析

3. 1　試驗數據分析

水汽指標異常後對水汽係統進行了全麵排查 。因無安裝凝汽器 ，首先排除了生水漏入的影響 。然後對 1號爐定排係統和連排係統進行相應的檢查, 排汙係統都正常工作, 通過正常的排汙仍然無法使爐水矽含量下降 。接著便采用跟蹤實驗對除鹽水 、給水 、爐水 、蒸汽進行檢查 ，表1是對水汽中活性矽含量的跟蹤統計 。

表1  水汽活性矽含量統計 ，ug/L

該廠的原水是水庫水, 經過預處理及深度除鹽後作為鍋爐補給水 ，跟蹤試驗期間 ，除鹽水活性矽含量都小於20ug/ L ，但經過給水管道送達鍋爐中 ，矽含量明顯增加 。經分析 ，原水可能含有大量膠體矽未被除去，進入鍋爐後導致爐水矽超標 。水庫水質易受自然條件的影響, 隨季節變化幅度較大, 高溫天氣水質濃縮, 而土壤和岩石的主要成分-鋁矽酸鹽在水中溶解度不大, 在水中主要成懸浮物狀態, 使原水的懸浮物和膠體雜質含量較大^【1】 。 另外福建省福能龍安熱電有限公司新建投產不久 ，各水池殘留的水泥等施工殘渣主要成分為矽酸鹽 ，也會增加水中懸浮物和膠體雜質含量 。為了能掌握原水中膠體矽的變化情況 ，便對原水進行混凝澄清及過濾試驗 ，並在過濾前後分別測定全矽 、可溶性矽含量 。結果如圖1 、圖2顯示 ，福能龍安熱電廠的原水經化學水處理係統處理後 ，其懸浮顆粒物的去除率可達到95%以上 ，其中原水預處理係統去除率約89% ，除鹽係統去除率約6%以上 。可見 ，化學水處理係統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矽未被有效去除而導致爐水矽超標的可能性 。 

圖1 懸浮顆粒物測定結果變化曲線

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個取樣點進行了跟蹤試驗, 結果如圖3 、圖4顯示 ，福建省福能龍安熱電有限公司的原水 ，即沉澱池進水中的矽主要為可溶性矽 ，因此預處理係統的沉澱池 、濾池和活性炭過濾器對其去除效果較差 。但經過除鹽係統的陰床和混床後 ，矽含量有效降低 ，降幅超過99% ，使除鹽水中的全矽含量降至約1~20μg/L ，滿足GB/T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》的要求。

福建省福能龍安熱電有限公司配套建設2台高背壓供熱機組及2台高溫超高壓鍋爐 ，給水全部由補入的除鹽水構成 。水樣采集期間鍋爐排汙率的平均值約為4.7% ，除鹽水進入爐水係統後 ，二氧化矽的濃縮倍率約為21倍。依此分析 ，給水中的二氧化矽含量應與除鹽水一致 ，且爐水中的二氧化矽含量應小於福建省福能龍安熱電有限公司企業標準規定的爐水二氧化矽含量的控製上限450μg/L 。但測定結果顯示 ，1號爐水二氧化矽含量大於1000μg/L ，明顯超標 。而且，7月份水樣的測定結果顯示 ，1號爐給水二氧化矽含量明顯大於除鹽水 ，達到了除鹽水中二氧化矽含量的60倍以上 。這些現象均表明 ，1號爐水汽係統中的矽 ，僅一小部分來自除鹽水 ，大部分另有來源 。根據經驗判斷 ，大部分矽主要來自水汽係統中未清理幹淨的殘留汙染物 。

圖3  2017年6月所取水樣全矽測定結果的變化曲線

圖4  2017年7月所取水樣全矽測定結果的變化曲線

初步確定爐水中二氧化矽的來源後 ，便對熱力係統全麵排查 。根據熱力係統圖 ，福建省福能龍安熱電有限公司1號背壓式機組做完功的蒸汽全部供給熱用戶 ；2號新型背壓式機組做完功的蒸汽一部分供給熱用戶 ，一部分到回熱係統最終回到除氧器補入給水 。跟蹤試驗期間 ，1號機起啟停3次 ，水汽質量無異常變化 。但投運2號機後 ，水汽質量均超標 。表2是投運2號機前後水汽質量的跟蹤試驗 。由表可以看出2號機投運第一天 ，爐水矽的含量上升到1500μg/L以上 ，蒸汽矽含量持續超標中 。將連排開度調整為50% ，並每8個小時定排一次 。第二天 ，給水矽，爐水矽 ，蒸汽矽有小幅度下降 ，第三天和第四天水汽質量逐漸恢複正常指標 。8月份以來2號機停運3次 ，都出現類似情況 ，進一步證明熱力係統存在殘留汙染物 ，並對鍋爐爐水矽產生影響 。

表2 水汽活性矽含量統計 ，ug/L

3.2  理論分析 

熱力係統殘留雜質在汽水係統中由於溫度 、壓力和酸堿性變化從而使得矽化合物全部溶解 ，在爐水中是以矽酸和矽酸鹽的形式存在的 ，其化學平衡式為 ：HSiO₃^-+ H₂O≈H₂SiO₃+ OH^- 。從汽包出來的飽和蒸汽雜質主要成分是鈉鹽和矽酸鹽 ，而這些雜質產生的原因主要是蒸汽的溶解攜帶或是機械攜帶 ，飽和蒸汽對於每一種物質的溶解能力都有差別 ，但是對於矽酸的溶解性很好 。在汽包中爐水被濃縮 ，二氧化矽相對濃度會逐漸升高 ，並通過蒸汽溶解攜帶和機械攜帶 ，於是進入蒸汽中的二氧化矽含量就會增高 ，直到被檢查出嚴重超標^【2】 。

由以上分析指出爐水中二氧化矽含量超標的直接原因就是由於新建機組熱力係統殘留汙染物的影響，膠體矽進入汽水係統 ，所處環境受到變化 ，因此它也轉化為活性矽 ，使得二氧化矽超標 。

  4  降低新建機組二氧化矽含量的措施

（1）新建機組投運前 ，加強對管道的衝洗 ，對衝洗水取樣檢測全矽 、活性矽 ，直至衝洗水質活性矽在20μg/L以下 。

（2）排汙次數要更加頻繁 ， 即就是定期排汙次數要增多 ，還有連續排汙門開度加大^【2】 。

（3）經常進行設備調整實驗 ，調整合適混凝劑加藥量 ，必要時投加助凝劑 ，加強對活性炭過濾器反衝洗 。

（4）加強水汽係統監督 ，根據實際情況調整化驗頻次和試驗項目 ，縮短水汽係統查定周期 ，確保及時掌握原水水質狀況 ，對於原水全矽含量進行嚴格的分析 。

（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）膠體矽含量高的季節一般是在冬季 ，所以在此時一定要保證原水處理係統的正常運轉 ，防止除鹽係統受到矽的汙染 ，還要特別控製陰床的出水矽含量小於100 ug／L 。

 5  結束語

爐水中二氧化矽超標會影響到蒸汽的質量 ，所以在平時的生產中要非常注意 ，嚴格控製 ，如出現問題則需要立刻進行排查 。新建機組投運前 ，要加強對水汽係統的衝洗 ，嚴防安裝過程中殘留的汙染物影響水汽品質 。

 參考文獻

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

[2] 於光勇．高壓鍋爐爐水中二氧化矽含量超標的分析[J]．河南電力 ，201 0(2)．