凝結(jié)水溶氧量超標原因分析及改進

邱家煜

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 惠來 515200)

1 凝結(jié)水溶氧量超標的危害及標準

隨著發(fā)電機組容量的增大和參數(shù)的提高，熱力系統(tǒng)設(shè)備逐漸龐大和復(fù)雜，對熱力設(shè)備的制造材質(zhì)和工作介質(zhì)品質(zhì)的要求也越來越高。凝結(jié)水溶氧量是發(fā)電廠重要的汽、水指標之一，凝結(jié)水溶氧量超標對機組的危害主要有:

(1)縮短設(shè)備的使用壽命。富氧凝結(jié)水經(jīng)熱力設(shè)備加熱，隨著溫度的升高，溶氧釋出與低壓加熱器及凝結(jié)水管道金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成氧腐蝕而降低機組的可靠性。

(2)降低傳熱效率。設(shè)備表面附著氧化物形成垢膜，換熱熱阻增大，影響經(jīng)濟性。大量空氣進入凝汽器后，導(dǎo)致真空度降低和低壓缸排汽溫度升高，使得凝結(jié)水過冷度增大，凝結(jié)水溶氧能力大幅度增加，影響機組的經(jīng)濟性和安全性。GB/T 12145―2008《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》規(guī)定:鍋爐過熱蒸汽壓力為18.4～25.0 MPa的汽輪發(fā)電機組，其凝結(jié)水溶氧量≤20 μg/L。

2 機組概況

某電廠一期2×600 MW機組為東方汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機，型號為N600－24.2/566/566;采用N－32000－1型雙殼體、單流程、雙背壓表面式凝汽器;每臺機組配套2臺50%容量汽動給水泵、2臺100%容量凝結(jié)水泵。該廠凝結(jié)水溶氧量不穩(wěn)定且長期超標(水溶氧量長期在65 μg/L以上)，對機組的安全、經(jīng)濟運行造成了較大影響。

3 導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧超標的因素及分析

從理論上講，如果液體在當前壓力下達到飽和狀態(tài)且過冷度為零，則氧氣在液體里的溶解度趨于零。實際上，機組在運行中不可避免地存在真空系統(tǒng)漏入空氣和凝結(jié)水過冷的現(xiàn)象。結(jié)合機組設(shè)備的設(shè)計、安裝工藝及長期運行磨損老化等問題，筆者分析認為，凝結(jié)水溶氧量大的原因主要有3個方面。

(1)機組真空系統(tǒng)嚴密性不合格，外部空氣漏入真空系統(tǒng)溶解于凝結(jié)水。

(2)凝汽器回收水和補充水溶氧量大或攜帶空氣。

(3)凝汽器真空度低，除氧效果不好及凝結(jié)水過冷度過大。

4 凝結(jié)水溶氧量超標的分析、查找及應(yīng)對措施

4.1 凝汽器真空系統(tǒng)漏點的查找

在機組正常運行期間，分別對真空系統(tǒng)的閥門、法蘭、管道焊接處、排大氣口等部位噴射氦氣，利用專用氦氣質(zhì)譜檢漏儀檢測運行真空泵出口的氦氣濃度，從而檢查真空系統(tǒng)漏點。使用氦氣質(zhì)譜檢漏儀查出#1機組#5低壓加熱器抽汽管道與低壓缸焊接處有一個較大漏點，利用機組檢修機會進行修復(fù)封堵，提高了除氧器的運行溫度，機組真空度有了明顯提高。該漏點漏入的空氣經(jīng)低壓加熱器逐級自流換熱及低壓加熱器連排排至凝汽器喉部除氧，對凝結(jié)水溶氧量影響不大，處理后凝結(jié)水溶氧量有一定程度的降低，長期維持在50～60 μg/L。另外，對真空系統(tǒng)的疏放水門、高/低壓加熱器危疏管道法蘭、閥門閥體接合面、人孔門、取樣門、螺栓等處進行壓緊，并在法蘭接合面處粘貼塑料薄膜、抹黃油以減少空氣漏入真空系統(tǒng)的量，但凝結(jié)水溶氧量未見明顯下降。

在機組停運檢修期間，對凝汽器進行灌水查漏試驗，試驗結(jié)果均達到合格標準，可排除凝汽器存在較大的內(nèi)、外泄漏點的可能。

從運行調(diào)整情況看，真空系統(tǒng)的閥門關(guān)閉不嚴會引起外部空氣漏入真空系統(tǒng)，對凝汽器真空度有一定影響，但微量的空氣漏入凝汽器對凝結(jié)水溶氧量影響不大。在機組正常運行階段，每個月應(yīng)定期進行凝汽器真空嚴密性試驗。通過查閱機組凝汽器真空嚴密性試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，真空度下降速度一直在0.3 kPa/min以下，達到合格標準，可排除大量空氣漏入真空系統(tǒng)的可能。

4.2 改善凝汽器的真空度

原設(shè)計循環(huán)水在淺海區(qū)域明渠取水，大量貝殼類海洋生物迅速滋生和較多生活垃圾隨水流進入循環(huán)水系統(tǒng)，使凝汽器循環(huán)水室堵塞，通流量降低，且真空泵冷卻水水源取自循環(huán)水，造成凝汽器真空除氧效果不佳，真空度遠低于同類型機組。加大循環(huán)水前池加藥量和連續(xù)運行旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，效果不明顯，凝汽器循環(huán)水室和真空泵冷卻器經(jīng)常需要隔離清理，影響機組的安全性和經(jīng)濟性。在認真研究后，為改善凝汽器真空，進行了2項改造。

(1)凝汽器循環(huán)水室入口處加裝循環(huán)水二次旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，定期進行濾網(wǎng)反沖洗和正反轉(zhuǎn)切換，從而降低海洋生物和生活垃圾堵塞凝汽器循環(huán)水室的幾率。

(2)真空泵冷卻水系統(tǒng)加裝增壓水泵，提高冷卻水壓力，改善水環(huán)式真空泵工作介質(zhì)的換熱效果，加強其工作能力。改造后，明顯提高了凝汽器真空度和真空除氧效果，對凝結(jié)水溶氧量的影響不大(下降約5 μg/L)。同時，對凝結(jié)水過冷度進行分析，得出機組運行時凝結(jié)水過冷度＜0.5℃、凝汽器端差＜3.0℃，其指標均達到控制要求。因此，可排除凝結(jié)水過冷卻因素的影響。

4.3 凝汽器補、回水溶氧大

正常進入凝汽器的水源大致可分為機組正常補充水(除鹽水)和低壓加熱器、軸承加熱器等熱力系統(tǒng)的正常疏、回水。如果參數(shù)調(diào)節(jié)不當或設(shè)備缺陷導(dǎo)致非正常疏水進入凝汽器，會導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧量增大。

4.3.1 凝結(jié)水補水對溶氧量的影響

凝結(jié)水補水從喉部進入凝汽器，充分利用了凝汽器真空除氧的功能，使凝結(jié)水補水進入熱井前被深度除氧，大大降低凝結(jié)水補水對凝結(jié)水溶氧量的影響。將凝結(jié)水補水至凝汽器管路進行隔離，觀察凝結(jié)水溶氧量變化。機組補水率一般為0.7% ～1.2%，小于設(shè)計值(3.0%)。結(jié)果顯示，凝結(jié)水補水對機組凝結(jié)水溶氧量的影響非常小，凝結(jié)水補水進入凝汽器后，除氧效果良好。

4.3.2 汽動給水泵密封水回水管道的改造

汽動給水泵軸端采用機械密封，密封水由凝結(jié)水供給，回水經(jīng)多級水封后回凝汽器。回水調(diào)節(jié)開度過大或者多級水封密封效果不好，都可能造成回水攜帶空氣進入凝汽器而導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧量升高。因此，將汽動給水泵密封水回水切換至排地溝觀察凝結(jié)水溶氧量變化，對比切換前后3 h的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，切換后凝結(jié)水溶氧量比切換前降低了約15 μg/L。為確保給水泵密封良好，對汽動給水泵密封水回水管路進行改造(如圖1所示)，在回水管加裝針型調(diào)節(jié)閥和節(jié)流孔板，有效控制了汽動給水泵密封水回水在管道內(nèi)的充滿度，防止汽動給水泵密封水回水攜帶大量空氣進入凝汽器，同時也提高了機組的真空水平。改造后，凝結(jié)水溶氧量維持在40 μg/L左右，較之前有所降低。

圖1 汽動給水泵機械密封水改造后系統(tǒng)圖

4.3.3 凝結(jié)水泵機械密封冷卻水源的改造

凝結(jié)水泵為立式、筒袋式結(jié)構(gòu)，采用雙端面機械密封形式，凝結(jié)水為密封水，工業(yè)水為冷卻水，凝結(jié)水泵在長期運轉(zhuǎn)后機械密封的動靜環(huán)形成磨損。工業(yè)水由于不斷循環(huán)，本身溶氧量就高，在凝汽器負壓的作用下直接進入凝結(jié)水，對凝結(jié)水含氧量有較大影響。因此，對凝結(jié)水泵冷卻水源進行改造，在凝結(jié)水泵冷卻水管路上增加一路取自凝結(jié)水母管的冷卻水水源(如圖2所示)。凝結(jié)水系統(tǒng)啟動時，凝結(jié)水泵使用工業(yè)水作為冷卻水水源，運行正常后，將冷卻水水源切換為凝結(jié)水母管供給。改造后，凝結(jié)水含氧量下降明顯，凝結(jié)水溶氧量合格率達到97%左右，實現(xiàn)了預(yù)期目標。

4.3.4 熱力系統(tǒng)正常疏水的主要防范措施

(1)防止內(nèi)漏。保持加熱器正常水位運行，防止無水位、長期低水位或常開危急疏水運行，避免非正常疏水或汽水進入凝汽器:一是增加了機組熱損失;二是增加凝汽器熱負荷，汽阻增大，凝汽器內(nèi)空氣分壓升高，導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧量增加。

(2)防止外漏。加強對疏水系統(tǒng)閥門、法蘭等接合部位的檢查，避免因疏水系統(tǒng)泄漏將空氣帶入凝結(jié)水系統(tǒng)而造成凝結(jié)水溶氧超標及凝汽器真空度下降。

5 結(jié)束語

凝結(jié)水溶氧量超標是多種因素綜合作用造成的，結(jié)合設(shè)備的設(shè)計特點和運行狀況，通過對系統(tǒng)中各種可能存在的因素進行研究分析、試驗排查、預(yù)防控制和改造處理，有效解決了凝結(jié)水溶氧量超標的問題。

［1］GB/T 12145—2008，火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量［S］.

［2］唐伯仁.600 MW火電機組運行技術(shù)叢書:汽輪機分冊［M］.北京:中國電力出版社，1999.