豐潤(rùn)熱電2號(hào)機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問(wèn)題分析與解決

李建軍，周衛(wèi)山

河北大唐國(guó)際豐潤(rùn)熱電有限責(zé)任公司，河北唐山 064000

0 引言

河北大唐國(guó)際豐潤(rùn)熱電公司2號(hào)機(jī)為哈汽公司生產(chǎn)的C250/N300-16.7/538/538型亞臨界供熱凝汽式汽輪機(jī)，投產(chǎn)于2009年11月。該機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，凝結(jié)水溶氧量一直超標(biāo)。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水溶氧量為50ug/L～70ug/L（標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為≤30ug/L）。凝結(jié)水溶氧量長(zhǎng)期超標(biāo)，必然會(huì)嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，急需解決。

1 凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的危害

1.1 縮短機(jī)組設(shè)備使用壽命

當(dāng)凝結(jié)水含氧量超標(biāo)時(shí)，將導(dǎo)致凝汽器內(nèi)部換熱管、回?zé)嵩O(shè)備、及其附屬管道閥門等腐蝕加劇，降低了設(shè)備的可靠性。同時(shí)也增加了除氧器的除氧負(fù)擔(dān)，使除氧器的除氧效果變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)腐蝕高溫作業(yè)環(huán)境下的給水管道和鍋爐省煤器管，引起泄露和爆管事故發(fā)生，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 降低回?zé)嵩O(shè)備換熱效率

汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中的高、低壓加熱器均采用表面式換熱方式，如果凝結(jié)水含氧量超標(biāo)嚴(yán)重，會(huì)腐蝕這些回?zé)嵩O(shè)備的換熱面，換熱面將被一層銹化物所附著，換熱效率大大降低，嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.3 影響凝汽器真空度

為保證汽輪機(jī)組穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，凝汽器必須處于高真空狀態(tài)運(yùn)行。過(guò)多的空氣漏入凝汽器內(nèi)部，不僅引起凝結(jié)水溶氧高，還會(huì)降低凝汽器汽側(cè)真空度，影響汽輪機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也加大了真空泵的電負(fù)荷。

2 引起凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的因素

國(guó)產(chǎn)300MW汽輪機(jī)組的凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)是一種較為普遍的現(xiàn)象，影響凝結(jié)水溶解氧的因素很多，總結(jié)如下：

1）凝結(jié)水系統(tǒng)輔助設(shè)備問(wèn)題。尤其是凝結(jié)水泵入口閥門盤根不嚴(yán)、水封門水封破壞、凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)放水門內(nèi)漏、凝結(jié)水泵盤根不嚴(yán)、疏水泵盤根不嚴(yán)、各路疏水門門桿盤根不嚴(yán)、負(fù)壓區(qū)管道法蘭不嚴(yán)等，都會(huì)因真空而吸入空氣，直接污染凝結(jié)水，使其溶解氧量超標(biāo)；2）凝汽器真空負(fù)壓系統(tǒng)問(wèn)題。機(jī)組真空泄漏率嚴(yán)重不合格，尤其是凝汽器汽側(cè)存在泄漏點(diǎn)（如：凝汽器汽側(cè)人孔蓋、凝汽器焊口、放空氣門等）影響真空泄漏率，直接導(dǎo)致凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)；3）凝結(jié)水補(bǔ)水除氧問(wèn)題。化學(xué)制水系統(tǒng)除碳器設(shè)備（真空除碳器或鼓風(fēng)式除碳器等）因工作原理不同，導(dǎo)致凝汽器補(bǔ)水中含氧量不同，如果凝補(bǔ)水溶氧量高于100ug/L，補(bǔ)水方式為直接補(bǔ)入凝汽器熱水井，沒(méi)有利用凝汽器真空除氧能力，會(huì)直接導(dǎo)致凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)；4）熱力系統(tǒng)疏水、回水除氧問(wèn)題。熱力系統(tǒng)疏水、回水直接回收時(shí)，溶氧量應(yīng)小于100 ug/L。如果熱力系統(tǒng)疏水、回水溶氧量超過(guò)100ug/L，而直接排入凝汽器熱水井，沒(méi)有利用凝汽器真空除氧能力，也會(huì)直接導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧超標(biāo)；5）凝結(jié)水過(guò)冷度問(wèn)題。根據(jù)亨利定律和道爾頓分壓定律，凝結(jié)水中溶解的氣體量與熱井水面氣體的分壓力成正比。凝結(jié)水溫度過(guò)低，即凝結(jié)水表面的蒸汽分壓力降低，氣體分壓力增高，使溶于水中的氣體量增大。因此若凝結(jié)水過(guò)冷，其溶氧量必然會(huì)增加；6）凝汽器熱井水位對(duì)凝結(jié)水的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，凝汽器熱井水位過(guò)高、過(guò)低都會(huì)增加凝結(jié)水的溶氧量。這是因?yàn)楫?dāng)水位過(guò)低時(shí)，凝結(jié)水在熱井中容易產(chǎn)生渦流而夾帶氣體，從而影響溶氧量；當(dāng)水位過(guò)高時(shí)，凝結(jié)水可能淹沒(méi)凝汽器換熱管，使凝結(jié)水過(guò)冷度增加，從而影響溶氧量；7）汽封系統(tǒng)對(duì)凝結(jié)水的影響。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，汽封應(yīng)為微正壓，如果調(diào)整不當(dāng)，使汽封處于負(fù)壓狀態(tài)，必然會(huì)吸入空氣，使軸封冷卻器疏水溶氧超標(biāo)，軸封疏水最終排入凝汽器污染凝結(jié)水；8）軸封冷卻器疏水系統(tǒng)多級(jí)水封筒對(duì)凝結(jié)水的影響。機(jī)組運(yùn)行中，由于負(fù)荷、真空等工況發(fā)生改變，多級(jí)水封筒內(nèi)的水柱被破壞，液位高度不夠，此時(shí)又不能及時(shí)向其內(nèi)部注水的話，凝汽器真空就會(huì)把多級(jí)水封筒內(nèi)部的疏水拉空，水封筒失去了密封作用，凝汽器自然就會(huì)拉空氣進(jìn)去，不僅掉真空，還增大了凝結(jié)水的溶氧量。

3 降低凝結(jié)水溶氧量的方法

1）重視檢修時(shí)的灌水查漏工作。每次機(jī)組大、小修時(shí)，應(yīng)對(duì)凝汽器汽側(cè)注入除鹽水，水面灌至凝汽器喉部，汽輪機(jī)末級(jí)葉片下方100mm處。此時(shí)認(rèn)真對(duì)凝結(jié)水負(fù)壓區(qū)進(jìn)行查漏工作，主要檢查凝汽器焊縫漏點(diǎn)、凝汽器汽側(cè)人孔蓋泄漏情況、真空系統(tǒng)各閥門盤根漏點(diǎn)、負(fù)壓區(qū)各疏放水閥盤根漏點(diǎn)和閥門內(nèi)漏情況、真空破壞閥嚴(yán)密性、凝泵入口濾網(wǎng)法蘭泄漏情況、凝泵盤根泄漏情況。查到漏點(diǎn)及時(shí)消除；2）對(duì)于運(yùn)行中的機(jī)組，加強(qiáng)參數(shù)監(jiān)控與調(diào)整。如：為防止汽封處吸入空氣，必須將主汽輪機(jī)和給水泵汽輪機(jī)汽封壓力調(diào)整在規(guī)定范圍內(nèi)，一般為微正壓0.01MPa～0.04MPa；注意監(jiān)控凝汽器熱井水位、軸封冷卻器水位、軸封冷卻器疏水系統(tǒng)水封筒的液位3）對(duì)凝結(jié)水補(bǔ)水溶氧量進(jìn)行有效控制。建議除鹽系統(tǒng)采用真空脫氣及化學(xué)水箱浮頂密封相結(jié)合，使凝汽器補(bǔ)水溶解氧低于100ug/L。以解決凝補(bǔ)水溶氧對(duì)凝結(jié)水溶氧的影響；4） 防止凝結(jié)水過(guò)冷。堅(jiān)持定期投運(yùn)凝汽器膠球清洗裝置，降低凝汽器換熱端差，按季節(jié)溫度控制循環(huán)水量，合理控制凝汽器水位，提高真空系統(tǒng)嚴(yán)密性，這些都是防止凝結(jié)水過(guò)冷的有效方法；5）利用凝汽器真空除氧能力對(duì)凝補(bǔ)水、各路疏水進(jìn)行除氧。根據(jù)亨利定律和道爾頓分壓定律，氧氣在凝結(jié)水中的溶解度和氧氣在不凝氣體中的分壓和含量成比例。凝汽器汽側(cè)的工作狀態(tài)是高負(fù)壓，它就相當(dāng)于一臺(tái)真空式除氧器。將凝補(bǔ)水、各路疏水接口位置布置在凝汽器疏水?dāng)U容器處，熱井液面上方，以達(dá)到利用凝汽器對(duì)這些補(bǔ)水、疏水真空除氧的目的。凝汽器汽側(cè)的不溶氣體最終將被真空泵排走；6）適當(dāng)加高水封筒或安設(shè)密封水箱。多級(jí)水封筒的作用就是增大軸封疏水的流動(dòng)阻力和液位差，從理論上講軸封疏水經(jīng)過(guò)多級(jí)水封然后再有一定的高度差回到凝汽器汽側(cè)，流動(dòng)阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空抽力，這時(shí)候就是最佳的工況，但事實(shí)上汽輪機(jī)運(yùn)行工況經(jīng)常發(fā)生改變，凝汽器的真空也在變化，為了維持多級(jí)水封筒一定的水位，防止其內(nèi)部水被抽空，應(yīng)適當(dāng)加高水封筒高度，并安設(shè)水位監(jiān)測(cè)裝置，水位低時(shí)，及時(shí)向其內(nèi)部注水。有些電廠已不使用水封筒，而是改用密封水箱，安設(shè)在凝泵坑里，它是利用水箱上的溢流管、放空氣管及液位跟蹤調(diào)節(jié)閥來(lái)控制水箱水位，密封效果也很好；7）運(yùn)行查漏。機(jī)組運(yùn)行中，如果不僅凝結(jié)水溶氧超標(biāo)、凝汽器真空也嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，可以用“氦氣譜儀噴灑檢測(cè)找漏法”或“超聲波探測(cè)找漏法”對(duì)汽輪機(jī)汽水系統(tǒng)的負(fù)壓區(qū)進(jìn)行找漏處理。

4 豐潤(rùn)熱電公司2號(hào)汽輪機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因分析與改進(jìn)實(shí)施

1）造成2號(hào)汽輪機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的可能因素分析如下：

（1）凝汽器負(fù)壓區(qū)的設(shè)備可能有漏真空現(xiàn)象；（2）機(jī)組運(yùn)行中，影響凝結(jié)水溶氧量的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控不到位，調(diào)整不及時(shí)，有些部位根本沒(méi)安設(shè)監(jiān)控設(shè)備；（3）軸封冷卻器疏水系統(tǒng)多級(jí)水封筒高度不夠，內(nèi)部的水柱不穩(wěn)定，沒(méi)有水位監(jiān)控裝置，水位低時(shí)不能及時(shí)注水；（4）軸封冷卻器疏水直接接入凝汽器熱井中，沒(méi)利用凝汽器對(duì)這部分疏水進(jìn)行真空除氧。

2）依據(jù)分析出的2號(hào)機(jī)組“凝結(jié)水溶氧超標(biāo)”可能因素，豐潤(rùn)熱電公司設(shè)備部實(shí)行了以下改進(jìn)措施：

（1）在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，用“超聲波探測(cè)查案漏法”對(duì)汽輪機(jī)汽水系統(tǒng)負(fù)壓區(qū)的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了查漏。汽水系統(tǒng)負(fù)壓區(qū)未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)；（2）利用2號(hào)機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)凝汽器汽側(cè)進(jìn)行了灌水查漏。凝汽器負(fù)壓區(qū)的設(shè)備未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)；（3）將凝汽器各疏水、放水、放空氣門盤根處，凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)法蘭處，凝汽器汽側(cè)人孔蓋法蘭處、負(fù)壓區(qū)管道連接法蘭處涂抹機(jī)械黃油密封處理，以防止這些負(fù)壓區(qū)地的設(shè)備結(jié)合面處漏真空。此措施實(shí)施后，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)未得到緩解；（4）運(yùn)行人員對(duì)2號(hào)機(jī)組主汽輪機(jī)、給水泵汽輪機(jī)的軸封壓力，凝汽器液位、軸封冷卻器液位、凝汽器真空度等參數(shù)加強(qiáng)了監(jiān)控與調(diào)整。凝結(jié)水溶氧高的問(wèn)題仍未得到解決；（5）利用2011年10月2號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修的機(jī)會(huì)，適當(dāng)加高了軸封冷卻器疏水系統(tǒng)多級(jí)水封筒的高度。根據(jù)流體力學(xué)計(jì)算，將水封筒高度由原的4m加高至5.5m，并加設(shè)了水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，以便在水位低時(shí)能夠?qū)λ馔布皶r(shí)補(bǔ)水。此設(shè)備技術(shù)改造后，2號(hào)機(jī)組凝結(jié)水溶氧量恢復(fù)了正常（≤30ug/L）。這直接說(shuō)明了是因軸封疏水水封筒運(yùn)行時(shí)漏真空，致使軸封疏水溶氧過(guò)多，最終導(dǎo)致了凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)。（6）利用2011年10月2號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修的機(jī)會(huì)，將軸封冷卻器疏水管道由接入凝汽器熱井中改為接入凝汽器疏水?dāng)U容器中，充分利用凝汽器的真空除氧能力對(duì)這部分疏水進(jìn)行除氧處理。此設(shè)備技術(shù)改造后，2號(hào)機(jī)組凝結(jié)水溶氧量恢復(fù)了正常。（≤30ug/L），這也間接說(shuō)明了是因軸封疏水水封筒漏真空，致使軸封疏水溶氧多，最終導(dǎo)致了凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)；（7）多級(jí)水封筒照片和結(jié)構(gòu)見“圖1、圖2”。（8）軸封冷卻器疏水系統(tǒng)技術(shù)改造對(duì)比圖。

圖1 水封筒照片

圖2 水封筒結(jié)構(gòu)示意圖

①技改前軸封疏水系統(tǒng)圖見“圖3”。

圖3 技改前軸封疏水系統(tǒng)圖

②技改后軸封疏水系統(tǒng)圖見“圖4”。

圖4 技改后軸封疏水系統(tǒng)圖

5 結(jié)論

大唐國(guó)際豐潤(rùn)熱電公司通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)凝結(jié)水含氧量超標(biāo)的原因分析，制定了針對(duì)性的改進(jìn)措施；在改進(jìn)措施實(shí)施過(guò)程中，找到了造成凝結(jié)水含氧量超標(biāo)的直接原因，即“軸封疏水水封筒運(yùn)行時(shí)漏真空”。設(shè)備部通過(guò)合理加高軸封疏水多級(jí)水封筒的高度，和充分利用凝汽器真空除氧的作用改造軸封疏水管道，最終消除了這一影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的歷史性缺陷，也為其他兄弟單位治理同類型缺陷提供了一定的借鑒方法。

[1]謝天宇.火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行調(diào)試檢修與維護(hù)手冊(cè)[M].銀聲音像出版社，2004.

[2]何建民.電業(yè)應(yīng)用文書寫作[M].中國(guó)電力出版社，2001.

[3]哈爾濱汽輪機(jī)廠.C250/N300-16.7/538/538型汽輪機(jī)說(shuō)明書.，2007.

[4]東方汽輪機(jī)廠.G6.6-0.78(8)型汽輪機(jī)說(shuō)明書，2002.

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