300 MW機(jī)組凝結(jié)水溶解氧增大的原因及處理

馬巖昕

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

0 引言

某電廠2臺(tái)300 MW供熱機(jī)組于2007年建成投產(chǎn)。每臺(tái)機(jī)有3臺(tái)凝結(jié)水泵，型號(hào)為7LDTNB-7PJ立式多級(jí)凝結(jié)水泵，流量400 t/h，揚(yáng)程275 m，配用額定功率YKL400-4型電動(dòng)機(jī)，均為定速泵。由于凝汽器真空負(fù)壓系統(tǒng)存在泄漏，自2010年冬季供暖期開始，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)凝汽器溶解氧逐漸增大，溶解氧高達(dá)150 μg/L。

1 凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)對(duì)機(jī)組的危害

根據(jù)電力技術(shù)監(jiān)督的規(guī)定，要求發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水溶解氧含量≤30 μg/L。凝結(jié)水含氧量過大時(shí)，將對(duì)機(jī)組造成以下幾種危害。

1.1 縮短設(shè)備的使用壽命

為了提高機(jī)組的循環(huán)效率，熱力系統(tǒng)采取回?zé)嵫h(huán)方式。當(dāng)含氧量較高的凝結(jié)水通過回?zé)嵩O(shè)備及其附屬管道時(shí)，將對(duì)設(shè)備造成腐蝕。這是因?yàn)檠跖c金屬形成原電池，使金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，縮短了輔助設(shè)備的使用壽命，降低了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

1.2 降低回?zé)嵩O(shè)備的換熱效率

在汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)中，采用表面式換熱器，設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物附著在換熱面上，形成疏松的附著層。同時(shí)，凝結(jié)水含氧過多，致使換熱面上形成一層氣膜，導(dǎo)致?lián)Q熱熱阻變大，降低了循環(huán)熱效率。

1.3 影響汽輪機(jī)的運(yùn)行

凝結(jié)水系統(tǒng)的溶解氧升高時(shí)，將加重除氧器的負(fù)擔(dān)，使得排氣門開度增大，造成熱量與工質(zhì)的損失。凝結(jié)水溶解氧升高較多時(shí)，給水溶解氧也會(huì)升高，從而影響鍋爐水質(zhì)和蒸汽的品質(zhì)，引起結(jié)垢和腐蝕。如果汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢，會(huì)影響汽輪機(jī)效率和安全運(yùn)行，具體表現(xiàn)為：(1)減少通流部位的通流面積，增大軸向推力；(2)在主汽門、調(diào)門處引起氧化腐蝕，造成汽門卡澀，給汽輪機(jī)安全帶來較大危險(xiǎn)?？刂破笜?biāo)不僅是汽輪機(jī)運(yùn)行的重要任務(wù)，也是機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件。

2 凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的原因

凝結(jié)水中產(chǎn)生溶解氧的原因是，在凝汽器內(nèi)的凝結(jié)水存在過冷現(xiàn)象，同時(shí)伴有空氣混入。在實(shí)際運(yùn)行中，凝結(jié)水溶解氧偏高，一般是由于真空系統(tǒng)漏空氣量大、抽真空系統(tǒng)失常、凝結(jié)水泵入口管路漏氣、凝結(jié)水泵盤根漏氣等原因造成的。此外，凝結(jié)水中氧的質(zhì)量濃度還與凝汽器的水位高低有關(guān)。因此，凝汽器保持較低的水位，避免淹沒鈦管造成過冷卻，確保凝結(jié)水的溫度與排汽溫度處于較小差值，可以減少溶解氧的含量。凝汽器冷卻水也會(huì)對(duì)凝結(jié)水的溶解氧產(chǎn)生影響。在冷卻水過量的情況下，真空度較高、排汽溫度較低時(shí)，凝結(jié)水因過冷而溫度更低，會(huì)增加溶解氧的含量。此時(shí)，可適當(dāng)減少冷卻水量或使凝汽器保持較高水位，以提高凝結(jié)水溫度、減少溶解氧量。

3 凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)原因查找

10月份，機(jī)組投入運(yùn)行帶熱網(wǎng)后，就存在低負(fù)荷時(shí)凝結(jié)水溶解氧一直不合格的問題。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷超過180 MW時(shí)，凝結(jié)水的溶解氧合格，小于15 μg/L；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于180 MW時(shí)，凝結(jié)水的溶解氧不合格，大于60 μg/L，且機(jī)組負(fù)荷越低超標(biāo)越多。為此，工作人員進(jìn)行了以下排查工作。

(1) 進(jìn)行機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)。倘若嚴(yán)密性試驗(yàn)合格，則說明負(fù)壓區(qū)漏入的空氣量少，漏入的氧氣含量少，對(duì)凝結(jié)水溶解氧的影響小，表明真空系統(tǒng)無泄漏。啟動(dòng)2臺(tái)真空泵，真空度無明顯升高，凝結(jié)水溶解氧基本無變化，可以排除軸封、低壓缸防爆門等汽側(cè)系統(tǒng)對(duì)溶解氧的影響。

(2) 凝汽器的過冷度是指凝汽器凝結(jié)水溫度與汽輪機(jī)排汽壓力下所對(duì)應(yīng)飽和溫度的差值。根據(jù)熱力除氧原理的傳熱條件，凝結(jié)水溫度越接近排汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，其溶解氧越少。過冷度越小，機(jī)組凝結(jié)水的含氧量就越少。一般來說，過冷度較大的主要原因是由凝汽器嚴(yán)重漏空氣、冷卻水量過多或水溫過低引起的。機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，對(duì)過冷度進(jìn)行連續(xù)記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)，其溫度穩(wěn)定在1 ℃左右，可以排除凝結(jié)水過冷卻的影響。

(3) 凝汽器的溫升是凝汽器冷卻水出口溫度與進(jìn)口溫度的差值，一般是由凝汽器銅管臟污引起的。低負(fù)荷時(shí)，凝汽器的溫升為10 ℃，凝結(jié)水溶解氧雖然超標(biāo)但無硬度，且每天往凝汽器銅管內(nèi)投入膠球，收球率均在97 %以上，可以排除凝汽器銅管的影響。

(4) 在正常運(yùn)行中，凝汽器為高度真空，利用凝汽器的真空將凝補(bǔ)水箱的水抽至凝汽器。若凝汽器補(bǔ)水管道存在漏點(diǎn)，在凝汽器補(bǔ)水過程中導(dǎo)致空氣漏入，將影響凝結(jié)水的溶解氧。因此，開展凝結(jié)水輸送泵試驗(yàn)，使凝汽器的補(bǔ)水管道達(dá)到正壓，全面檢查凝汽器補(bǔ)水管道，并未找到漏點(diǎn)，可以排除凝汽器補(bǔ)水管道泄漏的影響。

(5) 低負(fù)荷時(shí)提高主機(jī)、小機(jī)軸封壓力，保證各軸封不吸氣、不冒汽，防止油中進(jìn)水，還可防止漏氣。此時(shí)，凝汽器溶解氧無變化，可以排除主機(jī)、小機(jī)軸封的影響。

(6) 低負(fù)荷時(shí)解列7、8號(hào)低壓加熱器，隔離低壓加熱器負(fù)壓系統(tǒng)，觀察2 h，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶解氧無變化，可以排除7、8號(hào)低加的影響。

(7) 凝結(jié)水溶解氧升高時(shí)，化學(xué)監(jiān)督人員發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水系統(tǒng)溶解氧升高，溶解氧達(dá)到80～160 μg/L，但校對(duì)儀表顯示正確。起初，檢查人員懷疑凝汽器泄漏，但化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明只有凝結(jié)水、給水的溶解氧升高，凝結(jié)水硬度等指標(biāo)均正常。凝汽器真空嚴(yán)密性試驗(yàn)也表明其指標(biāo)正常。因此，檢查人員認(rèn)為有細(xì)微的空氣漏入系統(tǒng)，遂在真空系統(tǒng)全范圍內(nèi)進(jìn)行查找，并在可能泄漏的部位涂抹黃油等，但效果不甚明顯。

(8) 在查找過程中，凝結(jié)水中的溶解氧含量曾高達(dá)200 μg/L。為此，電廠召集運(yùn)行、檢修部門到現(xiàn)場進(jìn)行檢查，將便攜式溶解氧表接至凝結(jié)水泵出口，進(jìn)行逐步排查，并采取蠟燭查漏的方法，終于發(fā)現(xiàn)1號(hào)凝結(jié)水泵的泵側(cè)抽空氣管接口法蘭泄漏。隨后將其切換至2號(hào)凝結(jié)水泵，同時(shí)停運(yùn)1號(hào)凝結(jié)水泵，進(jìn)行抽空氣管法蘭的堵漏。用密封劑封堵后，凝結(jié)水溶解氧大幅度下降，但仍未達(dá)到正常運(yùn)行值，即小于30 μg/L的要求。

(9) 明確漏氣部位后，檢查人員將精力集中在凝結(jié)水泵泵體至凝汽器連接管道的范圍，并在這個(gè)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)如下可疑點(diǎn)：

① 凝結(jié)水泵入口母管放水門；

② 1、2號(hào)凝結(jié)水泵入口門；

③ 1、2號(hào)凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)放水門；

④ 1、2號(hào)凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)放空氣門；

⑤ 1、2號(hào)凝結(jié)水泵機(jī)械密封；

⑥ 1、2號(hào)凝結(jié)水泵抽空氣管及其閥門。

工作人員采取了如下措施：在凝結(jié)水泵母管放水門閥體及管道涂抹密封膠，并采取軟塑料袋進(jìn)行包扎；對(duì)入口門各法蘭結(jié)合面進(jìn)行密封膠封堵；對(duì)濾網(wǎng)法蘭結(jié)合面進(jìn)行密封膠封堵；對(duì)濾網(wǎng)放空氣門進(jìn)行檢查、封堵。

(10) 為了保證治理效果，檢修人員將凝結(jié)水泵入口母管放水門用一水桶罩住，在桶內(nèi)加入易干膠，將閥門及管道全部密封，杜絕空氣漏入，并根據(jù)其他電廠的工作經(jīng)驗(yàn)，將凝結(jié)水泵的機(jī)械密封由閉式水帶改為凝結(jié)水帶。

(11) 根據(jù)電科院的建議，在凝汽器內(nèi)對(duì)除鹽水補(bǔ)給水管道進(jìn)行改造，將原來的管道鉆孔改為噴嘴形式，將其接在凝汽器喉部偏下位置，使除鹽水以霧狀噴出，以利于除鹽水的除氧效果。在熱井上部距凝汽器底部500 mm處，垂直交叉加裝2層角鋼，角鋼間距30 mm，層間距50 mm，每層用角鋼20根。凝結(jié)水擊濺在角鋼上形成細(xì)小水流后充分分散，增加了水流的表面積，提高了凝汽器的除氧效果，從而減少了凝結(jié)水的溶解氧。因?yàn)槟鞯某跄芰^強(qiáng)，只要凝汽器真空嚴(yán)密性合格，真空系統(tǒng)漏入的空氣絕大多數(shù)均能通過真空泵抽出，保證了凝汽器內(nèi)凝結(jié)水溶解氧小于30 μg/L。

(12) 將機(jī)組的熱網(wǎng)停止，低負(fù)荷時(shí)凝汽器的溶解氧含量也合格。對(duì)熱網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)在低負(fù)荷時(shí)，由于供給熱網(wǎng)的五抽壓力低至微負(fù)壓，且五抽疏水管關(guān)不嚴(yán)而使空氣進(jìn)入凝汽器，造成低負(fù)荷凝汽器溶解氧超標(biāo)。為此，將五抽疏水門重新關(guān)嚴(yán)，機(jī)組的凝汽器溶解氧達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

凝汽器的溶解氧超標(biāo)是一個(gè)綜合性的問題，通過上述分析可以看出：解決凝汽器溶解氧超標(biāo)的問題應(yīng)針對(duì)具體問題進(jìn)行分析，才能取得良好效果，同時(shí)也給同類型機(jī)組在查找凝汽器溶解氧超標(biāo)的問題開拓了思路。

1 姚曉東．F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)凝結(jié)水中氧的質(zhì)量濃度偏高的原因分析及處理[J]．華電技術(shù)，2011(07)．