150MW CCPP機(jī)組鍋爐給水溶解氧超標(biāo)原因分析及解決方案

閆樹清，范曉明，閻 波，李創(chuàng)國

（首鋼遷鋼公司電力作業(yè)部，河北遷安 064404）

1 前言

我公司150MW 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組于2011年3月1日正式投產(chǎn)，機(jī)組主體設(shè)備包括燃?xì)廨啓C(jī)、煤氣壓縮機(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及余熱鍋爐各一臺，余熱鍋爐高壓蒸汽壓力為7.39MPa，根據(jù)GB/T12145-1999《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》規(guī)定，鍋爐給水溶解氧應(yīng)≤7μg/L。為余熱鍋爐配備噴霧式高壓熱力除氧器一臺。機(jī)組投產(chǎn)后，給水溶解氧含量在30～50μg/L之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于控制標(biāo)準(zhǔn)。給水溶解氧超標(biāo)會引起金屬氧腐蝕，造成金屬表面形成許多小型腐蝕坑。腐蝕不僅減薄了省煤器、鍋爐等受熱面管壁厚度，嚴(yán)重時還會造成爐管穿孔。如某電廠給水溶解氧含量為0.2～0.3mg/L，在投產(chǎn)一年內(nèi)因省煤器管與爐管腐蝕泄漏停爐22次，省煤器入口腐蝕速度高達(dá)47mm/a。因此,解決鍋爐給水溶解氧超標(biāo)問題對于發(fā)電機(jī)組的安全運行具有重要意義。

2 給水溶解氧超標(biāo)原因分析

2.1分析測定方面

2.1.1 取樣器泄漏導(dǎo)致溶解氧超標(biāo)

給水取樣器的冷卻水是生產(chǎn)水，取樣器如有細(xì)微滲漏，生產(chǎn)水則會滲入給水樣品中，導(dǎo)致溶解氧超標(biāo)。對給水硬度進(jìn)行12h的連續(xù)監(jiān)測，始終小于1μmol/L，說明溶解氧超標(biāo)非取樣器泄漏導(dǎo)致。

2.1.2 水樣溫度及其它元素干擾

溶解氧測定采用靛藍(lán)二磺酸鈉比色法，測定時水樣溫度不能超過35℃，最好低于環(huán)境溫度1～3℃，測溫儀顯示的水樣溫度始終在25℃左右且低于環(huán)境溫度。水樣中的銅能使測定結(jié)果偏高，當(dāng)水樣中的銅含量小于10μg/L時，對測定結(jié)果影響不大。對給水銅含量進(jìn)行檢測，小于5μg/L。

2.1.3 測定操作及分析試劑方面

在溶解氧測定過程中，如果某些操作環(huán)節(jié)稍有疏忽或者分析試劑失效均容易造成測量偏差。所以在同一時間段內(nèi)，同一個人用相同的試劑，反復(fù)多次測定給水和凝結(jié)水溶解氧含量，給水溶解氧始終超標(biāo)，而凝結(jié)水溶解氧小于5μg/L。說明操作方法及分析試劑沒有問題。

2.2 除氧器運行方面

2.2.1 噴霧式高壓熱力除氧器工作原理

除氧裝置為噴霧-鼓泡式結(jié)構(gòu)，要除氧的水首先進(jìn)入配水裝置，并通過4只噴嘴將水噴成霧狀，在汽液混合傳熱空間，液滴與加熱蒸汽充分接觸進(jìn)行除氧，部分氧氣和不凝性氣體在此段除去，并通過除氧器頂部的排氣管排出，然后初步除氧后的水流入水箱內(nèi)部的水槽，并在此與除氧蒸發(fā)器上升管的汽水混合物通過多孔管在水槽內(nèi)加熱進(jìn)一步除氧，經(jīng)除氧后的水從遠(yuǎn)離出水管水槽一側(cè)流出，除氧合格的水進(jìn)入出水區(qū)，從出水管流向給水泵，在水箱內(nèi)溢出的氧氣和其它不凝結(jié)氣體都隨上升蒸汽進(jìn)入除氧頭，從除氧頭頂部的排氣管排出除氧器。在加熱的過程中，水面上的水蒸氣的分壓力逐漸增加，而其它氣體的分壓力逐漸降低，水中的氣體就不斷分離析出，當(dāng)水被加熱到除氧器壓力下的飽和溫度時，水面上的空氣全部被水蒸氣充滿，各種氣體的分壓力趨于零，此時水中的氧氣及其它不凝結(jié)氣體即被除去。除氧水箱上設(shè)有再沸騰管，在機(jī)組啟動前，或水質(zhì)工況惡劣時，從備用汽源來的加熱蒸汽，通過再沸騰管加熱已置于除氧水箱中的需除氧的鍋爐給水。

2.2.2 從除氧器運行工藝條件逐一進(jìn)行分析

為保證熱力除氧器穩(wěn)定運行，達(dá)到設(shè)計的除氧效果，除氧器運行時須同時滿足以下工藝條件：除氧器進(jìn)水溫度、流量在額定參數(shù)下運行；給水應(yīng)加熱至除氧器內(nèi)相應(yīng)壓力下的飽和溫度；除氧器內(nèi)保證有足夠的除氧時間；進(jìn)入除氧器內(nèi)的給水量保持基本穩(wěn)定；從除氧器內(nèi)解析出來的氣體能夠順暢地排出。

2.2.2.1 除氧器進(jìn)水溫度及流量

除氧器設(shè)計進(jìn)水溫度≥52℃，進(jìn)水流量≤240t/h。檢查除氧器實際運行數(shù)據(jù)：除氧器進(jìn)水溫度在54～56℃，進(jìn)水流量在 196～206t/h，均在額定參數(shù)下運行，未發(fā)現(xiàn)超參數(shù)運行。

2.2.2.2 給水應(yīng)加熱至除氧器內(nèi)相應(yīng)壓力下的飽和溫度

常溫常壓下（20℃，0.1MPa）水的溶解氧約為8.94mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于除氧器出水溶解氧控制指標(biāo)，如果除氧器中的除鹽水稍有加熱不足，水中殘留的溶解氧就會大幅增加。為了保證給水加熱至除氧器內(nèi)相應(yīng)壓力下的飽和溫度，經(jīng)過多次調(diào)整試驗，將除氧器二次蒸汽加熱及輔助加熱管打開，這樣水溫已達(dá)到相應(yīng)壓力下的飽和溫度，給水溶解氧未見好轉(zhuǎn)。

2.2.2.3 除氧器內(nèi)保證有足夠的除氧時間

從除氧器設(shè)計結(jié)構(gòu)上分析，除氧器內(nèi)有足夠的除氧時間。

2.2.2.4 進(jìn)入除氧器內(nèi)的給水量保持基本穩(wěn)定

技術(shù)人員去現(xiàn)場檢查進(jìn)入除氧器的給水組成，除鹽水補(bǔ)水門在關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)入除氧器的水全部是凝結(jié)水。查看凝結(jié)水流量趨勢圖，凝結(jié)水流量穩(wěn)定，除氧器進(jìn)水均衡。

2.2.2.5 從除氧器內(nèi)解析出來的氣體能夠順暢地排出

為確保從除氧器解析出來的氣體完全暢通地排出，技術(shù)人員對除氧器排氣閥進(jìn)行檢查，已經(jīng)完全打開而且不存在閥芯脫落等故障，從除氧器排汽管看排汽暢通。

由此得出除氧器運行工藝方面未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致溶解氧超標(biāo)的原因。

2.3 水汽循環(huán)流程方面

2.3.1 CCPP熱力系統(tǒng)水汽循環(huán)流程見圖1。

圖1 CCPP熱力系統(tǒng)水汽循環(huán)流程圖

2.3.2 從水、汽循環(huán)流程上分析

從水汽循環(huán)流程看，溶解氧合格的凝結(jié)水送入除氧器除氧后，經(jīng)高壓給水泵送入省煤器，給水取樣點在給水泵后，除氧器出水沒有取樣點，分析確定導(dǎo)致給水溶解氧超標(biāo)原因可能有兩方面：

（1）凝結(jié)水泵出口管投加除氧劑，加藥點離取樣點太近，不足0.5m。凝結(jié)水取樣不具有代表性，不能真實反應(yīng)整個凝結(jié)水系統(tǒng)氧含量，雖然檢測凝結(jié)水溶氧小于5μg/L，但實際上凝結(jié)水溶解氧可能不合格。凝結(jié)水進(jìn)入除氧器，除氧器除氧效果不好，導(dǎo)致給水溶解氧不合格。

（2）凝結(jié)水溶解氧合格，除氧器出水溶解氧也合格，但如果給水泵的密封水進(jìn)入給水系統(tǒng)，也會造成給水溶解氧超標(biāo)。因為給水泵密封水為閉式循環(huán)水（即除鹽水），除鹽水未經(jīng)過除氧，其溶氧含量大約在8mg/L。通過密封水進(jìn)入給水系統(tǒng)的除鹽水量約3t/h，大量未經(jīng)過除氧的除鹽水導(dǎo)致給水溶解氧超標(biāo)。

2.4 針對上述可能原因進(jìn)行驗證

停止向凝結(jié)水加除氧劑，排除加藥點與取樣點距離太近導(dǎo)致分析結(jié)果偏差的原因。經(jīng)多次檢測，凝結(jié)水溶解氧始終小于5μg/L，證明凝結(jié)水溶解氧合格。

要保證備用泵的備用狀態(tài)，適當(dāng)調(diào)小兩臺備用給水泵的密封水量，運行一段時間，發(fā)現(xiàn)高壓給水的溶解氧從30μg/L降至20μg/L，初步斷定給水溶解氧超標(biāo)是由于給水泵密封水帶入系統(tǒng)，此部分水未經(jīng)除氧造成給水溶解氧超標(biāo)。

3 解決方案

3.1 運行中措施

在機(jī)組未停機(jī)前，向給水泵密封水即閉式循環(huán)水投加化學(xué)除氧劑二甲基酮肟，盡可能降低閉式循環(huán)水的溶解氧含量，保證機(jī)組正常運行。

3.2 停機(jī)檢修設(shè)備改造方案

3.2.1 更改凝結(jié)水取樣點位置，使取樣點距離加藥點達(dá)到3m以上，保證凝結(jié)水取樣具有代表性。

3.2.2 從軸封加熱器入口母管引一路凝結(jié)水，接至給水泵密封水母管上，加裝一閥門。將給水泵密封水改為兩路：一路除鹽水，機(jī)組啟動時用；一路凝結(jié)水，機(jī)組啟動后切換為凝結(jié)水，避免未經(jīng)除氧的除鹽水進(jìn)入給水系統(tǒng)。

3.2.3 除氧器出水總管加裝取樣點，以便監(jiān)測除氧器出水溶解氧的含量。

4 改造效果

2011年6月9日CCPP機(jī)組投產(chǎn)后第一次停機(jī)檢修，改造項目得以實施。6月12日啟機(jī)，測定高壓給水溶解氧含量小于5μg/L，給水溶解氧超標(biāo)問題得到徹底解決。

5 結(jié)束語

在火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，水與蒸汽均含有一定雜質(zhì)，如果雜質(zhì)含量在允許范圍內(nèi)，則不會影響設(shè)備的運行。當(dāng)超過允許標(biāo)準(zhǔn)時，將會引起熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢或積鹽。如凝汽器泄漏造成的水冷壁管結(jié)垢爆破；蒸汽質(zhì)量不合格導(dǎo)致的過熱器管積鹽超溫爆破；鍋爐給水氧含量高造成的省煤器管與爐管腐蝕泄漏。只有將各項水汽指標(biāo)控制在允許范圍內(nèi)，才能保證熱力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

[1]施燮鈞,王蒙聚,肖作善.熱力發(fā)電廠水處理[M].北京:中國電力出版社.1998.

[2]竇照英.化學(xué)診斷技術(shù)[M].北京:水利電力出版社 .1990.

[3]火力發(fā)電廠水汽試驗方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程匯編[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2004.