直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的分析和治理

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，水資源短缺制約社會(huì)發(fā)展的問題日益凸顯，直接空冷發(fā)電機(jī)組越來越受到人們的重視。在直接空冷機(jī)組的正常運(yùn)行中，由于凝結(jié)水過冷度變化、冬季供熱時(shí)除鹽水補(bǔ)水量影響、空冷系統(tǒng)面積龐大、系統(tǒng)泄漏點(diǎn)多等因素的影響，機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)極其嚴(yán)重。通過對(duì)直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)進(jìn)行具體的分析和探討，給出了有效的治理措施。

關(guān)鍵詞：直接空冷機(jī)組；溶氧超標(biāo)；分析；治理

中圖分類號(hào)：TK264.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）02-0044-02

1 概述

某電廠300 MW直接空冷機(jī)組由上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)為CZK300-16.7/0.343/538/538亞臨界、單軸、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式空冷機(jī)組。設(shè)計(jì)最高滿發(fā)背壓為34 kPa，額定冷凝工況熱耗8 212.2 kJ/kW·h，采暖供熱抽汽壓力范圍為0.25～0.7 MPa，可調(diào)整最大采暖抽汽壓力0.4 MPa，可調(diào)整最大采暖抽汽量600 t/h。

空冷島散熱器分三列布置，每列散熱器每組換熱單元是由單排管和ALEX換熱管束組成。翅片管橫截面尺寸為219 mm×19 mm，管壁厚度1.5 mm，扁平形狀，表面鍍鋁翅片鋼制管。管束長(zhǎng)度10 000 mm，管束寬度2 220 mm，采用順流、逆流防凍布置設(shè)計(jì)?？绽鋶u每列安裝10臺(tái)直徑為8 910 mm的軸流變速風(fēng)機(jī)，空冷島高度為34 m，翅片管迎風(fēng)面積為6 659 m2，翅片總面積為820 633 m2。

2 凝結(jié)水溶氧超標(biāo)對(duì)汽輪機(jī)組的危害

根據(jù)電力技術(shù)監(jiān)督的規(guī)定要求，亞臨界（15.7～18.3 MPa）汽輪發(fā)電機(jī)組的凝結(jié)水溶氧含量<30 ug/L。過大的凝結(jié)水含氧量會(huì)對(duì)機(jī)組熱力設(shè)備造成危害，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其危害歸納起來有兩個(gè)方面：縮短了發(fā)電設(shè)備的使用壽命，降低了機(jī)組凝結(jié)水回?zé)嵫h(huán)設(shè)備（機(jī)組的高加、低加、除氧器）的換熱效率。

3 某廠300 MW直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧現(xiàn)狀調(diào)查

由于凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題、面積龐大、系統(tǒng)漏點(diǎn)等原因，機(jī)組自發(fā)電投產(chǎn)以來，凝結(jié)水溶氧量一直居高不下，遠(yuǎn)超電力技術(shù)監(jiān)督的規(guī)定要求。

具體監(jiān)督統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1和表2 所示。

表1 2008年10#和11#機(jī)組凝結(jié)水溶氧統(tǒng)計(jì)表（單位：?g/L）

名稱 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度

10#機(jī) 324.6 236 265.96 296.3

11#機(jī) 280.8 210.25 169.68 177

表2 2009年10#和11#機(jī)組凝結(jié)水溶氧統(tǒng)計(jì)表（單位：?g/L）

名稱 第一季度 第二季度 第三季度

10#機(jī) 160.25 137.98 170.2

11#機(jī) 104.96 62.8 71.74

4 某電廠凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的具體原因

直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的原因有很多，治理起來難度很大。下面就某電廠300 MW直接空冷機(jī)組目前的設(shè)備現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，得出導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的原因主要有：①空冷機(jī)組凝結(jié)水的過冷度大；②機(jī)組真空（空冷裝置）的嚴(yán)密性對(duì)凝結(jié)水溶氧的影響；③凝結(jié)水補(bǔ)充水對(duì)凝結(jié)水溶氧的影響（尤其是供暖季節(jié)，大量補(bǔ)充凝結(jié)水對(duì)凝結(jié)水溶氧的影響）；④原機(jī)組排汽裝置設(shè)計(jì)不合理（排汽裝置內(nèi)部沒有設(shè)計(jì)加裝凝結(jié)水除氧裝置）。

5 治理凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的有效措施

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)是一個(gè)綜合、復(fù)雜的問題，通過上面具體的分析，我們得出，要想解決某電廠凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，就需要逐一對(duì)以上各影響因素進(jìn)行有效控制。

5.1 加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的培訓(xùn)

在具體的改進(jìn)措施中，要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的培訓(xùn)工作，告訴他們?cè)跈C(jī)器運(yùn)行中，要有效地調(diào)整空冷風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，將凝結(jié)水的過冷度控制在1 ℃以下。

5.2 對(duì)空冷島進(jìn)行檢查

定期進(jìn)行空冷島的氦檢測(cè)工作，做好真空查漏工作，并及時(shí)進(jìn)行空冷島設(shè)備堵漏。

5.3 加強(qiáng)機(jī)組設(shè)備治理工作

增強(qiáng)對(duì)機(jī)組設(shè)備跑、冒、滴、漏的治理，盡力降低供暖季凝結(jié)水的補(bǔ)水量。

5.4 進(jìn)行設(shè)備改造升級(jí)

5.4.1 改進(jìn)除鹽水補(bǔ)水方式

原機(jī)組除鹽水補(bǔ)水方式設(shè)計(jì)不合理。排氣裝置內(nèi)補(bǔ)水噴嘴及其布局設(shè)置不合理，原噴嘴是直接在直徑159 mm、長(zhǎng)4 m的管道上打直徑為10 mm的孔，而且補(bǔ)水位置是在6.3 m的位置，噴出的水柱基本達(dá)不到除氧條件。為了解決10#和11#機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，利用大修機(jī)組的機(jī)會(huì)，可改進(jìn)除鹽水補(bǔ)水效果，具體實(shí)施措施如下。

由某電力節(jié)能設(shè)備有限公司負(fù)責(zé)，對(duì)電廠10#和11#機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行改造，把除鹽水補(bǔ)水管位置抬高，并安裝了一套“空冷機(jī)組科學(xué)補(bǔ)水真空除氧裝置”。將原化學(xué)補(bǔ)水管上進(jìn)入凝結(jié)水箱的大噴頭改為機(jī)械旋流霧化噴嘴。機(jī)械旋流霧化噴嘴數(shù)量的確定：噴嘴在不排除壓力損失和阻力的理想狀態(tài)下的流量為2 t/h或3 t/h，噴嘴的具體數(shù)量和安裝分配情況如下。

第一組：1，2單元18個(gè)噴嘴×2 t/h；第二組：3，4單元18個(gè)噴嘴×2 t/h；第三組：5單元10個(gè)噴嘴×3 t/h。所以，該型補(bǔ)水裝置最佳出力為102 t/h，總共安裝了46個(gè)噴嘴。

噴嘴原理：補(bǔ)水噴嘴選用小流量空心錐扇形噴嘴（噴嘴的材質(zhì)選用1Cr18Ni9Ti），通過對(duì)多噴嘴集管的相鄰噴霧之間排序的合理疊加，形成整個(gè)噴霧斷面上噴射均勻的效果，傳熱介質(zhì)充分，且有利于氣體的析出。

該裝置設(shè)計(jì)參數(shù)是：補(bǔ)水工作壓力0.7 MPa ，補(bǔ)水溫度30 ℃，補(bǔ)水量100 t/h。

具體改造如圖1所示。

5.4.2 加裝凝結(jié)水除氧器

在空冷島至排汽裝置的凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水除氧器，可以有效地除去凝結(jié)水中的氧。目前，空冷島冷凝后的凝結(jié)水直接返回到排汽裝置底部，凝結(jié)水得不到除氧處理，這就使得凝結(jié)水中的溶氧不能排出。所以，建議對(duì)空冷機(jī)組的排汽裝置進(jìn)行改造，具體方案是：①根據(jù)空冷機(jī)組排汽量大、排汽溫度較高的特點(diǎn)，將排汽裝置內(nèi)高度在2.7～6.7 m范圍內(nèi)直徑為76 mm的鋼管支撐拉筋改為直徑為76 mm的不銹鋼管，并且把各拉筋管聯(lián)通，形成多層管網(wǎng)，并在管網(wǎng)上均布安裝450個(gè)機(jī)械旋流霧化噴嘴；②將空冷島冷凝后的凝結(jié)水由原來的兩路直排排汽裝置，改為：一路與改裝后的拉筋管網(wǎng)連接，使凝結(jié)水靠本身超過30 m的靜水壓力從噴嘴噴出，與機(jī)組排汽進(jìn)行充分的熱交換，達(dá)到排汽壓力下的飽和溫度，從而析出凝結(jié)水中的氧氣；另一路保持直排排汽裝置，不過要在進(jìn)入排汽裝置之前的管道上加裝電動(dòng)調(diào)整門，即在負(fù)荷大、凝結(jié)水流量大、噴嘴滿足不了實(shí)際的情況下，利用電動(dòng)調(diào)整門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證機(jī)組運(yùn)行的可調(diào)性。具體改造方案如圖2所示。

經(jīng)過上述系統(tǒng)改造后，10#和11#機(jī)組凝結(jié)水溶氧在非供熱期間控制在≤30μg/L；在供熱季節(jié)，凝結(jié)水溶氧控制在50～60 μg/L（這是由于季節(jié)補(bǔ)水量增大引起的）。由此，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題得到明顯改善。

圖2 空冷島至排汽裝置的凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水除氧器示意圖

6 結(jié)束語

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)是由多種復(fù)雜的綜合因素形成的，它給機(jī)組設(shè)備帶來很大的危害，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。我們要提高設(shè)備的優(yōu)良率，優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行方式，完善設(shè)備設(shè)計(jì)并進(jìn)行改造升級(jí)，這樣才能有效降低機(jī)組的凝結(jié)水溶氧含量。

————————

作者簡(jiǎn)介：李小明（1972—），男，技術(shù)服務(wù)部高級(jí)主管，助理工程師，多年從事發(fā)電廠運(yùn)行和設(shè)備管理工作。

〔編輯：曹月〕

Analysis of Direct Air Cooling Unit Condensate of Dissolved Oxygen and Excessive Governance

Li Xiaoming

Abstract： With the progress and development of society， social development， water scarcity constraints become increasingly prominent， direct air-cooled generators more and more peoples attention. In the normal operation of direct air cooling unit， because condensate subcooling changes， in addition to effects of salt water up affected area of the huge air-cooling system， system leakage points such factors as the winter heating， excessive oxygen unit condensate extremely serious. Through the direct air cooling unit condensate dissolved oxygen exceeded specific analysis and discussion are given effective control measures.

Key words： direct air cooling unit； oxygen exceeded； analysis； governance

5.4.2 加裝凝結(jié)水除氧器

在空冷島至排汽裝置的凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水除氧器，可以有效地除去凝結(jié)水中的氧。目前，空冷島冷凝后的凝結(jié)水直接返回到排汽裝置底部，凝結(jié)水得不到除氧處理，這就使得凝結(jié)水中的溶氧不能排出。所以，建議對(duì)空冷機(jī)組的排汽裝置進(jìn)行改造，具體方案是：①根據(jù)空冷機(jī)組排汽量大、排汽溫度較高的特點(diǎn)，將排汽裝置內(nèi)高度在2.7～6.7 m范圍內(nèi)直徑為76 mm的鋼管支撐拉筋改為直徑為76 mm的不銹鋼管，并且把各拉筋管聯(lián)通，形成多層管網(wǎng)，并在管網(wǎng)上均布安裝450個(gè)機(jī)械旋流霧化噴嘴；②將空冷島冷凝后的凝結(jié)水由原來的兩路直排排汽裝置，改為：一路與改裝后的拉筋管網(wǎng)連接，使凝結(jié)水靠本身超過30 m的靜水壓力從噴嘴噴出，與機(jī)組排汽進(jìn)行充分的熱交換，達(dá)到排汽壓力下的飽和溫度，從而析出凝結(jié)水中的氧氣；另一路保持直排排汽裝置，不過要在進(jìn)入排汽裝置之前的管道上加裝電動(dòng)調(diào)整門，即在負(fù)荷大、凝結(jié)水流量大、噴嘴滿足不了實(shí)際的情況下，利用電動(dòng)調(diào)整門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證機(jī)組運(yùn)行的可調(diào)性。具體改造方案如圖2所示。

經(jīng)過上述系統(tǒng)改造后，10#和11#機(jī)組凝結(jié)水溶氧在非供熱期間控制在≤30μg/L；在供熱季節(jié)，凝結(jié)水溶氧控制在50～60 μg/L（這是由于季節(jié)補(bǔ)水量增大引起的）。由此，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題得到明顯改善。

圖2 空冷島至排汽裝置的凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水除氧器示意圖

6 結(jié)束語

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)是由多種復(fù)雜的綜合因素形成的，它給機(jī)組設(shè)備帶來很大的危害，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。我們要提高設(shè)備的優(yōu)良率，優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行方式，完善設(shè)備設(shè)計(jì)并進(jìn)行改造升級(jí)，這樣才能有效降低機(jī)組的凝結(jié)水溶氧含量。

————————

作者簡(jiǎn)介：李小明（1972—），男，技術(shù)服務(wù)部高級(jí)主管，助理工程師，多年從事發(fā)電廠運(yùn)行和設(shè)備管理工作。

〔編輯：曹月〕

Analysis of Direct Air Cooling Unit Condensate of Dissolved Oxygen and Excessive Governance

Li Xiaoming

Abstract： With the progress and development of society， social development， water scarcity constraints become increasingly prominent， direct air-cooled generators more and more peoples attention. In the normal operation of direct air cooling unit， because condensate subcooling changes， in addition to effects of salt water up affected area of the huge air-cooling system， system leakage points such factors as the winter heating， excessive oxygen unit condensate extremely serious. Through the direct air cooling unit condensate dissolved oxygen exceeded specific analysis and discussion are given effective control measures.

Key words： direct air cooling unit； oxygen exceeded； analysis； governance

5.4.2 加裝凝結(jié)水除氧器

在空冷島至排汽裝置的凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水除氧器，可以有效地除去凝結(jié)水中的氧。目前，空冷島冷凝后的凝結(jié)水直接返回到排汽裝置底部，凝結(jié)水得不到除氧處理，這就使得凝結(jié)水中的溶氧不能排出。所以，建議對(duì)空冷機(jī)組的排汽裝置進(jìn)行改造，具體方案是：①根據(jù)空冷機(jī)組排汽量大、排汽溫度較高的特點(diǎn)，將排汽裝置內(nèi)高度在2.7～6.7 m范圍內(nèi)直徑為76 mm的鋼管支撐拉筋改為直徑為76 mm的不銹鋼管，并且把各拉筋管聯(lián)通，形成多層管網(wǎng)，并在管網(wǎng)上均布安裝450個(gè)機(jī)械旋流霧化噴嘴；②將空冷島冷凝后的凝結(jié)水由原來的兩路直排排汽裝置，改為：一路與改裝后的拉筋管網(wǎng)連接，使凝結(jié)水靠本身超過30 m的靜水壓力從噴嘴噴出，與機(jī)組排汽進(jìn)行充分的熱交換，達(dá)到排汽壓力下的飽和溫度，從而析出凝結(jié)水中的氧氣；另一路保持直排排汽裝置，不過要在進(jìn)入排汽裝置之前的管道上加裝電動(dòng)調(diào)整門，即在負(fù)荷大、凝結(jié)水流量大、噴嘴滿足不了實(shí)際的情況下，利用電動(dòng)調(diào)整門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證機(jī)組運(yùn)行的可調(diào)性。具體改造方案如圖2所示。

經(jīng)過上述系統(tǒng)改造后，10#和11#機(jī)組凝結(jié)水溶氧在非供熱期間控制在≤30μg/L；在供熱季節(jié)，凝結(jié)水溶氧控制在50～60 μg/L（這是由于季節(jié)補(bǔ)水量增大引起的）。由此，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題得到明顯改善。

圖2 空冷島至排汽裝置的凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水除氧器示意圖

6 結(jié)束語

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)是由多種復(fù)雜的綜合因素形成的，它給機(jī)組設(shè)備帶來很大的危害，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。我們要提高設(shè)備的優(yōu)良率，優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行方式，完善設(shè)備設(shè)計(jì)并進(jìn)行改造升級(jí)，這樣才能有效降低機(jī)組的凝結(jié)水溶氧含量。

————————

作者簡(jiǎn)介：李小明（1972—），男，技術(shù)服務(wù)部高級(jí)主管，助理工程師，多年從事發(fā)電廠運(yùn)行和設(shè)備管理工作。

〔編輯：曹月〕

Analysis of Direct Air Cooling Unit Condensate of Dissolved Oxygen and Excessive Governance

Li Xiaoming

Abstract： With the progress and development of society， social development， water scarcity constraints become increasingly prominent， direct air-cooled generators more and more peoples attention. In the normal operation of direct air cooling unit， because condensate subcooling changes， in addition to effects of salt water up affected area of the huge air-cooling system， system leakage points such factors as the winter heating， excessive oxygen unit condensate extremely serious. Through the direct air cooling unit condensate dissolved oxygen exceeded specific analysis and discussion are given effective control measures.

Key words： direct air cooling unit； oxygen exceeded； analysis； governance