600MW超臨界機組凝結水溶解氧超標處理

李明,張建國,劉冠軍

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.大唐湘潭發(fā)電有限責任公司，湖南湘潭411102)

600MW超臨界機組凝結水溶解氧超標處理

李明1,張建國2,劉冠軍2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.大唐湘潭發(fā)電有限責任公司，湖南湘潭411102)

Treatment of overproof dissolved oxygen in condensated water for 600MW supercritical unit

對600MW超臨界機組凝結水溶解氧超標問題進行綜合分析和處理，解決凝結水溶解氧超標這一長時間困擾安全生產(chǎn)的難題，為處理凝結水溶解氧超標的問題提供新的思路。

凝結水；溶解氧；機械密封；密封水

火電廠機組凝結水溶解氧是化學監(jiān)督的主要指標之一。隨著大機組參數(shù)的提高,無論是對熱力循環(huán)的工作介質(zhì)的品質(zhì)還是對凝結水水質(zhì)要求也逐步提高,凝結水溶解氧大幅度超標或者長期不合格,會加速凝結水管道及設備的腐蝕。機組正常運行中,凝汽器在正常真空狀態(tài)下,凝結水溶解氧應該是合格的。600MW超臨界機組凝結水溶解氧的合格標準為＜20μg/L,給水溶解氧的合格標準為＜7μg/L。但由于機組運行中凝汽器真空系統(tǒng)不可避免地存在泄漏、機組補水系統(tǒng)及疏水系統(tǒng)設計不合理等多方面問題,導致許多運行機組凝結水溶解氧超標,嚴重影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行〔1－2〕。

1 凝結水溶解氧超標的危害〔3〕

1.1 腐蝕設備,縮短設備使用壽命

當溶解氧較高的凝結水進入回熱系統(tǒng)及其附屬管道時,水中氧與金屬部件形成原電池,使金屬部件產(chǎn)生電化學腐蝕,使各設備的使用壽命受到影響,降低其運行可靠性。甚至發(fā)生鍋爐爆管等事故,嚴重威脅機組的安全、經(jīng)濟運行。

1.2 降低回熱設備的換熱效率

在汽輪機回熱系統(tǒng)中的換熱器都是表面式換熱器,設備的腐蝕產(chǎn)物附著在換熱面上,形成疏松的附著層,同時,凝結水溶解氧過高會使換熱面上形成一層薄膜,使換熱熱阻增大、傳熱惡化,從而降低回熱效率。

2 凝結水溶解氧超標情況

某公司3號,4號機組于2006年投產(chǎn)。汽輪機為上海汽輪機廠生產(chǎn)的N600－24.2/566/566,每臺機組配套2臺50%容量汽動給水泵和1臺30%電動給水泵,給水泵為機械密封型式；每臺機組配套2臺100%容量凝結水泵,凝結水泵為機械密封方式；低加疏水逐級自流至凝汽器。2臺機組在2012年10月啟動帶負荷后出現(xiàn)凝結水溶解氧超標的問題,凝結水溶解氧含量為50～65μg/L,因除氧效果不理想,除氧器出口的給水溶解氧在20μg/L左右,溶解氧嚴重超標。經(jīng)對凝結水泵入口負壓系統(tǒng)全面查漏處理后溶解氧略有下降,但一直未能有效解決問題。

3 問題排查

經(jīng)對凝結水負壓系統(tǒng)的全面檢查和消缺,基本排除負壓系統(tǒng)泄漏導致凝結水溶解氧超標的可能,應為外來系統(tǒng)的水源進入了凝結水系統(tǒng)〔4〕。

凝結水泵機械密封為2級密封型式,一級密封在頂端,密封水源為閉式水 (一進一出)；二級密封在下部,密封水源為凝結水和閉式水可互切(只進不出,直接排入凝泵水側)。結構圖見圖1〔5〕。

3.1 3號機凝結水泵系統(tǒng)的檢查

對3號機凝結水泵機械密封的密封水進行了檢查試驗,在凝結水泵機械密封的二級密封水已完全切換到凝結水后,考慮到機組處于運行狀態(tài),先關閉備用凝結水泵機械密封一級密封水 (閉式水),試驗時間約1 h。試驗期間發(fā)現(xiàn)閉式水箱的補水量有明顯減小,而且凝結水含氧量明顯下降。變化趨勢見圖2。

試驗期間在負荷基本穩(wěn)定的情況下凝結水含氧量下降20μg/L左右,試驗數(shù)據(jù)記錄見表1。

3.2 4號機凝結水泵系統(tǒng)的檢查

采用3號機同樣的方法對4號機凝結水泵機械密封的密封水進行了試驗,考慮到機組處于運行狀態(tài),也只進行了關閉備用凝結水泵機械密封一級密封水源的試驗,試驗時間約1 h。試驗期間發(fā)現(xiàn)閉式水箱的補水量沒有明顯減小,凝結水含氧量也無明顯變化。通過反復試驗和觀察,發(fā)現(xiàn)凝結水含氧量的整體變化趨勢與閉式水箱的補水量趨勢一致,圖3深色部分為凝結水含氧量趨勢,淺色部分為閉式水箱補水量趨勢。

4 原因分析

4.1 3號機凝結水溶解氧超標的原因

從圖2和表1可以分析確定3號機凝結水含氧量高的原因為凝結水泵系統(tǒng)漏入了閉式水,漏點是凝結水泵機械密封的密封水。3號機備用凝泵二級密封水壓力過低,造成一級密封的閉式水串過二級密封沿平衡室、平衡管進入凝結水泵入口段,本身含氧量較高的閉式水進入凝泵入口段,造成凝結水含氧量過高。退出備用凝結水泵機械密封的二級密封水后凝結水溶解氧能降低20μg/L左右,剩余15 μg/L左右也基本可確定主要為運行凝結水泵機械密封一級密封的閉式水串過二級密封進入凝結水〔5〕。

4.2 4號機凝結水溶解氧超標的原因

從圖3分析也可以確定4號機凝結水含氧量高的原因為凝結水泵系統(tǒng)漏入了閉式水,漏點也是凝結水泵機械密封的密封水。因之前通過試驗已排除了備用凝結水泵一級密封水串入凝結水系統(tǒng)的影響,因此基本可斷定運行凝結水泵的一級密封水串過二級密封沿平衡室、平衡管進入凝結水泵入口段,本身含氧量較高的閉式水進入凝泵入口段,造成凝結水含氧量過高〔4〕。

4.3 凝結水泵機械密封內(nèi)漏原因分析

凝結水泵機械密封二級密封水壓力正常值應能達到0.6～0.8 MPa,而3號機凝結水泵只能達到0.18MPa,4號機組凝結水泵也只能達到0.3MPa,原因為凝結水泵機械密封局部變形引起裝配間隙異常增大,導致二級密封水通往凝結水泵平衡室的通道過大,一級密封水串流將密封水泄壓。

5 問題處理及效果

由于機組處于運行狀態(tài),不具備凝結水泵機械密封檢修的條件,不能徹底將問題消除,因此只能采取其他辦法進行處理。經(jīng)對系統(tǒng)進行分析后,決定利用閉式水箱現(xiàn)有的2路補充水源——除鹽水和凝結水進行切換試驗,將閉式水箱的補水由除鹽水切換至凝結水后可以有效降低閉式水系統(tǒng)本身的含氧量。但由于系統(tǒng)設計的原因,閉式水箱的補水由除鹽水切換至凝結水后將會中斷內(nèi)冷水箱的除鹽水補水,因此切換之前對內(nèi)冷水箱的補水管路進行了改造,以進一步完善補水系統(tǒng)管路。

對2臺600MW機組內(nèi)冷水箱補水管路進行改進后,分別將2臺機組閉式水箱補充水源由除鹽水切換至凝結水,以減小通過凝結水泵機械密封串入凝結水系統(tǒng)的閉式水本身的溶解氧含量,切換后凝結水含氧量逐漸下降至合格水平。3號機和4號機閉式水箱水源由除鹽水切換至凝結水后凝結水溶解氧變化情況見圖5、圖6。

改造后,2臺600MW機組凝結水及給水溶解氧指標正常,再未出現(xiàn)超標現(xiàn)象,數(shù)據(jù)如表2:

6 結論

對600MW機組凝結水及給水溶解氧超標問題進行分析和處理后,發(fā)現(xiàn)造成問題的主要原因為凝結水泵機械密封體的密封水串入了凝結水系統(tǒng),并在機組運行狀態(tài)不具備凝結水泵機械密封檢修的情況下,采取最簡潔有效的方式解決了凝結水及給水溶解氧超標的問題,為處理凝結水溶解氧超標的問題提供了新的思路。

〔1〕胡念孫.汽輪機設備及系統(tǒng) 〔M〕.北京:中國電力出版社,2006.

〔2〕DL/T 561—1995火力發(fā)電廠汽化學監(jiān)督導則 〔S〕.北京:中國電力出版社,1995.

〔3〕席洪藻.汽輪機設備及運行 〔M〕.北京:水利電力出版社,1988.

〔4〕DL/T 932—2005凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護導則 〔S〕.北京:中國電力出版社,2005.

〔5〕沈陽水泵廠.10LDTN－7PJ凝結水泵說明書 〔R〕.

TK264.1

B

1008-0198(2014)01-0060-03

李明(1973),男,漢族,湖南岳陽人,高級工程師,長期從事汽輪機調(diào)試、節(jié)能優(yōu)化等相關技術研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.01.020

2013-04-03 改回日期:2013-05-22