火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全運行分析

涂孝飛，唐曉輝，張建鵬

（華北電力科學研究院（西安）有限公司，西安 710065）

火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全運行分析

涂孝飛，唐曉輝，張建鵬

（華北電力科學研究院（西安）有限公司，西安 710065）

針對火力發(fā)電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出現(xiàn)的安全事故，以及目前存在的共性安全隱患進行了分析，提出了相應的改進措施，實施后可保證凝結(jié)水精處理系統(tǒng)長期、安全、有效、經(jīng)濟運行。

火電機組；凝結(jié)水精處理；安全事故；運行分析

0 引言

按照DL／T 5068—2006《火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程》［1］規(guī)定，由亞臨界、超臨界及以上鍋爐供汽的汽輪機組，其凝結(jié)水宜全部進行精處理。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)能夠徹底去除凝結(jié)水中的各種鹽分、膠體硅、金屬氧化物、懸浮物、腐蝕產(chǎn)物等雜質(zhì)，保證給水的高純度，從而降低熱力設備腐蝕、結(jié)垢、積鹽［2］。在火力發(fā)電廠中，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)位于凝結(jié)水泵和低壓加熱器之間，精處理系統(tǒng)發(fā)生斷水、跑水及其他事故，都可能影響整個機組的安全、穩(wěn)定運行。所以，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全運行，是火力發(fā)電機組安全運行的重要前提和保障。

1 運行安全事故和隱患

火力發(fā)電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行期間，時有運行人員誤操作高速混床系統(tǒng)閥門，導致中壓凝結(jié)水進入低壓樹脂輸送管道系統(tǒng)，造成樹脂輸送管道破裂而使大量樹脂泄漏、精處理旁路電動門拒動而使機組斷水、前置（粉末樹脂）過濾器濾元損壞、離子交換器水帽損壞等事故。下面結(jié)合近幾年國內(nèi)火力發(fā)電廠發(fā)生的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全事故案例，對凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在設計、運行操作方面存在的安全問題進行分析。

1.1 樹脂泄漏

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)常見的安全事故為高速混床、陰陽分床、前置陽床等離子交換器發(fā)生樹脂泄漏，這些事故會給電廠造成較大的經(jīng)濟損失。精處理離子交換器系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，運行時壓力為3.0～4.0MPa，再生系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，最大僅能承壓0.8MPa，中、低壓系統(tǒng)通過沖洗水管和樹脂輸送管進行連接，若中、低壓系統(tǒng)壓力出現(xiàn)互竄，極易出現(xiàn)樹脂泄漏事故。某電廠＃1，＃2機組在3年時間里連續(xù)出現(xiàn)了4起中、低壓系統(tǒng)壓力互竄造成樹脂泄漏的安全事故，具體見表1。

1.2 機組斷水

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)串聯(lián)在機組的凝結(jié)水系統(tǒng)中，若凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會出現(xiàn)凝結(jié)水斷流的情況，嚴重影響機組的安全運行。某660MW機組鍋爐吹管階段后期，化學運行人員手動退出運行中的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，集控運行人員隨即發(fā)現(xiàn)除氧器水位快速下降，除氧器補水流量為零，隨后因除氧器水位低聯(lián)停給水泵，直接造成鍋爐主燃料跳閘（MFT）。隨后檢查發(fā)現(xiàn)，化學運行人員手動退出凝結(jié)水精處理系統(tǒng)時，未能先開精處理旁路，直接退精處理系統(tǒng)導致機組凝結(jié)水系統(tǒng)斷流，從而造成機組斷水而引發(fā)MFT事故。

表1 某電廠＃1，＃2機組高速混床樹脂泄漏安全事故案例

1.3 過濾器濾元損壞

某330MW直接空冷機組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設計為粉末樹脂過濾器系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 粉末樹脂過濾器結(jié)構(gòu)圖

粉末樹脂過濾器作為機組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)時，需要在其濾元（如圖2所示）表面聚丙烯纖維上鋪抹一層樹脂粉和纖維粉，對凝結(jié)水進行除鹽和除鐵。由于鋪抹樹脂粉和纖維粉的原因，該過濾器濾元的運行負荷較常規(guī)的前置過濾器濾元大，安裝工藝要求也較高。該廠過濾器濾元在安裝階段未按廠家指導進行正確安裝，在濾元頂部用壓條對濾元進行固定階段，未使用專用工具。在該粉末樹脂過濾器鋪抹投運后，初期過濾器內(nèi)部有輕微聲響，運行3 d后能清晰聽見過濾器內(nèi)部濾元晃動的聲響，立即停運過濾器，拆人孔進行檢查，發(fā)現(xiàn)有2根濾元從頂部斷裂，過濾器濾元損壞。

圖2 粉末樹脂過濾器濾元

1.4 水帽損壞

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行期間，凝結(jié)水泵突然啟、停都會對系統(tǒng)設備產(chǎn)生重大影響，特別是對高速混床（如圖3所示）進出口水帽產(chǎn)生沖擊。凝結(jié)水泵突然跳閘，導致凝結(jié)水系統(tǒng)突然失壓，若凝結(jié)水泵出口逆止閥不嚴，就會導致水倒流進入凝汽器，從而對混床下部水帽有一定壓力沖擊而導致水帽變形或損壞；凝結(jié)水泵突然啟動、壓力劇烈波動且高速混床在投運狀態(tài)時，瞬間的壓力沖擊可能造成床體內(nèi)部隔板變形、水帽損壞，從而導致樹脂泄漏；高速混床失效樹脂輸出時，壓縮空氣罐出口減壓閥調(diào)整不當，造成汽水混合輸送樹脂時壓縮空氣壓力過大，也會導致水帽損壞。

圖3 高速混床結(jié)構(gòu)

某330MW空冷機組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用高速混床“裸床”形式，高速混床失效樹脂通過壓縮空氣輸送至再生系統(tǒng)。壓縮空氣來自精處理壓縮空氣罐，出口設計有減壓閥，但未能合理調(diào)整，導致輸送樹脂時壓力維持在0.7MPa左右，在傳輸樹脂過程中將混床出水隔板沖擊變形，并導致水帽變形，水帽上面3個鉚釘有2個脫落，造成大量樹脂泄漏進入樹脂捕捉器，幸虧發(fā)現(xiàn)及時，樹脂未擴散進入熱力系統(tǒng)。

2 安全事故原因分析

綜合分析上述凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出現(xiàn)的樹脂泄漏、機組凝結(jié)水斷流、粉末樹脂過濾器濾元損壞、高速混床水帽損壞等安全事故和隱患，主要的事故原因如下。

2.1 運行人員安全意識薄弱

表1中4起事故均是運行人員安全意識薄弱造成的。在缺乏安全意識的情況下出現(xiàn)誤操作、監(jiān)視不到位以及安全事故出現(xiàn)后未及時弄清事故原因就進行再次操作，造成事故擴大；更為嚴重的是，運行人員安全意識淡薄，不能按照運行規(guī)程正確運行凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。

2.2 機組運行人員溝通不佳

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)通常都由自己的DCS或可編程控制器（PLC）進行控制，并由電廠輔控運行人員運行，而機組凝結(jié)水泵的正常、聯(lián)鎖啟停則由電廠集控運行人員控制。按照目前電廠輔控、集控管理及運行情況，集控與輔控運行人員在機組正常運行期間缺乏必要的溝通，更為嚴重的是在機組出現(xiàn)異常時，未能統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)處理。

2.3 設備未定期進行檢查和校驗

凝結(jié)水泵出口逆止閥嚴密性以及精處理系統(tǒng)管道安全閥、閥門動作情況都未定期檢查和校驗，導致系統(tǒng)存在一定的安全隱患［3］。出口逆止閥閥芯不嚴，可能導致凝結(jié)水從離子交換器出水裝置逆流回排汽裝置，導致出水水帽損壞；精處理系統(tǒng)的安全閥、閥門動作情況都應進行定期檢查和校驗，保證樹脂傳輸過程中不出現(xiàn)安全閥誤動而導致樹脂泄漏的情況。

2.4 控制系統(tǒng)及聯(lián)鎖保護邏輯不完善

由于電廠管理制度不合理，凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)（DCS或PLC）缺乏專業(yè)人員維護，導致其運行的穩(wěn)定性不高，從而出現(xiàn)閥門、設備時有異常動作且找不到原因的情況，安全隱患極大；另外，精處理系統(tǒng)聯(lián)鎖保護邏輯沒有正式的邏輯圖，通常都是在機組調(diào)試期間由設備廠家、調(diào)試人員給定常規(guī)聯(lián)鎖保護邏輯（精處理超進水壓力、精處理超進出水壓差、精處理超進水溫度等），未能給出防止凝結(jié)水中低壓系統(tǒng)互串的聯(lián)鎖保護、設備互鎖保護邏輯［4-5］。

2.5 精處理系統(tǒng)設計缺陷

系統(tǒng)設計缺陷必然給精處理系統(tǒng)的運行帶來安全隱患。例如，羅茨風機出口未設計冷卻水，高溫空氣時常擦洗樹脂，造成樹脂破碎、使用壽命縮短；樹脂傳輸管道上的安全閥未能設計篩網(wǎng)，傳脂過程超壓時，樹脂直接外漏；樹脂捕捉器濾元縫隙過大，不能起到正常捕捉樹脂的作用，樹脂隨凝結(jié)水進入熱力系統(tǒng)，樹脂受熱高溫分解，造成機組酸性腐蝕。這些都是現(xiàn)場極為常見的設計缺陷，但都未引起重視，安全隱患極大。

3 改進措施

3.1 加強運行人員安全、技術、溝通培訓

加強值班員安全意識培訓，實際運行中的異常情況應做好詳細記錄；設備出現(xiàn)異常時，應正確分析后再進行后續(xù)操作，并且執(zhí)行操作中有人監(jiān)護的規(guī)定；應按照運行規(guī)程對相應的設備進行定期檢查和校驗，保證設備運行良好、有效，同時降低精處理系統(tǒng)運行的安全隱患；精處理系統(tǒng)啟動、運行、停止時，監(jiān)視好設備運行參數(shù)，若有異常，輔控和集控運行人員要及時溝通處理。

3.2 完善控制系統(tǒng)聯(lián)鎖保護

對于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，專業(yè)人員應定期對其進行維護，同時完善系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護，增加防止凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中低壓系統(tǒng)互竄聯(lián)鎖保護。即凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設備進水升壓閥、進水閥、出水閥任一閥的關反饋不在時，低壓系統(tǒng)閥門無開允許；同樣，低壓系統(tǒng)任一閥門關反饋不在時，中壓系統(tǒng)閥門無開允許。另外，對于性質(zhì)相同的閥門（如混床進脂閥、出脂閥、再循環(huán)閥），程序互鎖成只能開啟其一；精處理旁路電動門失去控制電源時，閥門全開，失去動力電源時，保持原狀態(tài)［6-7］。

3.3 精處理系統(tǒng)技術改造

火力發(fā)電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在設計階段存在的設計缺陷，給系統(tǒng)運行帶來了極大的安全隱患。對于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)存在的樹脂捕捉器濾元間隙過大、羅茨風機出口管無冷卻水、控制系統(tǒng)無冗余、再生堿液無溫度測點等設計缺陷，建議電廠在機組檢修期間進行技術改造，從根本上消除安全隱患。

4 結(jié)束語

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行是火力發(fā)電廠機組正常、安全、經(jīng)濟運行的重要前提和保障。充分借鑒各電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出現(xiàn)的安全事故，

結(jié)合本廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的實際情況，做好事故隱患的分析并提出相應的改進措施，保證凝結(jié)水精處理系統(tǒng)長期、安全、經(jīng)濟運行。

［1］DL／T 5068—2006火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程［S］.

［2］葉兵.凝結(jié)水精處理安全運行探討［J］.湖南農(nóng)機，2012，39（9）：71-72.

［3］王敏.600MW機組凝結(jié)水經(jīng)處理運行中存在問題［J］.科技與生活，2010，10（3）：84.

［4］范曄暉.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)改造［J］.華電技術，2010，32（1）：8-9.

［5］耿衛(wèi)眾，郝相俊.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)改造［J］.華電技術，2012，34（10）：52-54.

［6］楊濤，吳培瑛，薛昌剛，等.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)調(diào)試中的問題及處理措施［J］.華電技術，2013，35（3）：1-2.

［7］范曄暉.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)無凝結(jié)水補水箱時的運行方式分析［J］.華電技術，2013，35（3）：8-8.

（本文責編：白銀雷）

TM 621.6

：B

：1674-1951（2015）06-0066-03

涂孝飛（1987—），男，重慶人，助理工程師，從事電廠化學及基建調(diào)試方面的工作（E-mail：tuxiaofei_2007＠126. com）。

2015-01-27；

2015-05-08