330MW凝汽式汽輪機(jī)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)-因分析及處理

馬玉祥　孫立明　馬耀峰　強(qiáng)玲燕

（華能寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏青銅峽751607）

330MW凝汽式汽輪機(jī)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)-因分析及處理

馬玉祥孫立明馬耀峰強(qiáng)玲燕

（華能寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏青銅峽751607）

在火力發(fā)電廠中，凝結(jié)水溶氧是凝結(jié)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。華能寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司300MW凝汽式機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，該文就負(fù)壓部分不嚴(yán)密漏入空氣、進(jìn)入凝汽器的補(bǔ)水中含有大量氧氣、凝結(jié)水過冷卻、進(jìn)入凝汽器的其它疏水含氧量高、凝結(jié)水溶氧超標(biāo)等多種可能性進(jìn)行分析，找出-因之后，采取在疏水箱上部加裝噴淋降溫裝置等方法，將凝結(jié)水溶氧控制在正常范圍，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

汽輪機(jī)；凝結(jié)水溶氧；超標(biāo)；-因分析；噴淋降溫

在凝汽式發(fā)電機(jī)組中，作為重要附屬設(shè)備的凝汽器，作用之一是去除凝結(jié)于水中的氧氣。凝結(jié)水中的溶氧過大，會(huì)造成凝結(jié)水系統(tǒng)管道及設(shè)備的腐蝕，還能使凝結(jié)水中形成一些氧化鐵離子，這些氧化鐵離子進(jìn)入鍋爐設(shè)備，會(huì)在各受熱面沉積、結(jié)垢，并引起傳熱惡化，甚至發(fā)生爆管等，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行［1］。故此，凝結(jié)水溶氧問題能否處理得當(dāng)是機(jī)組能否安全運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。眾所周知，機(jī)組運(yùn)行中凝結(jié)水含氧量一般不得超過30μg/L［2］，但現(xiàn)實(shí)生活中隨著夏季高峰用電等需求需要機(jī)組容量不斷增大，溶氧數(shù)值超標(biāo)是汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組難以解決的普遍問題之一。本文根據(jù)對華能寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司Ⅱ期#4機(jī)組（為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300MW凝汽式機(jī)組）凝結(jié)水溶氧增大分析案例，對問題發(fā)生的-因進(jìn)行了分析，且作了相應(yīng)處理，不但消除了故障，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)對同類機(jī)組長期安全穩(wěn)定有效運(yùn)行具有可資借鑒的意義。

1　設(shè)備概況

華能寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司Ⅱ期#4機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300—16.7/538/538型亞臨界一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排氣、凝氣式汽輪機(jī)，型號:N-17650-5，型式:單背壓、單殼體、對分雙流程、表面式，冷卻面積為17650m2，冷卻水量為35380T/H，低壓缸安全排放時(shí)汽側(cè)壓力為0.098MPa。設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度為20℃,最高水溫為33℃，循環(huán)水溫升為9.14℃，凝結(jié)水過冷卻度為≤0.5℃，凝汽器出口凝結(jié)水保證氧含量≤25μg/L。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和企業(yè)快速發(fā)展的需要，2013年將機(jī)組增容改造為330MW凝汽式汽輪機(jī)。

2　凝結(jié)水溶氧高對機(jī)組的危害

作為氧化反應(yīng)氧化劑的氧氣，其含量在不需要發(fā)生氧化反應(yīng)的地方是要被嚴(yán)格控制的，尤其是發(fā)電廠中凝結(jié)水、給水、爐水中溶氧的含量更要高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)控方可。凝結(jié)水含氧量過大會(huì)對機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生一系列危害。

2.1降低機(jī)組運(yùn)行的可靠性

含氧量較高的凝結(jié)水通過設(shè)備及其附屬管道時(shí)，會(huì)對這些設(shè)備造成腐蝕。氧與金屬可以形成-電池，使金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，使各輔助設(shè)備的安全性能使用壽命受到影響，從而降低機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

2.2降低換熱設(shè)備的換熱效率

汽輪機(jī)軸封加熱系統(tǒng)采用的是表面式換熱器，設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物附著在換熱面上會(huì)形成疏松的附著層。同時(shí)，凝結(jié)水中含氧過多也會(huì)使換熱面上形成一層薄膜，增加換熱熱阻，降低軸封加熱器的換熱效果。

2.3降低機(jī)組的安全性

給水溶氧超標(biāo)會(huì)加快給水系統(tǒng)設(shè)備及余熱鍋爐設(shè)備腐蝕，影響余熱鍋爐的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行［3］。

3　#4機(jī)凝結(jié)水溶氧高的-因分析過程

本機(jī)組主要采用熱力除氧的方法進(jìn)行除氧，依據(jù)道爾頓提出的氣體分壓力定律，將容器內(nèi)水表面的混合壓力提高到飽和壓力，這樣水中不凝結(jié)氣體的表面分壓力為零，水中氣體就會(huì)全部逸出，通過排空氣系統(tǒng)再將這些氣體排到大氣中。但實(shí)際運(yùn)行中由于種種-因，這樣的方法不能完全將水中的氣體排干凈，還有部分殘留，比如氧的含量，將會(huì)對系統(tǒng)管道產(chǎn)生腐蝕。

2014年3月初，本公司#4機(jī)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，在25μg/L到100μg/L之間波動(dòng)，并且呈現(xiàn)周期性波動(dòng)，而根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)值本公司的凝結(jié)水溶氧≤30 μg/L，該數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了設(shè)計(jì)值。發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)后，運(yùn)行人員從現(xiàn)場實(shí)際出發(fā)，查找、分析可能造成凝結(jié)水溶氧高的-因。

3.1凝結(jié)水負(fù)壓部分不嚴(yán)密可能漏入空氣

因?yàn)楸竟?4機(jī)組是2013年11月剛剛啟動(dòng)運(yùn)行的，在啟動(dòng)前檢修部輔機(jī)班對凝汽器進(jìn)行了灌水查漏，灌水高度達(dá)到了12.6m汽輪機(jī)軸封凹窩處，當(dāng)時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)凝汽器負(fù)壓側(cè)有泄漏現(xiàn)象。汽輪機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)得到的數(shù)值是每分鐘下降0.06KPa，真空系統(tǒng)嚴(yán)密。本次凝結(jié)水溶氧超標(biāo)后，再次對凝結(jié)水負(fù)壓部分進(jìn)行了徹底的檢查，包括檢查凝泵入口門盤根、法蘭，調(diào)整開大凝泵密封水使其處于輕微冒水狀態(tài)，檢查校緊凝汽器A、B側(cè)熱井放水門并檢查閥門盤根、法蘭盤，檢查A、B汽泵、電泵暖泵門負(fù)壓側(cè)法蘭，檢查凝結(jié)水回收水箱至凝汽器進(jìn)水門法蘭，凝汽器補(bǔ)水調(diào)門后截門、旁路門的法蘭、盤根等系統(tǒng)的嚴(yán)密性，并且聯(lián)系檢修部輔機(jī)班將上述閥門盤根、法蘭盤連接處全部用黃油涂抹，處理后經(jīng)觀察凝結(jié)水溶氧無變化，排除了該系統(tǒng)有空氣漏入的可能性。

3.2進(jìn)入凝汽器的補(bǔ)水中可能含有大量氧氣

凝汽器補(bǔ)水正常采用的是500T除鹽水箱補(bǔ)水，500T儲水箱房間布置了暖氣，冬季室內(nèi)溫度在28℃左右，排除了凝汽器補(bǔ)水溫度太低導(dǎo)致補(bǔ)水中溶氧突增的可能性。并且本公司的凝汽器補(bǔ)水采用噴淋加旁路的運(yùn)行方式，正常運(yùn)行中采用凝汽器噴淋補(bǔ)水的方式，此路在凝汽器內(nèi)部設(shè)有噴淋設(shè)備，除鹽水在進(jìn)入凝汽器后以散霧狀噴入，此方法有利于除鹽水中的氧氣直接從水中分離出來，連帶凝汽器內(nèi)其他不凝結(jié)氣體一起被真空泵抽走，排到大氣中。在分析判斷凝結(jié)水溶氧高的過程中凝汽器一直采用噴淋補(bǔ)水，系統(tǒng)無變化。

還有一種情況是凝汽器突然大量補(bǔ)水，大量的除鹽水進(jìn)入凝汽器，水中部分氧氣來不及分離出來，直接進(jìn)入凝結(jié)水中造成溶氧超標(biāo)。但運(yùn)行中凝汽器補(bǔ)水一直比較均衡，未有明顯變化。其運(yùn)行情況如圖1所示，因此該因素可以排除。

圖1　凝結(jié)水系統(tǒng)補(bǔ)水運(yùn)行圖

3.3凝結(jié)水可能過冷卻

跟之前溶氧正常時(shí)比較，循環(huán)水量正常，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式?jīng)]有發(fā)生變化。凝汽器水位一直保持在《汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定的775mm到825mm之間運(yùn)行［4］，并且調(diào)整凝汽器水位凝結(jié)水溶氧沒有變化。

3.4進(jìn)入凝汽器的其它疏水可能含氧量高

本公司#4汽輪機(jī)凝汽器所收集的其他疏水主要有兩條線路，一條線路是鍋爐暖風(fēng)器疏水（冬季為了提高進(jìn)入空預(yù)器的一二次風(fēng)溫，降低冷空氣對空預(yù)器的低溫腐蝕，特在進(jìn)入空預(yù)器前的一二次風(fēng)管道上加裝了暖風(fēng)器，暖風(fēng)器為表面式加熱器，加熱汽源來自輔汽聯(lián)箱，疏水正常情況下排入凝汽器，以利于回收工質(zhì)，減少損失，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性）；另一條線路是汽機(jī)、鍋爐房間的暖氣疏水。

為了查找引起凝結(jié)水溶氧高的真正-因，采用排查法對以上兩路疏水進(jìn)行排查。首先排查暖風(fēng)器疏水，將爐側(cè)暖風(fēng)器疏水至凝汽器疏水手動(dòng)門、電動(dòng)門關(guān)閉，暖風(fēng)器疏水由爐側(cè)到地溝，系統(tǒng)切換完畢觀察了6小時(shí)，凝結(jié)水溶氧無變化，將系統(tǒng)恢復(fù)至-來的運(yùn)行方式。

隨后排查暖氣疏水，將暖氣至凝汽器疏水手動(dòng)門關(guān)閉，經(jīng)觀察，凝結(jié)水溶氧直接降到了18ug/L以下，凝結(jié)水溶氧恢復(fù)到了正常值，找到了凝結(jié)水溶氧高的-因：冬季天氣寒冷時(shí)，為了防止凍壞汽機(jī)、鍋爐房間的設(shè)備，暖氣壓力調(diào)的較高（暖氣由采暖聯(lián)箱供汽，是汽暖），暖氣疏水回到暖氣疏水箱時(shí)還有部分蒸汽未充分凝結(jié)，不凝結(jié)的蒸汽順著暖氣疏水箱的排大氣管直接排到了大氣中，但進(jìn)入3月份后環(huán)境溫度升高，停運(yùn)了部分暖氣，只留了環(huán)境溫度較低的鍋爐零米的部分暖氣，并且降低了暖氣壓力，而噴淋水是手動(dòng)門，一直還保留著-來的開度。

4　汽輪機(jī)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)解決方法

由于凝結(jié)水是由飽和蒸汽凝結(jié)而成，補(bǔ)充的冷卻水在降低凝結(jié)水溫的同時(shí)，也使其低于其對應(yīng)壓力下的飽和溫度，從而導(dǎo)致凝結(jié)水中的氧分子不能有效散逸。故，采用的解決方法是：在疏水箱上部加裝水源來自凝結(jié)水的噴淋降溫裝置，通過大量的低溫凝結(jié)水噴到疏水箱里的方式對暖氣疏水進(jìn)行急劇冷卻，從而使凝結(jié)水溶氧達(dá)到優(yōu)良值。

5　結(jié)論

凝結(jié)水溶氧高-因涉及制造、安裝、檢修、運(yùn)行等多個(gè)環(huán)節(jié)。本文主要在排除凝結(jié)水負(fù)壓部分不嚴(yán)密漏入空氣、進(jìn)入凝汽器的補(bǔ)水中含有大量氧氣、凝結(jié)水過冷卻等-因外，查找到了進(jìn)入凝汽器的其它疏水含氧量高這一-因并找到了在疏水箱上部加裝水源來自凝結(jié)水的噴淋降溫裝置來對暖氣疏水進(jìn)行了急劇冷卻的解決方法，提高了機(jī)組真空，取得了實(shí)效。通過火電廠節(jié)能對標(biāo)管理技術(shù)粗略計(jì)算得知，該項(xiàng)技術(shù)改造使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性提高0.5%，全年降低成本100萬元［6］；更重要的是在節(jié)約工質(zhì)的同時(shí)，保證了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還能為同類型機(jī)組降低凝結(jié)水溶氧提供一定的參考和有益的借鑒。

[1]王國清.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社，2004.

[2]趙之棟.從云岡熱電看直接空冷機(jī)組減少凝結(jié)水溶氧的方法［J］.華北電力技術(shù)，2004(5).

[3]汪劍波.汽輪機(jī)凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)分析及處理［J］，設(shè)備管理與維修，2014(S1).

[4]宋德山，趙嚴(yán)峰.道耳頓分壓定律的理論證明［J］.天中學(xué)刊，2004(5):101-102.

[5]許捷.機(jī)組凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)-因探究［J］.華東電力，2012，40(4).

[6]李青.公維平.火力發(fā)電廠節(jié)能和指標(biāo)管理技術(shù)[M].2版.北京:中國電力出版社，2009.

（責(zé)任編校：馬余平）

The Analysis and Treatment on Reasons of Excessive Dissolved Oxygen in Condensate of 330 MW Condensing Steam Turbine

MA Yu-xiang SUN Li-ming MA Yao-feng QIANG Ling-yan
（Huaneng Ningxia Daba Power Generation Co.Ltd.,Qingtongxia,Ningxia 751607）

In fire power station,dissolved oxygen in condensation is an important indicator of the condensate water quality. The dissolved oxygen of the 300MW water condensing steam turbine in Ningxia Daba Power Generation Limited Company in Huaneng exceeds the standard.In this paper,negative pressure part is not tight leaked into the air,supplemental water into condenser contains a large amount of oxygen,the condensed water is cooled,hydrophobic into condenser contains the high oxygen,and dissolved oxygen exceeds the standard and its possibilities which are analyzed.After finding out the reasons,spray cooling device is added the upper part of the drain tank.Dissolved oxygen in condensate is controlled in the normal range of measures,in order to ensure safe and stable operation of the unit.

turbine;condensate dissolved oxygen;excessive;analysis;spray cooling

TM 311

A

1672-738X(2015)02-0088-03

2015-03-01

馬玉祥（1976要），男，寧夏吳忠人，助理工程師，主要從事火電廠集控運(yùn)行及技術(shù)管理工作。