凝結水含氧量大故障診斷與系統(tǒng)改造

摘 要： 大唐雞西熱電有限責任公司#1、#2汽輪機為哈爾濱汽輪機公司生產(chǎn)的C100/N125—13.24/535/535/0.245型汽輪機，機組在試運及投產(chǎn)初期存在凝結水含氧量大難題。凝結水含氧量大是導致低壓換熱器銅管腐蝕、凝結水系統(tǒng)管道閥門腐蝕嚴重以致降低設備壽命的重要原因，對機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定生產(chǎn)極為不利。公司成立了專業(yè)攻關組，經(jīng)分析、檢查、試驗、改造，成功地解決了生產(chǎn)難題。

關鍵詞：凝結水 溶氧量 診斷 改造

中圖分類號：TK264.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）07-0295-01

大唐雞西熱電有限責任公司#1、#2汽輪機為哈爾濱汽輪機公司生產(chǎn)的C100/N125—13.24/535/535/0.245型汽輪機，機組在試運及投產(chǎn)初期存在凝結水含氧量大難題。凝結水含氧量大是導致低壓換熱器銅管腐蝕、凝結水系統(tǒng)管道閥門腐蝕嚴重以致降低設備壽命的重要原因，故大型火力發(fā)電公司對凝結水要求非常嚴格。公司機組為超高壓機組，按規(guī)定凝結水含氧量應≤40μg/l，而公司#1、2機組自投產(chǎn)以來，凝結水含氧量一直都在500μg/l以上。凝結水含氧量居高不下，長此以往，將使凝結水泵、軸封冷卻器、軸封加熱器、低壓加熱器等設備及管道受到嚴重氧化腐蝕，以致降低設備使用壽命，對機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定生產(chǎn)極為不利，必須盡快加以解決。

一、凝結水含氧量大現(xiàn)狀分析

造成凝結水含氧量大的原因很多，經(jīng)結合實際、深入分析，專業(yè)技術攻關小組認為，造成我公司新機組凝結水含氧量大的原因主要有以下幾個方面：

1.真空系統(tǒng)嚴密性不合格，有空氣進入凝汽器

凝汽器的空氣來源有二：一是由新蒸汽帶入汽輪機的，由于鍋爐給水經(jīng)過除氧（正常情況下小于7μg/l），這項來源極少；二是處于真空系統(tǒng)狀態(tài)下的低壓各級與相應的回熱系統(tǒng)、排汽缸、凝汽設備等的不嚴密處漏入的，這是空氣的主要來源。

為了監(jiān)視真空系統(tǒng)的嚴密情況，凝汽器在運行中，一般每星期要進行一次真空嚴密性試驗。試驗方法是：在汽輪機負荷為額定負荷的80%—100%的情況下，關閉抽氣器抽氣管電動閥門（射水泵及射水抽氣器仍需繼續(xù)運行），此時監(jiān)視凝汽器真空下降的速度。若下降速度小于266.66Pa/min（2毫米水銀柱/分），則可認為該真空系統(tǒng)的嚴密性是良好的；小于400Pa/min（3毫米水銀柱/分）可認為合格；近于666.66Pa/min（5毫米水銀柱/分）的下降速度，則說明真空系統(tǒng)有較嚴重的漏氣情況，必須進行檢查并設法消除。

公司#1新機曾做過一次真空系統(tǒng)嚴密性試驗，在抽氣器抽氣管電動門關閉后，第一分鐘內(nèi)，凝汽器真空下降速度1000Pa/min；第二分鐘內(nèi)，凝汽器真空下降速度980Pa/min；第三分鐘內(nèi)，凝汽器真空下降速度880 Pa/min。#2機也曾做了一次真空嚴密性試驗，試驗時射水抽氣器空氣電動門關閉后，1分鐘內(nèi)，凝汽器真空由-93.045kPa降至-91.672kPa，以至試驗無法進行下去。做機組真空嚴密性試驗時，凝汽器真空下降速度均超過5毫米水銀柱/分，這說明#1、#2機組真空系統(tǒng)都存在嚴重漏泄問題。

當真空系統(tǒng)嚴密性不合格漏氣增加時，凝汽器內(nèi)空氣的分壓力就會增加。由于空氣的溶解度與其分壓力成正比，由此造成更多的空氣溶解于水中，使凝結水含氧量增加。

2.凝結水過冷度大

從理論上講，汽輪機排汽是在飽和狀態(tài)下凝結的，其凝結水溫度應等于排汽壓力下的飽和溫度（即凝結水溫度應等于排汽溫度）。但實際上由于凝汽器構造和運行中的汽阻等因素，而使凝結水的溫度總是低于排汽溫度。凝結水溫度與排汽溫度之差值稱為凝結水過冷度。

凝結水過冷度過大，凝結水達不到排汽壓力下的飽和溫度，也就無法正常進行熱力除氧，自然就會使凝結水中的含氧量增加。

凝結水產(chǎn)生過冷度的主要原因如下：1）凝結水水位過高，淹沒了一部分銅管，冷卻水帶走了一部分凝結水的熱量；2）空氣漏入凝汽器降低傳熱效果或抽氣器工作不正常；3）冷卻水流量過大；4）凝汽器的管束排列結構不合理等。

減少凝結水過冷度主要措施有：1）運行中嚴密監(jiān)視凝汽器水位，不使其過高；2）密切注意和保持真空系統(tǒng)嚴密性；3）確保抽汽器工作正常；4）運行方式不合理時應及時調(diào)整；5）對凝汽器結構不合理之處要進行改造

3.凝汽器補水量大

一段時期，由于公司鍋爐排污量大，凝汽器補水量隨之增大，補水量一般為30t/h左右。公司凝汽器的補水為化學來的除鹽水，除鹽水溫度低，含氧大（1000μg/l以上），如凝汽器大量補水，含氧量大的除鹽水進入凝結水中，自然造成凝結水含氧量大。

4.真空除氧裝置沒有發(fā)揮應有的作用

大功率汽輪機凝汽器的熱水井內(nèi)均設有真空除氧裝置，如圖1所示。來自管束側(cè)面通道中的蒸汽直接和托盤4內(nèi)的凝結水接觸，將凝結水加熱到與該處壓力相對應的飽和溫度，使凝結水中溶解的氣體大為減少。淋水盤的左右兩翼開有許多小孔，凝結水自小孔成水柱流下，擊濺在濺水角鋼5上，散碎成小水珠，使水的表面積增大，溶解在水中的氣體得以迅速逸出。托盤和熱井側(cè)面之間有小通道，運行中部分蒸汽由此進入除氧區(qū)，掠過濺水角鋼及淋水盤下部，將水珠加熱，使凝結水中的溶解氣體進一步析出。析出的氣體由排氣管2引至空氣冷卻區(qū)，最后經(jīng)抽氣口抽出。

真空除氧裝置與除氧器除氧原理一樣，同屬于熱力除氧。從上述真空除氧原理和過程看，真空除氧是需要一定條件的，如果條件不能滿足，就不可能很好地發(fā)揮除氧作用。如果真空除氧裝置不能發(fā)揮作用，含氧量自然增大。

二、真空除氧裝置檢查情況

專業(yè)攻關組利用#1機正處于備用狀態(tài)的時機，打開凝汽器熱水井人孔門進行真空除氧裝置檢查發(fā)現(xiàn)：按平時機組運行所保持的凝汽器水位，濺水角鋼5及淋水盤3全部淹沒在水中，如果水位再高一些，連托盤4和空氣管2都淹沒了，這表明，在以前的機組運行中，真空除氧裝置根本無法正常發(fā)揮作用。

三、對比性試驗

專業(yè)攻關組設計了兩組對比性試驗。#2新機運行中，凝結水含氧量500μg/l以上，凝結水過冷度3℃～4℃，凝汽器補水量20t/h左右。第一組試驗全部停止了凝汽器補水，凝結水含氧量最低降至412.7μg/l。第一組試驗先將凝汽器水位由1100mm逐漸降至800mm左右，凝結水含氧量降至398.1μg/l，此時凝結水過冷度逐漸減小直至凝結水溫度高于排汽溫度；又將凝汽器水位逐漸降至500mm左右，這時凝結水含氧量降至314μg/l左右；最后，我們又將凝汽器水位逐漸降至100mm左右，這時凝結水含氧量降至250μg/l左右。

四、凝結水含氧量大故障診斷

專業(yè)攻關組經(jīng)分析、檢查、試驗，對#1、#2汽輪機凝汽器凝結水含氧量大故障診斷如下：雖然凝結水過冷度大、真空系統(tǒng)嚴密性不佳、凝汽器補水量大都有不同程度的影響，但造成公司凝結水含氧量大的最主要的原因還是真空除氧裝置沒有發(fā)揮應有的作用。

五、解決凝結水含氧量大所采取的措施

公司針對凝結水含氧量大采取了三項措施：一是利用停機機會，將凝汽器水位差壓形成器零點下移500mm（如圖1由B點移至C點），以便更好地監(jiān)視凝汽器CRT水位；二是運行中保持凝汽器低水位運行，盡可能讓真空除氧裝置更好地發(fā)揮作用。三是對真空系統(tǒng)進行漏點排查與改造，提高真空系統(tǒng)嚴密性。

六、改造后效果

#2機系統(tǒng)改造前后凝結水含氧量對比情況如表1：

由表1對比數(shù)據(jù)可以看出，改造后凝結水含氧量比改造前明顯下降。從10月10日-11月5日數(shù)據(jù)來看，凝結水含氧量指標已達到了合格標準，這說明，凝結水含氧量大的技術難題已經(jīng)得到了有效的解決。

作者簡介：鄭勇（1969—），男，大學專科，助理工程師，大唐雞西熱電有限責任公司管理支部書記、人資部副主任，主要研究汽機運行及成人教培。