關(guān)于1000MW機(jī)組凝結(jié)水溶氧高的原因分析及處理措施

胡健++趙飛躍++向艷慧

摘 要：凝結(jié)水溶氧超標(biāo)是機(jī)組運(yùn)行中經(jīng)常遇到的問題，嚴(yán)重影響著機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。文章結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況，介紹了凝結(jié)水溶氧高的危害，對產(chǎn)生的原因進(jìn)行了探討分析，并提出針對性處理措施，為同類機(jī)組提供了借鑒方法。

關(guān)鍵詞：1000MW；凝結(jié)水；溶氧高；原因；措施

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0091-02

1 概述

某電廠#8機(jī)為1000MW超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組，主機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N-26.25/600/600（TF4F）型一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。凝汽器是由上海電站輔機(jī)廠制造的N4930型，雙殼體、雙背壓、單流程橫向布置凝汽器。抽真空系統(tǒng)的主要設(shè)備為雙極水循環(huán)式真空泵，型號(hào)為AT3006E，凝結(jié)水泵為型號(hào)TDM-VB5的立式多級(jí)筒袋形泵。該機(jī)組自春節(jié)調(diào)停啟動(dòng)后，凝結(jié)水溶氧一直相對偏高，從溶氧表實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)該溶氧值一直在50μg/L左右，該值已經(jīng)嚴(yán)重超出了GB12145-1999《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中凝結(jié)水溶氧量小于30μg/L的規(guī)定。本文試通過國內(nèi)外的相關(guān)案例結(jié)合某電廠的設(shè)備運(yùn)營情況，探索分析和總結(jié)，從而概括出凝結(jié)水溶氧高的原因以及相應(yīng)的處理措施。

2 凝結(jié)水溶氧高的危害

首先，凝結(jié)水溶氧長時(shí)間超標(biāo)，氧和金屬可以形成原電池，使金屬產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，將會(huì)加速凝結(jié)水管道設(shè)備腐蝕及熱力系統(tǒng)鐵垢的產(chǎn)生，縮短設(shè)備壽命，嚴(yán)重影響機(jī)組安全性和穩(wěn)定性。其次，汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)一般采用表面式換熱器，一方面使得產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物粘附在換熱面上；另一方面，高濃度的凝結(jié)水溶氧將會(huì)在換熱面表面覆蓋一層膜。在這兩方面作用的協(xié)同影響下，設(shè)備換熱效率最終大大降低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性無法得到保障。最后，為了提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益，凝汽器須在高真空度的狀態(tài)下運(yùn)行，凝結(jié)水溶氧的漏入將影響機(jī)組的真空度，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)增加了抽氣系統(tǒng)真空泵的負(fù)荷，增加了廠區(qū)內(nèi)部用電量。

3 凝結(jié)水溶氧高的原因分析及處理措施

凝結(jié)水溶氧的增加一般只有兩種途徑，一是真空系統(tǒng)的不凝結(jié)氣體，二是凝結(jié)水系統(tǒng)負(fù)壓區(qū)有漏點(diǎn)。以下結(jié)合#8機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況和之前開展的檢修情況，逐一對凝結(jié)水溶氧高的原因及處理措施進(jìn)行分析。

3.1 凝汽器汽側(cè)存在漏點(diǎn)

由道爾頓分壓定律可知，隨著凝汽器空氣量的增加，空氣分壓同步增加，最終導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧增加，因此為了有效控制凝結(jié)水溶氧，數(shù)據(jù)監(jiān)測人員需密切關(guān)注凝汽器的真空度。我們對#8機(jī)進(jìn)行真空氣密性試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)真空下降速度為A側(cè)：0.26kPa/min；B側(cè)：0.18kPa/min，機(jī)組真空度屬于優(yōu)良水平，空氣泄露量并不大。從以上試驗(yàn)結(jié)果我們得出結(jié)論，該機(jī)組設(shè)備的真空度對凝結(jié)水溶氧造成的影響較小。雖然我們可以通過提高凝汽器真空度來進(jìn)一步降低凝結(jié)水溶氧量，但在機(jī)組真空度已經(jīng)較高的前提下，真空度提高的幅度有限，再者真空泵本身也存在極限真空值。因此此時(shí)通過提高機(jī)組真空度來降低凝結(jié)水溶氧的方法無論是從經(jīng)濟(jì)性的角度還是可操作性的角度來看意義并不大。為了使凝汽器具有更高的真空度，進(jìn)一步消除凝汽器汽側(cè)存在的一些漏點(diǎn)，可以在機(jī)組停機(jī)時(shí)對凝汽器高位灌水查漏，也可采用氦質(zhì)譜儀對凝汽器查漏等方法，使凝汽器有更理想的真空嚴(yán)密性。

3.2 凝汽器水側(cè)存在漏點(diǎn)

3.2.1 凝結(jié)水輸送管道有漏點(diǎn)對溶氧的影響

從凝汽器熱井到凝結(jié)水泵之前的管道可能存在漏點(diǎn)，導(dǎo)致漏氣。凝汽器熱井至凝結(jié)水泵仍屬于負(fù)壓區(qū)域，在此處進(jìn)入的空氣直接進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)，雖然在此段配置了抽氣管道，但在流速較快的情況下仍有部分空氣溶于水被帶入系統(tǒng)。在這種情況下，盡管系統(tǒng)真空嚴(yán)密性高，但凝結(jié)水溶氧依然會(huì)超標(biāo)。我們通過噴泡沫、抹黃油等查漏技術(shù)系統(tǒng)性地檢查了凝汽器熱井到凝結(jié)水泵的管道、閥門、法蘭等，結(jié)果證明該區(qū)域并不存在明顯漏點(diǎn)。因此我們基本可以排除凝結(jié)水補(bǔ)水管路存在漏點(diǎn)造成凝結(jié)水溶氧高的情況。

3.2.2 凝結(jié)水泵密封不嚴(yán)對凝結(jié)水溶氧的影響

三期機(jī)組凝結(jié)水泵正常運(yùn)行狀態(tài)為一運(yùn)行一備用，凝結(jié)水泵泵體內(nèi)部為負(fù)壓，其傳動(dòng)端是通過填料及密封水密封。凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)采用密封水自密封方式，兩臺(tái)凝結(jié)水泵均停運(yùn)時(shí)采用凝輸水注水密封，并配有平衡管與凝汽器汽側(cè)相通。平衡管的作用為抽出泵內(nèi)氣體，維持泵內(nèi)一定的負(fù)壓狀態(tài)。我們檢查發(fā)現(xiàn)運(yùn)行的凝泵A填料處無密封水溢出，這與凝結(jié)水泵正常運(yùn)行時(shí)其密封水需要有600cc-200cc/min溢流量的要求不符，而此時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)備用凝結(jié)水泵B密封水溢流量情況正常。因此我們進(jìn)行了調(diào)整試驗(yàn)，將凝結(jié)水泵A切換至凝結(jié)水泵B運(yùn)行，并將凝結(jié)水泵A隔離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶氧值下降至合格范圍。為了進(jìn)一步查明凝結(jié)水泵A密封水量未達(dá)到要求的原因，我們對密封水管路進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵A密封水管路上的定流器故障，造成密封水被過度節(jié)流的異常。因此凝結(jié)水泵A密封水不足，空氣漏入凝結(jié)水系統(tǒng)，是造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的主要原因。針對以上原因，我們需要加強(qiáng)對各水泵密封水情況的檢查工作，確保密封水量充足，防止空氣漏入系統(tǒng)的情況再次發(fā)生。

3.3 機(jī)組補(bǔ)水的影響

鍋爐和汽輪機(jī)設(shè)備及其熱力系統(tǒng)在正常運(yùn)行中會(huì)造成一定量的水汽的消耗，為了維持熱力系統(tǒng)的平衡，需對機(jī)組進(jìn)行定期補(bǔ)水工作，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，#8機(jī)組平均每天的補(bǔ)水量在300-400t/d。補(bǔ)水來自凝結(jié)水儲(chǔ)水箱，為未經(jīng)除氧的除鹽水，且水箱上部采用浮球密封，未與空氣完全隔離，這些除鹽水?dāng)y帶大量的氧氣，因此補(bǔ)充的除鹽水量越大，帶入凝結(jié)水系統(tǒng)的溶氧就越多。通過對#8機(jī)試驗(yàn)表明，在凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水時(shí)，凝汽器溶氧就會(huì)有一個(gè)上升的過程，且補(bǔ)水量越大，凝結(jié)水溶氧上升越多。因此我們可以對凝結(jié)水補(bǔ)水裝置進(jìn)行優(yōu)化，由于凝結(jié)水儲(chǔ)水箱布置在零米層，由機(jī)組凝輸水泵補(bǔ)水進(jìn)入凝汽器喉部，因此可在各支管上增加霧化裝置，從而加大凝結(jié)水補(bǔ)水和蒸汽的接觸面積，加速熱傳導(dǎo)使溶氧析出，增加凝汽器熱力真空除氧效果，降低機(jī)組在補(bǔ)水時(shí)對凝結(jié)水溶氧產(chǎn)生的影響。

3.4 凝結(jié)水過冷度的影響

凝結(jié)水的溫度應(yīng)該是凝汽器壓力下的飽和溫度，當(dāng)凝結(jié)水的溫度低于凝汽器壓力下的飽和溫度時(shí)，即產(chǎn)生凝結(jié)水過冷現(xiàn)象。根據(jù)熱力除氧原理的傳熱條件，凝結(jié)水的溫度越接近于排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，凝結(jié)水溶氧值越小。研究資料指出，1℃的過冷度將會(huì)造成凝結(jié)水溶氧量增加100μg/L，因此這個(gè)因素是不可忽視的。而造成過冷度增大的原因主要有：（1）凝汽器內(nèi)部結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上有缺陷，在管束間蒸汽沒有足夠的通往凝汽器下部的通道，使凝結(jié)水直接下落至下部的冷卻管子上面，蒸汽再一次被冷卻，造成過冷度增大。（2）凝汽器熱井水位高，淹沒了下部的冷卻水管，使凝結(jié)水過度被冷卻。（3）凝汽器汽側(cè)積有空氣，造成凝汽器內(nèi)蒸汽分壓力下降而引起過冷卻。（4）凝汽器銅管破裂，冷卻水漏入凝結(jié)水內(nèi)造成過冷。（5）冷卻水溫度多低水量過多造成凝結(jié)水過冷。目前#8機(jī)在通過前段時(shí)間的運(yùn)行調(diào)整后，機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水溫度對凝結(jié)水過冷度的影響逐漸減少，凝結(jié)水過冷度已經(jīng)在比較低的范圍，這對凝結(jié)水溶氧的控制是非常有利的。

4 結(jié)束語

凝結(jié)水溶氧量是電廠化學(xué)監(jiān)督的主要指標(biāo)之一，治理凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，也是我們工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其常見原因有凝汽器汽側(cè)泄漏、凝汽器水側(cè)存在漏點(diǎn)、機(jī)組補(bǔ)水帶入溶氧、凝結(jié)水過冷度過大等。分析和解決機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，要逐個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行排查，找到問題后制定合理措施，并做好對凝結(jié)水溶氧的監(jiān)視工作，把機(jī)組凝結(jié)水溶氧控制在合格范圍內(nèi)，提高水汽品質(zhì)合格率，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，只有這樣才能為企業(yè)、為社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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