凝結水溶解氧含量偏高原因分析及處理措施

王立華

摘 要：凝結水溶解氧是化學監(jiān)督的一項重要指標，溶解氧直接或間接來源于大氣，通過水側或汽側進入凝結水。影響凝結水溶解氧的因素很多，日常工作中應加強監(jiān)督，做好超前預防。發(fā)生溶解氧偏高時，應綜合判斷，盡快分析查找出漏點，并及時進行相應處理。

關鍵詞：凝結水;溶解氧;原因;處理

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0066-03

Cause Analysis and Treatment Measures of of High Dissolved

Oxygen Content in Condensate

WANG Lihua

Abstract： Dissolved oxygen in condensate is an important indicator of chemical supervision. Dissolved oxygen comes directly or indirectly to the atmosphere and enters condensate through the water side or steam side. There are many factors affecting the dissolved oxygen in condensate. In daily work， supervision and adjustment should be strengthened to prevent advance prevention. When the dissolved oxygen is too high， it should be judged comprehensively， and the leak point should be analyzed as soon as possible to carry out corresponding treatment.

Keywords： condensed water;dissolved oxygen;cause

燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組具有高效率、低污染、啟?？?、調峰性能好等優(yōu)點，近年來在全國的總裝機容量不斷增加。隨著火電機組容量的提高，對凝結水水質提出了更高的要求，凝結水溶解氧含量是化學監(jiān)督的一項重要指標。根據《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量》 （GB/T 12145—2018）規(guī)定，660MW火力發(fā)電機組凝結水溶解氧不應超過20μg/L。機組正常運行中，凝結水溶解氧大部分時間可以滿足標準要求，理想狀態(tài)下，空氣不進入和過冷度為零，氧氣在液體里的溶解度趨于零，因此，凝汽器被設計成類似除氧器的樣式，并且在滿負荷運轉時效果最佳。但受設備老化、補水異常、設備滲漏等影響，容易出現溶解氧偏高的現象，應作為水汽監(jiān)督和運行調整的重點[1]。

1 凝結水溶解氧超標帶來的危害

溶氧量較高的凝結水進入換熱系統(tǒng)及換熱系統(tǒng)附屬管道中后，水中的氧會與金屬部件形成原電池效應，導致管道金屬部件產生電化學腐蝕，長期的腐蝕會導致設備使用壽命受到影響，并影響其安全運行，嚴重時甚至會導致鍋爐爆管。同時，汽輪機回熱系統(tǒng)中的換熱設備都是表面式換熱器，長期接觸溶氧量較高的凝結水，換熱器及管道的腐蝕產物會逐漸聚集在換熱器表面，在該過程中，換熱器表面形成腐蝕物薄膜，增加了換熱熱阻，降低了回熱效率。此外，為保證機組的穩(wěn)定經濟運行，凝汽器設計要求必須處于高度真空的工作狀態(tài)。凝結水含氧量過高導致過多的空氣漏入凝汽器，會降低凝汽器真空度，對機組的經濟性產生不利影響，嚴重時還會降低機組的出力，同時增加抽氣系統(tǒng)的抽氣負荷，造成能量耗損。

2 凝結水溶解氧的來源

凝結水中的溶解氧幾乎全部直接或間接來源于大氣。空氣中，氧氣含量為20.95%（體積比），其在水中的溶解符合亨利定律;凝結水溶解氧含量升高，必然是有空氣進入凝結水系統(tǒng)。

在機組啟動階段，大量空氣進入凝結水系統(tǒng)，容易出現溶解氧大幅度超標的現象，此時凝結水水質較差，如pH值控制偏低，會造成系統(tǒng)的快速腐蝕，嚴重時凝結水呈現鐵紅色，應作為控制的重點;在機組正常運行階段，滲漏量較小，凝結水溶解氧含量較低，即使超標也多表現為長時間不合格，小漏點較難查找，配合汽機等專業(yè)分析查找[2]。凝汽器內大量空氣根據其進入凝結水的位置和狀態(tài)的不同，分為以下幾種。

2.1 凝汽器水側泄漏

循環(huán)冷卻水從上塔母管經布水裝置，由噴頭噴至格柵，膜狀與從下至上的空氣逆流充分接觸，溶解氧在水中達到飽和狀態(tài)。不同溫度下，循環(huán)冷卻水中的溶解氧濃度見表1。

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司凝汽器管為TP304不銹鋼管，采用漲接+焊接連接方式與管板相連，以減少循環(huán)冷卻水從水側泄漏。正常情況下，凝汽器水側泄露率小于0.02%，水側泄漏量較小，導致凝結水溶解氧增加值不超過2μg/L，不會影響溶解氧的合格率。

汽側凝汽器冷卻水管眾多，主凝區(qū)冷卻管有41 016根，迎汽流區(qū)1 228根，抽空氣區(qū)1 860根，在機組冷熱態(tài)的多次啟動中承受較大的熱應力，滲漏率會逐漸增大，凝結水中溶解氧將逐漸增大;當管道穿孔、斷裂時，凝結水中溶解氧將急劇升高。

2.2 凝汽器汽側滲漏

凝汽器汽側體積巨大，連接凝結水出口、大旁路排氣管等30多個主要管道，還有人孔門和數量眾多的小儀表管、取樣管。為防止空氣滲漏，管道一般采用焊接等方式，但仍不能絕對避免空氣進入，通過真空嚴密性試驗可評價凝汽器汽側的嚴密性。

當真空嚴密性試驗數據為0.1kPa/min時，凝汽器對應的空氣漏入量約50kg/h，若全部溶入凝結水中，則對應的溶解氧含量將達到8mg/L。由此可見，汽側滲漏對凝結水溶解氧影響很大，也說明了真空泵系統(tǒng)正常運行的重要性。

正常運行情況下，真空泵可將大部分汽側滲漏的空氣抽出，凝結水中增加的溶解氧含量不會超過20μg/L。一旦汽側大量滲漏，超過了真空泵的出力或真空泵運行不良，凝結水中溶解氧將直線升高。

2.3 凝結水泵進口系統(tǒng)泄漏

凝結水泵進口系統(tǒng)均處于負壓狀態(tài)，入口電動門、濾網、法蘭等不嚴均會漏入空氣。凝結水泵軸封采用凝結水冷卻時，若流量偏低可能導致空氣漏入;若以閉式循環(huán)水作為冷卻水，因其溶解氧含量過高，也會污染凝結水造成溶解氧超標。

2.4 除鹽水溶解氧偏高

除鹽水箱和凝補水箱頂部覆蓋多層塑料球或裝設浮頂。正常情況下，可以將除鹽水與空氣隔絕。塑料球流失、水箱采用頂部進水，會影響除鹽水溶解氧含量;機組大量補水時，水箱水位急劇波動，除鹽水中溶解氧含量偏高，對凝結水的影響更顯著。

2.5 凝汽器回收的疏水溶解氧異常

暖風器投運時，其疏水很容易被污染，造成含鹽量和溶解氧超標;變工況運行時，給水泵汽輪機本體及負壓系統(tǒng)管道容易出現漏入空氣;低壓加熱器疏水系統(tǒng)法蘭、管道滲漏，造成疏水溶解氧超標。

2.6 凝結水正壓系統(tǒng)帶入空氣

凝結水泵后，前置過濾器、除鹽裝置、低壓加熱器、除氧器及管道等正壓系統(tǒng)都可能存有少量空氣，也會造成溶解氧偏高，機組啟動期間表現最明顯，但因其位置在取樣點后，在線儀表無法顯示，也會造成系統(tǒng)腐蝕，但持續(xù)時間較短，有一定的規(guī)律性。

3 凝結水系統(tǒng)的日常管理

為提高凝結水溶解氧的合格率，實現“本質安全”，應時刻牢記“安全第一”，更重要的是“預防為主”。在日常技術管理中，應本著嚴謹的態(tài)度，超前做好各項技術監(jiān)督和操作調整。

3.1 加強在線儀表的監(jiān)盤

凝結水泵出口母管處有凝結水取樣管，設有溶解氧、鈉、氫電導率在線儀表，對凝結水水質進行連續(xù)測定，運行中應重點關注;發(fā)現溶解氧超標，應及時確認，并采取相應的處理措施，提高水汽品質的合格率。同時，平時應加強在線儀表的維護，提高在線儀表的準確率。

3.2 循環(huán)水的化學監(jiān)督和處理

TP304不銹鋼管在飽和氧的水中會形成氧化保護膜，且水中的硫酸根對不銹鋼管也有一定的緩蝕作用，其容易出現的問題是點蝕穿孔，日常監(jiān)督中應重點關注氯離子含量，按《發(fā)電廠凝汽器及輔機冷卻器管選材導則》（DL/T 712—2010）的規(guī)定，循環(huán)水中氯離子含量應嚴格控制，小于200mg/L。

3.3 做好水汽品質的定期查定

在凝結水溶解氧的控制方面，水汽查定可以及時發(fā)現除鹽水的溶解氧異常，檢驗除鹽水箱、凝補水箱的密封效果，發(fā)現凝結水、除氧水的水質變化，監(jiān)督凝汽器水側的泄露情況，核對在線儀表的準確性，輔助判斷凝結水正壓系統(tǒng)是否有空氣進入。

3.4 做好精處理裝置的切換投運

精處理前置過濾器反洗后，高速混床投運時，設備內部都有殘留空氣。假設凝結水原溶解氧濃度為10μg/L，常壓下1m3空氣可以污染約20 000t凝結水，造成溶解氧超標，故在設備投運過程中，應做好滿水工作，在“進水排氣”階段打“延時”控制連續(xù)出水至少1min再投運，可有效避免此問題。

3.5 凝汽器的運行調整

凝汽器設計出口凝結水過冷度不超過0.5℃，過高則凝結水中的溶解氧含量增加。為此，應加強過冷度的監(jiān)督，并以此來檢驗凝結水水位、系統(tǒng)嚴密性、真空泵運行效果、冷卻水水溫和水量等是否正常。

3.6 定期開展凝汽器嚴密性試驗

通過凝汽器嚴密性試驗，可直接對凝汽器負壓系統(tǒng)的嚴密性進行評判，估算空氣漏入量，間接驗證真空泵的運行效果，累積相關數據，掌握變化趨勢，明確大小修的工作重點，超前開展檢修工作[3]。

3.7 加強大小修的監(jiān)督檢查

根據凝汽器嚴密性試驗等數據，在大小修時，有針對性地對低壓缸安全閥、軸封、水平中分面進行改造。對凝汽器膨脹節(jié)、加壓加熱器及疏水管道、給水泵汽輪機和給水泵低壓密封水、真空泵系統(tǒng)、凝結水泵負壓部分等系統(tǒng)進行全面細致的檢查。通過凝汽器注水查漏，可有效發(fā)現水側泄露和凝汽器喉部以下的負壓系統(tǒng)泄露。

3.8 機組啟動期間的運行調整

在機組啟動期間，應按操作票對系統(tǒng)進行全面檢查，提前開啟真空泵，加強精處理裝置、低壓加熱器的滿水排氣;通過再循環(huán)除去凝結水系統(tǒng)中殘留的空氣;提高除氧器的溫度，強化熱力除氧的效果，提高聯(lián)氨加藥量，適當或間斷加大除氧器排汽門的開度，減少除氧器內空氣殘留，通過精細操作，盡量減少空氣殘留。

4 凝結水溶解氧偏高的處理

凝結水溶解氧指標是凝結水的重要指標，運行中應加強對其的監(jiān)督。發(fā)現凝結水溶解氧偏高問題后，應根據溶解氧的數值、變化趨勢、運行工況，結合凝結水鈉、氫電導率等指標，并結合除氧水溶解氧等指標進行綜合判斷，盡快分析判斷出泄露的性質和大致部位，進而采取相應的處理措施。

當溶解氧突然升高，數據超標嚴重，應通過兩個取樣點的數據對比，排除取樣架沖洗、儀表異常等現象。當溶解氧突然升高，數據超標嚴重，同時鈉和氫電導率也大幅升高時，凝汽器真空無變化，基本可以判斷水側出現了問題，應首先查看是否有補水、疏水回收等操作，排除除鹽水和疏水的問題。若凝結水硬度出現變化，則基本可以判斷循環(huán)水大量泄漏入汽側，應立即投入凝汽器檢漏裝置，判斷大致泄漏的部位，采取加強精處理設備的投運、凝結水加聯(lián)氨、強化除氧器熱力除氧等措施，必要時進行緊急停機處理。具體泄露部位可通過肥皂水沫法、超聲波、氦譜、鹵素、熒光等方法確定。同時，當溶解氧突然升高，數據超標嚴重，鈉和氫電導率無變化時，基本上可以判定凝汽器汽側出現問題。凝汽器真空變化較大時，應是凝汽器汽側出現較大漏點，采取相應的措施緊急處理;凝汽器真空緩慢下降時，應首先增開真空泵，檢查抽真空系統(tǒng)運行情況，再通過真空下降速度，評判泄露是否嚴重，采取凝結水加聯(lián)氨、強化除氧器熱力除氧等相應的措施[4]。當溶解氧突然升高，數據輕微超標時，應參考以上幾點，判斷漏點在水側還是汽側，同時采取加強精處理設備投運，強化除氧器熱力除氧等措施;凝結水溶解氧長期超標時，可采取凝結水加聯(lián)氨等措施。

5 結語

作為660MW超臨界直流機組，凝汽器出口凝結水溫為30℃左右，經過四級低壓加熱器后，溫度升高到146℃，溶解氧與鋼鐵的反應速度指數級增加。啟動階段，大量空氣進入凝結水系統(tǒng)，溶解氧容易大幅度超標，如pH值控制偏低，造成快速腐蝕，嚴重時凝結水呈現鐵紅色;正常運行階段，空氣滲漏量較小，溶解氧超標數值較小，但可能長時間不合格，造成系統(tǒng)長期腐蝕。這些腐蝕發(fā)生在精處理之后，直接進入給水和鍋爐，造成鍋爐垢下腐蝕甚至出現“四管泄漏”。凝結水溶解氧的監(jiān)督很重要，工作重點不僅要放到溶解氧偏高的分析和處理上，更重要的是要做好日常管理，如運行期間的監(jiān)督和調整，大小修期間的檢查消缺，開機期間有針對操作。只有超前工作、事前預防，才能實現本質性安全，保證熱力主系統(tǒng)的安全經濟運行。

參考文獻：

[1]溫新宇.大型火電機組凝結水泵變頻技術深度節(jié)能策略研究[J].汽輪機技術，2016（2）：146-148，152.

[2]楊伴龍.凝結水節(jié)流技術在火電機組中的應用[J].工程建設與設計，2017（12）：42-43.

[3]孫紹哲，宮振國，劉長宇.350MW超臨界機組凝結水溶解氧超標檢查思路及分析[J].中國設備工程，2018（20）：84-85.

[4]李敬文，楊志勇.1000MW超超臨界機組凝結水溶解氧超標原因分析及治理[J].山東工業(yè)技術，2015（22）：14.