改善凝結(jié)水溶氧量的方法探討

王海軍 盧林

【摘要】凝結(jié)水溶氧量事關(guān)熱力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，本文根據(jù)奉節(jié)電廠兩臺(tái)600MW超臨界火電機(jī)組凝結(jié)水溶氧量偏高現(xiàn)象，通過(guò)分析凝結(jié)水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)及運(yùn)行工況，結(jié)合實(shí)際處理過(guò)程和效果，找出影響凝結(jié)水溶氧量的關(guān)鍵因素，總結(jié)歸納出一些改善凝結(jié)水溶氧量的方法，最后提出將凝結(jié)水泵機(jī)封改為雙端面機(jī)封和適當(dāng)提高密封水壓力是改善凝結(jié)水溶氧量的最有效辦法。

【關(guān)鍵詞】凝結(jié)水 ?溶氧量 ?凝結(jié)水泵 ?機(jī)封

一、前言

當(dāng)前發(fā)電機(jī)組容量和參數(shù)不斷提高，對(duì)熱力系統(tǒng)的介質(zhì)品質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，凝結(jié)水溶氧量作為火力發(fā)電廠凝結(jié)水品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，重要性不言而喻。若凝結(jié)水溶氧量長(zhǎng)期偏高甚至超標(biāo)時(shí)，凝結(jié)水通過(guò)軸封加熱器、低壓加熱器以及凝結(jié)水系統(tǒng)管道，在設(shè)備表面會(huì)產(chǎn)生氧腐蝕，降低設(shè)備使用壽命，引起系統(tǒng)換熱器乃至管道泄漏，造成系統(tǒng)安全性下降。同時(shí)加熱器的換熱管表面會(huì)因氧腐蝕形成垢面，降低換熱器的換熱效率，造成系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性下降。此外，根據(jù)GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求，當(dāng)過(guò)熱蒸汽壓力在18.4～25.0MPa范圍內(nèi)的火電機(jī)組，凝結(jié)水溶氧量不得超過(guò)20μg/L。

因此，降低凝結(jié)水溶氧量，保證凝結(jié)水水質(zhì)，避免凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕，能有效提高火力發(fā)電機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性，這不僅關(guān)系到發(fā)電企業(yè)的生存、效益和發(fā)展，而且還直接關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活，本文就結(jié)合奉節(jié)電廠兩臺(tái)600MW機(jī)組凝結(jié)水溶氧量改善過(guò)程，對(duì)如何改善凝結(jié)水溶氧量的方法進(jìn)行總結(jié)和探討。

二、機(jī)組概況及凝結(jié)水溶氧量情況

華電國(guó)際奉節(jié)發(fā)電廠一期2×600MW“W”火焰超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N600-24.2/566/566型超臨界凝汽式汽輪機(jī)，每臺(tái)機(jī)組各配有2臺(tái)100%容量的10LDTNB-4PJX型變頻凝結(jié)水泵，一臺(tái)100%容量的變轉(zhuǎn)速凝汽式給水泵汽輪機(jī)，給水泵汽輪機(jī)配有單獨(dú)的凝汽器、真空泵、凝結(jié)水泵等設(shè)備。

凝結(jié)水系統(tǒng)的主要功能是把凝結(jié)水從凝汽器送至除氧器。在輸送過(guò)程中對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行除鹽、除氧、加熱等系列必要環(huán)節(jié)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行和提高循環(huán)熱效率。該廠機(jī)組溶氧測(cè)點(diǎn)共有兩處，溶氧測(cè)點(diǎn)1位于主機(jī)凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水母管，測(cè)量凝結(jié)水溶氧量（標(biāo)準(zhǔn)≤20μg/L）;溶氧測(cè)點(diǎn)2位于除氧器出口給水管道，測(cè)量給水溶氧量（標(biāo)準(zhǔn)≤7μg/L），凝結(jié)水通過(guò)在凝汽器中真空除氧和加聯(lián)氨化學(xué)除氧來(lái)保證水質(zhì)。

該廠兩臺(tái)機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，測(cè)點(diǎn)1凝結(jié)水含氧量一直偏高，比較突出的是低負(fù)荷運(yùn)行中，尤其是在機(jī)組負(fù)荷330MW左右時(shí)，凝結(jié)水溶氧量（24-26μg/L）明顯超標(biāo)，而測(cè)點(diǎn)2給水溶氧量（6.7-6.9μg/L）卻一直在合格范圍內(nèi)。

通過(guò)對(duì)比同類(lèi)型同容量機(jī)組，其它電廠機(jī)組運(yùn)行時(shí)凝結(jié)水溶氧量均未超過(guò)13μg/L。電廠通過(guò)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)、校核儀表、加裝噴淋水等辦法，能降低凝結(jié)水溶氧量至合格，但改善空間很大。若機(jī)組長(zhǎng)期在凝結(jié)水溶氧超標(biāo)情況下運(yùn)行，將影響整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行，如何改善凝結(jié)水溶氧量成為一個(gè)迫切的難題。

三、凝結(jié)水溶氧量高的原因及改善方法

理論上，當(dāng)凝結(jié)水在排汽壓力下達(dá)到飽和狀態(tài)且無(wú)過(guò)冷度時(shí)，則凝結(jié)水中含氧量趨于零。因此，造成凝結(jié)水溶氧量不合格的原因主要有以下三方面：機(jī)組真空系統(tǒng)不嚴(yán)，外部空氣漏入真空系統(tǒng)，部分溶于凝結(jié)水;收集的凝結(jié)水和補(bǔ)水溶氧量大;凝汽器除氧效果不好和凝結(jié)水過(guò)冷度過(guò)大。下面對(duì)原因進(jìn)行具體分析，提出改善方法，并進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

（一）降低凝結(jié)水溶氧量的測(cè)量偏差

因凝結(jié)水溶氧取樣點(diǎn)至溶氧儀表管線較長(zhǎng)，穿插著取樣閥、盤(pán)柜、減溫器、恒溫箱等諸多中間裝置，有漏入冷卻水的可能性。此外，凝結(jié)水溶氧測(cè)量計(jì)為本身存在測(cè)量偏差，需定期校核。日常工作中，應(yīng)定期對(duì)取樣裝置進(jìn)行檢查、定期校驗(yàn)表計(jì)，人工取樣化驗(yàn)分析對(duì)比數(shù)據(jù)，確認(rèn)取樣測(cè)量數(shù)據(jù)能正確地反應(yīng)凝結(jié)水溶氧水平。

（二）提高凝汽器真空系統(tǒng)的真空度

如果機(jī)組真空嚴(yán)密性太差，那么凝汽器汽側(cè)會(huì)漏入較多空氣，增大凝結(jié)水溶氧量。機(jī)組正常運(yùn)行階段，大小機(jī)凝汽器真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)定期執(zhí)行，采用氦質(zhì)譜檢漏儀等先進(jìn)工具和技術(shù)查漏，確保機(jī)組真空嚴(yán)密性良好。

（三）避免凝結(jié)水的過(guò)冷度

凝結(jié)水過(guò)冷度的存在會(huì)威脅機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。凝結(jié)水溫度過(guò)低，即凝結(jié)水水面上的蒸汽分壓力的降低，氣體分壓力的增高，使得溶于水中的氣體含量增加，因此若凝結(jié)水出現(xiàn)過(guò)冷度，則其含氧量增加，且過(guò)冷度越大，凝結(jié)水溶氧量就會(huì)更高，這也是冬季凝結(jié)水溶氧量比夏季高的原因。機(jī)組運(yùn)行中，要嚴(yán)格控制凝汽器的水位，檢測(cè)凝結(jié)水的硬度、避免循環(huán)水漏入凝結(jié)水，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和環(huán)境問(wèn)題及時(shí)調(diào)整循環(huán)水量，保證抽真空系統(tǒng)的正常投入，盡量避免凝結(jié)水過(guò)冷度。

（四）降低凝結(jié)水水源溶氧量

凝汽器的水源主要包括自身的凝結(jié)水、除鹽補(bǔ)充水、加熱器的疏水、給水泵密封回水以及小機(jī)凝結(jié)水等。如若運(yùn)行方式、參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，或溶氧量太高的水進(jìn)入凝汽器，凝結(jié)水溶氧量定會(huì)增大。因此，所有非“凝結(jié)”水源應(yīng)保證溶氧量合格，并且全部進(jìn)入疏水?dāng)U容器，進(jìn)行充分霧化、除氧后才能流入熱井，凝結(jié)水溶氧量才不會(huì)受到影響。

（五）降低凝結(jié)水泵的漏入量

該廠主機(jī)凝結(jié)水泵系沈陽(yáng)工業(yè)泵生產(chǎn)的10LDTNB-4PJX型凝結(jié)水泵，為立式、雙層殼體離心水泵，軸端密封采用單端面機(jī)械密封，密封水為除鹽水、閉式水和凝結(jié)水。本身單端面機(jī)械密封密封性能較差，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后動(dòng)靜環(huán)形成磨損，密封水的壓力又偏低，空氣在凝汽器負(fù)壓的作用下直接進(jìn)入凝結(jié)水，對(duì)凝結(jié)水溶氧量影響較大。同時(shí)密封水水源尤其是閉式水含氧量頗高、凝結(jié)水含氧量本身不合格，密封水密封后直接進(jìn)入凝結(jié)水，加劇了凝結(jié)水含氧量的惡化。此外，凝結(jié)水泵本身處于機(jī)組負(fù)壓區(qū)域，抽空氣管道、入口閥門(mén)、筒體等處若有不嚴(yán)密現(xiàn)象也必將影響機(jī)組的凝結(jié)水溶氧量。針對(duì)以上情況，可以通過(guò)以下方法進(jìn)行解決。

（1）凝結(jié)水泵機(jī)封密封水源的改造。凝結(jié)水泵機(jī)封密封水回水通過(guò)凝結(jié)水泵的負(fù)壓抽吸直接進(jìn)入凝結(jié)水，若密封水溶氧量高，雖然密封水流量較小，但一定程度上還是會(huì)對(duì)凝結(jié)水溶氧產(chǎn)生負(fù)面影響，必須保證密封水的溶氧量和水質(zhì)。因此，對(duì)凝結(jié)水泵機(jī)封密封水源進(jìn)行改造，取消閉式水至凝結(jié)水泵密封水管路，凝結(jié)水系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，凝結(jié)水泵使用除鹽水作為密封水水源，運(yùn)行正常后，將密封水水源切換為凝結(jié)水母管供給。

（2）凝結(jié)水泵機(jī)封改造。判斷凝結(jié)水泵機(jī)封處有無(wú)泄漏的最直接辦法，就是在機(jī)封處加裝淋水裝置，淋水采用凝結(jié)水或除鹽水，觀察凝結(jié)水溶氧情況，若凝結(jié)水溶氧量有明顯降低，由此推斷有空氣通過(guò)機(jī)封漏入凝結(jié)水。該廠為證實(shí)凝結(jié)水泵機(jī)封處存在漏空氣現(xiàn)象，在凝泵機(jī)封處加裝一淋水裝置，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶氧量有明顯降低，說(shuō)明凝結(jié)水泵機(jī)封處存在嚴(yán)重漏空氣。

停機(jī)后，檢查機(jī)封狀況，發(fā)現(xiàn)機(jī)封密封面正常，機(jī)封本體材質(zhì)、密封材料均符合要求。通過(guò)查閱資料和咨詢(xún)多個(gè)機(jī)封廠家，得知若采用雙端面機(jī)封，其密封效果明顯優(yōu)于單端面機(jī)封，因此將凝結(jié)水泵機(jī)封更換為雙端面機(jī)封，并增加密封水回水管道。通過(guò)此次改造，機(jī)組運(yùn)行時(shí)凝結(jié)水溶氧量始終小于9μg/L，得到了很大改善。

（3）提高凝結(jié)水泵機(jī)封密封水壓力。無(wú)論是備用還是運(yùn)行的凝結(jié)水泵都處在高度真空下，其軸端必須有可靠的密封，凝結(jié)水泵機(jī)封密封水不但有冷卻密封面的作用，更有密封的作用，若機(jī)封密封水壓力低，不足以密封機(jī)封，必會(huì)導(dǎo)致空氣被吸入。為判斷密封水壓對(duì)凝結(jié)水溶氧量的影響，該廠將凝結(jié)水泵機(jī)封密封水壓力從0.2MPa調(diào)整至0.35MPa后，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶氧量有明顯的改善，這也從另一方面印證了凝結(jié)水泵機(jī)封存在漏空氣現(xiàn)象。而凝結(jié)水泵一般為變頻運(yùn)行，每日設(shè)備巡視時(shí)應(yīng)查看密封水壓力和流量，發(fā)現(xiàn)壓力過(guò)低或流量不足時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

四、結(jié)束語(yǔ)

降低凝結(jié)水溶氧量的方法多種多樣，關(guān)鍵還是要結(jié)合系統(tǒng)和設(shè)備的特點(diǎn)和運(yùn)行狀況，奉節(jié)電廠兩臺(tái)機(jī)組凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)的主要原因是凝結(jié)水泵機(jī)封發(fā)生泄漏，通過(guò)有效的技術(shù)改造，將凝結(jié)水泵機(jī)封更換為雙端面機(jī)械密封和提高密封水壓力，防止了空氣通過(guò)軸端進(jìn)入凝結(jié)水，有效地降低了凝結(jié)水溶氧量，延長(zhǎng)了管道及設(shè)備的使用壽命，增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，此外，這次改造經(jīng)驗(yàn)也能給其他類(lèi)似發(fā)電機(jī)組提供一定的借鑒和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]白秀春，盧建榮.凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的原因分析及處理[J].信息記錄材料，2018.

[2]邱家煜.凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)原因分析及改進(jìn)[J].華電技術(shù)，2012.

[3]李岸然.600MW發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)的治理[J].廣西電力，2010.

作者簡(jiǎn)介：王海軍（1987-），男，重慶開(kāi)州人，助理工程師，從事火力發(fā)電廠維護(hù)檢修方面工作;

盧林（1992-），男，重慶開(kāi)州人，助理工程師，從事火力發(fā)電廠汽機(jī)維護(hù)和檢修方面工作。