凝結(jié)水溶氧量高的原因與對策分析

國家能源費(fèi)縣發(fā)電有限公司 張 勇

隨著機(jī)組容量和參數(shù)的不斷提高，火電廠對汽水品質(zhì)的要求也越來越高。凝結(jié)水溶氧量是電廠凝結(jié)水品質(zhì)的重要控制指標(biāo)。如凝結(jié)水溶氧量不正常長周期超標(biāo)時(shí)，凝結(jié)水流經(jīng)軸加、低加以及凝結(jié)水系統(tǒng)的管道和設(shè)備，氧腐蝕會(huì)在相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生，降低了凝水系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)備的使用周期，易引起低加、軸加及凝水管道泄泄漏，凝水系統(tǒng)不穩(wěn)定性大大增加。氧腐蝕會(huì)造成換熱器的表面結(jié)垢，明顯降低換熱效率，造成回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性的下降。根據(jù)水汽質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，超臨界機(jī)組凝結(jié)水溶氧量應(yīng)控制在20μg/L 以下。

控制凝結(jié)水溶氧量在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，保障凝水品質(zhì)，能有效避免凝水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備腐蝕，對火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性和安全性有很大益處。為實(shí)現(xiàn)機(jī)組長時(shí)間安全運(yùn)行，必須控制凝結(jié)水溶氧在合格范圍之內(nèi)。本文對費(fèi)縣電廠600MW 機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的凝水溶氧量超標(biāo)問題進(jìn)行了分析，并對降低凝水溶氧量的相關(guān)方法和措施進(jìn)行了總結(jié)和實(shí)施，達(dá)到了改善凝水溶氧量的目的[1]。

1 機(jī)組概況和凝結(jié)水溶氧量的相關(guān)情況

費(fèi)縣電廠2×600MW 超臨界機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)的形式為單元制中壓凝結(jié)水系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一個(gè)500立方米貯水箱、兩臺(tái)100%容量凝結(jié)水泵、兩臺(tái)凝結(jié)水輸送泵、四臺(tái)低壓加熱器、一臺(tái)軸封加熱器。凝汽器為雙背壓、雙殼體、表面式凝汽器，凝汽器通過凝汽器補(bǔ)水調(diào)閥進(jìn)行補(bǔ)水調(diào)節(jié)。凝結(jié)水自凝結(jié)水泵吸入管流經(jīng)外殼體進(jìn)入吸入口，凝結(jié)水通過首級葉輪兩端的導(dǎo)流器從而被吸進(jìn)首級葉輪，首級葉輪排出的水由環(huán)形導(dǎo)葉通道引入后三級葉輪，經(jīng)過升壓后自出水管流出。正常運(yùn)行期間，通過凝汽器的真空抽吸作用，對凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水，當(dāng)水位持續(xù)下降時(shí)，啟動(dòng)凝結(jié)水輸送泵進(jìn)行凝汽器補(bǔ)水。

該廠1號(hào)機(jī)組凝結(jié)水含氧量長期偏高，尤其在低負(fù)荷時(shí)段溶氧量可達(dá)到35～40μg/L，因電廠帶居民供熱和工業(yè)供汽，對凝水溶氧偏高問題，前期主要對居民供暖回水和供熱量大這方面開展工作，但收效甚微。通過與同類型機(jī)組進(jìn)行比較，其它電廠在運(yùn)行期間，凝結(jié)水溶氧量均能控制在合格標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。機(jī)組長期在凝水溶氧超標(biāo)的工況下運(yùn)行，對機(jī)組的安全運(yùn)行造成威脅，為盡快解決凝水溶氧偏高問題，特進(jìn)行分析總結(jié)。

2 凝結(jié)水溶氧量高的主要原因及解決方法

從原理上來說，凝結(jié)水在凝汽器內(nèi)被冷凝成飽和水并且無過冷情況，凝水溶氧量應(yīng)為零。根據(jù)原理，引起凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)的原因主要有以下三個(gè)問題：凝汽器嚴(yán)密性不合格，真空系統(tǒng)有空氣漏入；供熱回水和補(bǔ)入凝汽器的除鹽水溶氧量大；凝汽器真空除氧效果差和凝結(jié)水存在過冷度偏大的情況。根據(jù)以上原因進(jìn)行具體解析，進(jìn)行實(shí)施解決[2]。

2.1 對凝結(jié)水溶氧表的正確性進(jìn)行校驗(yàn)

凝水溶氧取樣連接口與取樣點(diǎn)之間的儀表管線有冷卻水或空氣泄露，會(huì)造成溶氧表計(jì)的準(zhǔn)確性下降。但在日常定期校驗(yàn)中，未發(fā)現(xiàn)溶氧表存在問題。就地人工取樣測量凝水溶氧，與盤面顯示基本一致，排除了溶氧表不準(zhǔn)的問題，凝水水樣能正確反應(yīng)凝水母管內(nèi)溶氧量情況。

2.2 提升凝汽器真空嚴(yán)密性

凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門不嚴(yán)、凝結(jié)水泵盤根不嚴(yán)、凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)漏空氣均會(huì)影響凝結(jié)水溶氧量。凝汽器真空嚴(yán)密性不良，大量空氣會(huì)漏入凝汽器。根據(jù)氣體分壓定律，凝汽器內(nèi)空氣分壓上升，蒸汽分壓下降，凝水內(nèi)空氣的含量就會(huì)增大。在做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)A 凝汽器真空嚴(yán)密性下降率130Pa/min，B 凝汽器真空嚴(yán)密性下降率445Pa/min。重點(diǎn)對軸封加熱器水封、凝汽器底部放水手動(dòng)門、凝泵入口電動(dòng)門及濾網(wǎng)、及低加負(fù)壓部分進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)有漏空氣現(xiàn)象。用氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行查漏，未發(fā)現(xiàn)較大漏點(diǎn)。機(jī)組停運(yùn)后對凝汽器進(jìn)行注水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩處較大漏點(diǎn)，機(jī)組啟動(dòng)后凝水溶氧有下降趨勢，但仍偏高。

2.3 凝水過冷度偏大

費(fèi)縣電廠凝結(jié)水過冷度設(shè)計(jì)＜0.5℃，凝結(jié)水過冷度偏大會(huì)對機(jī)組的安全可靠運(yùn)行造成潛在的威脅。同樣根據(jù)氣體分壓定律，凝結(jié)水溫度低于飽和溫度，凝汽器內(nèi)的蒸汽分壓力會(huì)下降，空氣分壓力會(huì)上升，凝水中的空氣含量會(huì)增大。凝水的過冷度越大，凝水的溶氧量就會(huì)越大。凝汽器水位過高，循環(huán)水量過大，均會(huì)造成過冷度的增大。在實(shí)際運(yùn)行過程中，循環(huán)水量的調(diào)整為一臺(tái)高低速循環(huán)水泵配合另一臺(tái)變頻循環(huán)水泵來實(shí)現(xiàn)，調(diào)整均正常。水位控制也在標(biāo)準(zhǔn)范圍之間。對凝汽器過冷度進(jìn)行計(jì)算，均在設(shè)計(jì)值之內(nèi)。

2.4 降低凝汽器補(bǔ)水的溶氧量

凝汽器的水源主要包括低壓缸排汽的凝結(jié)水、補(bǔ)入凝汽器的除鹽水、居民供暖回水。在運(yùn)行中，溶氧量高的水進(jìn)入凝汽器會(huì)造成凝水溶氧量的超標(biāo)。機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中省煤器溶氧量一直控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，凝汽器排汽溶氧量不存在問題。因機(jī)組帶工業(yè)供汽，補(bǔ)水量大，對除鹽水箱的頂部密封進(jìn)行了改造，原設(shè)計(jì)除鹽水箱頂部為浮球設(shè)計(jì)。全部改造為柔性浮頂。居民供暖回水定期進(jìn)行取樣化驗(yàn)，溶氧量未超標(biāo)。通過以上工作，凝水溶氧并未發(fā)生實(shí)質(zhì)性下降。

2.5 凝結(jié)水泵機(jī)封造成的凝水溶氧量超標(biāo)

該廠凝結(jié)水泵的型式為立式筒袋式多級離心泵，總共有四級葉輪。凝結(jié)水泵的結(jié)構(gòu)由外出水接管、殼體、四級葉輪、泵軸、聯(lián)軸器、密封部件、泵座等部件組成。凝結(jié)水泵軸端密封為機(jī)械密封形式，密封性能較為良好。密封水取自自身凝結(jié)水和閉式水，見圖1。

圖1 凝結(jié)水泵機(jī)械密封水系統(tǒng)

凝泵啟動(dòng)用閉式水，正常運(yùn)行采用自身凝結(jié)水。密封水壓力0.4～0.6MPa，流量在0.3～0.6m3/h。閉式水含氧量頗高，經(jīng)手測閉式水溶氧量超過2000μg/L，如閉式水經(jīng)過機(jī)械密封進(jìn)入凝水系統(tǒng)，會(huì)造成凝水溶氧量增大。另外，機(jī)械密封本身的質(zhì)量也會(huì)影響凝水溶氧量。通過上述的分析，在以下兩方面開展了工作。

凝結(jié)水泵機(jī)封更換。在機(jī)組停運(yùn)期間，對兩臺(tái)凝結(jié)水泵機(jī)械密封進(jìn)行了檢查，更換全新密封。在運(yùn)行過程中，開大了凝泵抽空氣手動(dòng)門。凝結(jié)水溶氧量基本無變化。排除了凝結(jié)水泵機(jī)械密封漏空氣的可能性。

對凝結(jié)水泵機(jī)械密封水壓力進(jìn)行檢查。機(jī)械密封水壓力均維持在正常區(qū)間。但在試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩路水源均投入的情況下，關(guān)閉閉式水至密封水手動(dòng)門，機(jī)械密封水壓力快速下降至0.1MPa，密封水壓力偏低。說明正常運(yùn)行期間，凝結(jié)水泵的機(jī)械密封水來自閉式水而不是凝水。對凝泵自身密封水減壓閥進(jìn)行調(diào)整，提高自身密封水壓力至0.45MPa，凝水溶氧量快速下降至20μg/L 以下，見表1。

表1 凝結(jié)水溶氧量前后變化情況

綜上，凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)的原因有很多，在運(yùn)行中對各影響因素逐一進(jìn)行分析排查。找到了兩個(gè)影響凝水溶氧量的主要因素：一個(gè)是凝汽器真空嚴(yán)密性差，另一個(gè)為凝結(jié)水泵自身機(jī)械密封水壓力偏低。通過凝汽器注水試驗(yàn)和調(diào)整密封水壓力達(dá)到了降低凝水溶氧量的目標(biāo)，極大的降低了凝結(jié)水溶氧量，對凝結(jié)水系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了作用，減少了除氧器排汽損失。另外，此次經(jīng)驗(yàn)也能給其它電廠凝結(jié)水系統(tǒng)安全運(yùn)行提供一定借鑒作用。