150MW CCPP機組鍋爐給水溶解氧超標原因分析及解決方案

閆樹清，范曉明，閻 波，李創國

（首鋼遷鋼公司電力作業部，河北遷安 064404）

1 前言

我公司150MW 燃氣蒸汽聯合循環發電機組于2011年3月1日正式投產，機組主體設備包括燃氣輪機、煤氣壓縮機、蒸汽輪機、發電機及余熱鍋爐各一臺，余熱鍋爐高壓蒸汽壓力為7.39MPa，根據GB/T12145-1999《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》規定，鍋爐給水溶解氧應≤7μg/L。為余熱鍋爐配備噴霧式高壓熱力除氧器一臺。機組投產后，給水溶解氧含量在30～50μg/L之間，遠遠大于控制標準。給水溶解氧超標會引起金屬氧腐蝕，造成金屬表面形成許多小型腐蝕坑。腐蝕不僅減薄了省煤器、鍋爐等受熱面管壁厚度，嚴重時還會造成爐管穿孔。如某電廠給水溶解氧含量為0.2～0.3mg/L，在投產一年內因省煤器管與爐管腐蝕泄漏停爐22次，省煤器入口腐蝕速度高達47mm/a。因此,解決鍋爐給水溶解氧超標問題對于發電機組的安全運行具有重要意義。

2 給水溶解氧超標原因分析

2.1分析測定方面

2.1.1 取樣器泄漏導致溶解氧超標

給水取樣器的冷卻水是生產水，取樣器如有細微滲漏，生產水則會滲入給水樣品中，導致溶解氧超標。對給水硬度進行12h的連續監測，始終小于1μmol/L，說明溶解氧超標非取樣器泄漏導致。

2.1.2 水樣溫度及其它元素干擾

溶解氧測定采用靛藍二磺酸鈉比色法，測定時水樣溫度不能超過35℃，最好低于環境溫度1～3℃，測溫儀顯示的水樣溫度始終在25℃左右且低于環境溫度。水樣中的銅能使測定結果偏高，當水樣中的銅含量小于10μg/L時，對測定結果影響不大。對給水銅含量進行檢測，小于5μg/L。

2.1.3 測定操作及分析試劑方面

在溶解氧測定過程中，如果某些操作環節稍有疏忽或者分析試劑失效均容易造成測量偏差。所以在同一時間段內，同一個人用相同的試劑，反復多次測定給水和凝結水溶解氧含量，給水溶解氧始終超標，而凝結水溶解氧小于5μg/L。說明操作方法及分析試劑沒有問題。

2.2 除氧器運行方面

2.2.1 噴霧式高壓熱力除氧器工作原理

除氧裝置為噴霧-鼓泡式結構，要除氧的水首先進入配水裝置，并通過4只噴嘴將水噴成霧狀，在汽液混合傳熱空間，液滴與加熱蒸汽充分接觸進行除氧，部分氧氣和不凝性氣體在此段除去，并通過除氧器頂部的排氣管排出，然后初步除氧后的水流入水箱內部的水槽，并在此與除氧蒸發器上升管的汽水混合物通過多孔管在水槽內加熱進一步除氧，經除氧后的水從遠離出水管水槽一側流出，除氧合格的水進入出水區，從出水管流向給水泵，在水箱內溢出的氧氣和其它不凝結氣體都隨上升蒸汽進入除氧頭，從除氧頭頂部的排氣管排出除氧器。在加熱的過程中，水面上的水蒸氣的分壓力逐漸增加，而其它氣體的分壓力逐漸降低，水中的氣體就不斷分離析出，當水被加熱到除氧器壓力下的飽和溫度時，水面上的空氣全部被水蒸氣充滿，各種氣體的分壓力趨于零，此時水中的氧氣及其它不凝結氣體即被除去。除氧水箱上設有再沸騰管，在機組啟動前，或水質工況惡劣時，從備用汽源來的加熱蒸汽，通過再沸騰管加熱已置于除氧水箱中的需除氧的鍋爐給水。

2.2.2 從除氧器運行工藝條件逐一進行分析

為保證熱力除氧器穩定運行，達到設計的除氧效果，除氧器運行時須同時滿足以下工藝條件：除氧器進水溫度、流量在額定參數下運行；給水應加熱至除氧器內相應壓力下的飽和溫度；除氧器內保證有足夠的除氧時間；進入除氧器內的給水量保持基本穩定；從除氧器內解析出來的氣體能夠順暢地排出。

2.2.2.1 除氧器進水溫度及流量

除氧器設計進水溫度≥52℃，進水流量≤240t/h。檢查除氧器實際運行數據：除氧器進水溫度在54～56℃，進水流量在 196～206t/h，均在額定參數下運行，未發現超參數運行。

2.2.2.2 給水應加熱至除氧器內相應壓力下的飽和溫度

常溫常壓下（20℃，0.1MPa）水的溶解氧約為8.94mg/L，遠遠大于除氧器出水溶解氧控制指標，如果除氧器中的除鹽水稍有加熱不足，水中殘留的溶解氧就會大幅增加。為了保證給水加熱至除氧器內相應壓力下的飽和溫度，經過多次調整試驗，將除氧器二次蒸汽加熱及輔助加熱管打開，這樣水溫已達到相應壓力下的飽和溫度，給水溶解氧未見好轉。

2.2.2.3 除氧器內保證有足夠的除氧時間

從除氧器設計結構上分析，除氧器內有足夠的除氧時間。

2.2.2.4 進入除氧器內的給水量保持基本穩定

技術人員去現場檢查進入除氧器的給水組成，除鹽水補水門在關閉狀態，進入除氧器的水全部是凝結水。查看凝結水流量趨勢圖，凝結水流量穩定，除氧器進水均衡。

2.2.2.5 從除氧器內解析出來的氣體能夠順暢地排出

為確保從除氧器解析出來的氣體完全暢通地排出，技術人員對除氧器排氣閥進行檢查，已經完全打開而且不存在閥芯脫落等故障，從除氧器排汽管看排汽暢通。

由此得出除氧器運行工藝方面未發現導致溶解氧超標的原因。

2.3 水汽循環流程方面

2.3.1 CCPP熱力系統水汽循環流程見圖1。

圖1 CCPP熱力系統水汽循環流程圖

2.3.2 從水、汽循環流程上分析

從水汽循環流程看，溶解氧合格的凝結水送入除氧器除氧后，經高壓給水泵送入省煤器，給水取樣點在給水泵后，除氧器出水沒有取樣點，分析確定導致給水溶解氧超標原因可能有兩方面：

（1）凝結水泵出口管投加除氧劑，加藥點離取樣點太近，不足0.5m。凝結水取樣不具有代表性，不能真實反應整個凝結水系統氧含量，雖然檢測凝結水溶氧小于5μg/L，但實際上凝結水溶解氧可能不合格。凝結水進入除氧器，除氧器除氧效果不好，導致給水溶解氧不合格。

（2）凝結水溶解氧合格，除氧器出水溶解氧也合格，但如果給水泵的密封水進入給水系統，也會造成給水溶解氧超標。因為給水泵密封水為閉式循環水（即除鹽水），除鹽水未經過除氧，其溶氧含量大約在8mg/L。通過密封水進入給水系統的除鹽水量約3t/h，大量未經過除氧的除鹽水導致給水溶解氧超標。

2.4 針對上述可能原因進行驗證

停止向凝結水加除氧劑，排除加藥點與取樣點距離太近導致分析結果偏差的原因。經多次檢測，凝結水溶解氧始終小于5μg/L，證明凝結水溶解氧合格。

要保證備用泵的備用狀態，適當調小兩臺備用給水泵的密封水量，運行一段時間，發現高壓給水的溶解氧從30μg/L降至20μg/L，初步斷定給水溶解氧超標是由于給水泵密封水帶入系統，此部分水未經除氧造成給水溶解氧超標。

3 解決方案

3.1 運行中措施

在機組未停機前，向給水泵密封水即閉式循環水投加化學除氧劑二甲基酮肟，盡可能降低閉式循環水的溶解氧含量，保證機組正常運行。

3.2 停機檢修設備改造方案

3.2.1 更改凝結水取樣點位置，使取樣點距離加藥點達到3m以上，保證凝結水取樣具有代表性。

3.2.2 從軸封加熱器入口母管引一路凝結水，接至給水泵密封水母管上，加裝一閥門。將給水泵密封水改為兩路：一路除鹽水，機組啟動時用；一路凝結水，機組啟動后切換為凝結水，避免未經除氧的除鹽水進入給水系統。

3.2.3 除氧器出水總管加裝取樣點，以便監測除氧器出水溶解氧的含量。

4 改造效果

2011年6月9日CCPP機組投產后第一次停機檢修，改造項目得以實施。6月12日啟機，測定高壓給水溶解氧含量小于5μg/L，給水溶解氧超標問題得到徹底解決。

5 結束語

在火力發電廠的熱力系統中，水與蒸汽均含有一定雜質，如果雜質含量在允許范圍內，則不會影響設備的運行。當超過允許標準時，將會引起熱力設備腐蝕、結垢或積鹽。如凝汽器泄漏造成的水冷壁管結垢爆破；蒸汽質量不合格導致的過熱器管積鹽超溫爆破；鍋爐給水氧含量高造成的省煤器管與爐管腐蝕泄漏。只有將各項水汽指標控制在允許范圍內，才能保證熱力設備的安全穩定運行。

[1]施燮鈞,王蒙聚,肖作善.熱力發電廠水處理[M].北京:中國電力出版社.1998.

[2]竇照英.化學診斷技術[M].北京:水利電力出版社 .1990.

[3]火力發電廠水汽試驗方法標準規程匯編[M].北京:中國標準出版社.2004.