直接空冷機組凝結水溶氧超標的分析和治理

摘 要：隨著社會的進步和發展，水資源短缺制約社會發展的問題日益凸顯，直接空冷發電機組越來越受到人們的重視。在直接空冷機組的正常運行中，由于凝結水過冷度變化、冬季供熱時除鹽水補水量影響、空冷系統面積龐大、系統泄漏點多等因素的影響，機組凝結水溶氧超標極其嚴重。通過對直接空冷機組凝結水溶氧超標進行具體的分析和探討，給出了有效的治理措施。

關鍵詞：直接空冷機組；溶氧超標；分析；治理

中圖分類號：TK264.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0044-02

1 概述

某電廠300 MW直接空冷機組由上海汽輪機廠生產，型號為CZK300-16.7/0.343/538/538亞臨界、單軸、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式空冷機組。設計最高滿發背壓為34 kPa，額定冷凝工況熱耗8 212.2 kJ/kW·h，采暖供熱抽汽壓力范圍為0.25～0.7 MPa，可調整最大采暖抽汽壓力0.4 MPa，可調整最大采暖抽汽量600 t/h。

空冷島散熱器分三列布置，每列散熱器每組換熱單元是由單排管和ALEX換熱管束組成。翅片管橫截面尺寸為219 mm×19 mm，管壁厚度1.5 mm，扁平形狀，表面鍍鋁翅片鋼制管。管束長度10 000 mm，管束寬度2 220 mm，采用順流、逆流防凍布置設計。空冷島每列安裝10臺直徑為8 910 mm的軸流變速風機，空冷島高度為34 m，翅片管迎風面積為6 659 m2，翅片總面積為820 633 m2。

2 凝結水溶氧超標對汽輪機組的危害

根據電力技術監督的規定要求，亞臨界（15.7～18.3 MPa）汽輪發電機組的凝結水溶氧含量<30 ug/L。過大的凝結水含氧量會對機組熱力設備造成危害，影響機組的經濟運行。其危害歸納起來有兩個方面：縮短了發電設備的使用壽命，降低了機組凝結水回熱循環設備（機組的高加、低加、除氧器）的換熱效率。

3 某廠300 MW直接空冷機組凝結水溶氧現狀調查

由于凝結水系統設計問題、面積龐大、系統漏點等原因，機組自發電投產以來，凝結水溶氧量一直居高不下，遠超電力技術監督的規定要求。

具體監督統計數據如表1和表2 所示。

表1 2008年10#和11#機組凝結水溶氧統計表（單位：?g/L）

名稱 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度

10#機 324.6 236 265.96 296.3

11#機 280.8 210.25 169.68 177

表2 2009年10#和11#機組凝結水溶氧統計表（單位：?g/L）

名稱 第一季度 第二季度 第三季度

10#機 160.25 137.98 170.2

11#機 104.96 62.8 71.74

4 某電廠凝結水溶氧超標的具體原因

直接空冷機組凝結水溶氧超標的原因有很多，治理起來難度很大。下面就某電廠300 MW直接空冷機組目前的設備現狀進行了分析，得出導致凝結水溶氧超標的原因主要有：①空冷機組凝結水的過冷度大；②機組真空（空冷裝置）的嚴密性對凝結水溶氧的影響；③凝結水補充水對凝結水溶氧的影響（尤其是供暖季節，大量補充凝結水對凝結水溶氧的影響）；④原機組排汽裝置設計不合理（排汽裝置內部沒有設計加裝凝結水除氧裝置）。

5 治理凝結水溶氧超標的有效措施

凝結水溶氧超標是一個綜合、復雜的問題，通過上面具體的分析，我們得出，要想解決某電廠凝結水溶氧超標問題，就需要逐一對以上各影響因素進行有效控制。

5.1 加強對運行人員的培訓

在具體的改進措施中，要加強對運行人員的培訓工作，告訴他們在機器運行中，要有效地調整空冷風機的轉速，將凝結水的過冷度控制在1 ℃以下。

5.2 對空冷島進行檢查

定期進行空冷島的氦檢測工作，做好真空查漏工作，并及時進行空冷島設備堵漏。

5.3 加強機組設備治理工作

增強對機組設備跑、冒、滴、漏的治理，盡力降低供暖季凝結水的補水量。

5.4 進行設備改造升級

5.4.1 改進除鹽水補水方式

原機組除鹽水補水方式設計不合理。排氣裝置內補水噴嘴及其布局設置不合理，原噴嘴是直接在直徑159 mm、長4 m的管道上打直徑為10 mm的孔，而且補水位置是在6.3 m的位置，噴出的水柱基本達不到除氧條件。為了解決10#和11#機組凝結水溶氧超標問題，利用大修機組的機會，可改進除鹽水補水效果，具體實施措施如下。

由某電力節能設備有限公司負責，對電廠10#和11#機組凝結水系統進行改造，把除鹽水補水管位置抬高，并安裝了一套“空冷機組科學補水真空除氧裝置”。將原化學補水管上進入凝結水箱的大噴頭改為機械旋流霧化噴嘴。機械旋流霧化噴嘴數量的確定：噴嘴在不排除壓力損失和阻力的理想狀態下的流量為2 t/h或3 t/h，噴嘴的具體數量和安裝分配情況如下。

第一組：1，2單元18個噴嘴×2 t/h；第二組：3，4單元18個噴嘴×2 t/h；第三組：5單元10個噴嘴×3 t/h。所以，該型補水裝置最佳出力為102 t/h，總共安裝了46個噴嘴。

噴嘴原理：補水噴嘴選用小流量空心錐扇形噴嘴（噴嘴的材質選用1Cr18Ni9Ti），通過對多噴嘴集管的相鄰噴霧之間排序的合理疊加，形成整個噴霧斷面上噴射均勻的效果，傳熱介質充分，且有利于氣體的析出。

該裝置設計參數是：補水工作壓力0.7 MPa ，補水溫度30 ℃，補水量100 t/h。

具體改造如圖1所示。

5.4.2 加裝凝結水除氧器

在空冷島至排汽裝置的凝結水管道上加裝凝結水除氧器，可以有效地除去凝結水中的氧。目前，空冷島冷凝后的凝結水直接返回到排汽裝置底部，凝結水得不到除氧處理，這就使得凝結水中的溶氧不能排出。所以，建議對空冷機組的排汽裝置進行改造，具體方案是：①根據空冷機組排汽量大、排汽溫度較高的特點，將排汽裝置內高度在2.7～6.7 m范圍內直徑為76 mm的鋼管支撐拉筋改為直徑為76 mm的不銹鋼管，并且把各拉筋管聯通，形成多層管網，并在管網上均布安裝450個機械旋流霧化噴嘴；②將空冷島冷凝后的凝結水由原來的兩路直排排汽裝置，改為：一路與改裝后的拉筋管網連接，使凝結水靠本身超過30 m的靜水壓力從噴嘴噴出，與機組排汽進行充分的熱交換，達到排汽壓力下的飽和溫度，從而析出凝結水中的氧氣；另一路保持直排排汽裝置，不過要在進入排汽裝置之前的管道上加裝電動調整門，即在負荷大、凝結水流量大、噴嘴滿足不了實際的情況下，利用電動調整門進行調節，以保證機組運行的可調性。具體改造方案如圖2所示。

經過上述系統改造后，10#和11#機組凝結水溶氧在非供熱期間控制在≤30μg/L；在供熱季節，凝結水溶氧控制在50～60 μg/L（這是由于季節補水量增大引起的）。由此，凝結水溶氧超標問題得到明顯改善。

圖2 空冷島至排汽裝置的凝結水管道上加裝凝結水除氧器示意圖

6 結束語

凝結水溶氧超標是由多種復雜的綜合因素形成的，它給機組設備帶來很大的危害，影響機組運行的經濟效益。我們要提高設備的優良率，優化機組的運行方式，完善設備設計并進行改造升級，這樣才能有效降低機組的凝結水溶氧含量。

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作者簡介：李小明（1972—），男，技術服務部高級主管，助理工程師，多年從事發電廠運行和設備管理工作。

〔編輯：曹月〕

Analysis of Direct Air Cooling Unit Condensate of Dissolved Oxygen and Excessive Governance

Li Xiaoming

Abstract： With the progress and development of society， social development， water scarcity constraints become increasingly prominent， direct air-cooled generators more and more peoples attention. In the normal operation of direct air cooling unit， because condensate subcooling changes， in addition to effects of salt water up affected area of the huge air-cooling system， system leakage points such factors as the winter heating， excessive oxygen unit condensate extremely serious. Through the direct air cooling unit condensate dissolved oxygen exceeded specific analysis and discussion are given effective control measures.

Key words： direct air cooling unit； oxygen exceeded； analysis； governance

5.4.2 加裝凝結水除氧器

在空冷島至排汽裝置的凝結水管道上加裝凝結水除氧器，可以有效地除去凝結水中的氧。目前，空冷島冷凝后的凝結水直接返回到排汽裝置底部，凝結水得不到除氧處理，這就使得凝結水中的溶氧不能排出。所以，建議對空冷機組的排汽裝置進行改造，具體方案是：①根據空冷機組排汽量大、排汽溫度較高的特點，將排汽裝置內高度在2.7～6.7 m范圍內直徑為76 mm的鋼管支撐拉筋改為直徑為76 mm的不銹鋼管，并且把各拉筋管聯通，形成多層管網，并在管網上均布安裝450個機械旋流霧化噴嘴；②將空冷島冷凝后的凝結水由原來的兩路直排排汽裝置，改為：一路與改裝后的拉筋管網連接，使凝結水靠本身超過30 m的靜水壓力從噴嘴噴出，與機組排汽進行充分的熱交換，達到排汽壓力下的飽和溫度，從而析出凝結水中的氧氣；另一路保持直排排汽裝置，不過要在進入排汽裝置之前的管道上加裝電動調整門，即在負荷大、凝結水流量大、噴嘴滿足不了實際的情況下，利用電動調整門進行調節，以保證機組運行的可調性。具體改造方案如圖2所示。

經過上述系統改造后，10#和11#機組凝結水溶氧在非供熱期間控制在≤30μg/L；在供熱季節，凝結水溶氧控制在50～60 μg/L（這是由于季節補水量增大引起的）。由此，凝結水溶氧超標問題得到明顯改善。

圖2 空冷島至排汽裝置的凝結水管道上加裝凝結水除氧器示意圖

6 結束語

凝結水溶氧超標是由多種復雜的綜合因素形成的，它給機組設備帶來很大的危害，影響機組運行的經濟效益。我們要提高設備的優良率，優化機組的運行方式，完善設備設計并進行改造升級，這樣才能有效降低機組的凝結水溶氧含量。

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作者簡介：李小明（1972—），男，技術服務部高級主管，助理工程師，多年從事發電廠運行和設備管理工作。

〔編輯：曹月〕

Analysis of Direct Air Cooling Unit Condensate of Dissolved Oxygen and Excessive Governance

Li Xiaoming

Abstract： With the progress and development of society， social development， water scarcity constraints become increasingly prominent， direct air-cooled generators more and more peoples attention. In the normal operation of direct air cooling unit， because condensate subcooling changes， in addition to effects of salt water up affected area of the huge air-cooling system， system leakage points such factors as the winter heating， excessive oxygen unit condensate extremely serious. Through the direct air cooling unit condensate dissolved oxygen exceeded specific analysis and discussion are given effective control measures.

Key words： direct air cooling unit； oxygen exceeded； analysis； governance

5.4.2 加裝凝結水除氧器

在空冷島至排汽裝置的凝結水管道上加裝凝結水除氧器，可以有效地除去凝結水中的氧。目前，空冷島冷凝后的凝結水直接返回到排汽裝置底部，凝結水得不到除氧處理，這就使得凝結水中的溶氧不能排出。所以，建議對空冷機組的排汽裝置進行改造，具體方案是：①根據空冷機組排汽量大、排汽溫度較高的特點，將排汽裝置內高度在2.7～6.7 m范圍內直徑為76 mm的鋼管支撐拉筋改為直徑為76 mm的不銹鋼管，并且把各拉筋管聯通，形成多層管網，并在管網上均布安裝450個機械旋流霧化噴嘴；②將空冷島冷凝后的凝結水由原來的兩路直排排汽裝置，改為：一路與改裝后的拉筋管網連接，使凝結水靠本身超過30 m的靜水壓力從噴嘴噴出，與機組排汽進行充分的熱交換，達到排汽壓力下的飽和溫度，從而析出凝結水中的氧氣；另一路保持直排排汽裝置，不過要在進入排汽裝置之前的管道上加裝電動調整門，即在負荷大、凝結水流量大、噴嘴滿足不了實際的情況下，利用電動調整門進行調節，以保證機組運行的可調性。具體改造方案如圖2所示。

經過上述系統改造后，10#和11#機組凝結水溶氧在非供熱期間控制在≤30μg/L；在供熱季節，凝結水溶氧控制在50～60 μg/L（這是由于季節補水量增大引起的）。由此，凝結水溶氧超標問題得到明顯改善。

圖2 空冷島至排汽裝置的凝結水管道上加裝凝結水除氧器示意圖

6 結束語

凝結水溶氧超標是由多種復雜的綜合因素形成的，它給機組設備帶來很大的危害，影響機組運行的經濟效益。我們要提高設備的優良率，優化機組的運行方式，完善設備設計并進行改造升級，這樣才能有效降低機組的凝結水溶氧含量。

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作者簡介：李小明（1972—），男，技術服務部高級主管，助理工程師，多年從事發電廠運行和設備管理工作。

〔編輯：曹月〕

Analysis of Direct Air Cooling Unit Condensate of Dissolved Oxygen and Excessive Governance

Li Xiaoming

Abstract： With the progress and development of society， social development， water scarcity constraints become increasingly prominent， direct air-cooled generators more and more peoples attention. In the normal operation of direct air cooling unit， because condensate subcooling changes， in addition to effects of salt water up affected area of the huge air-cooling system， system leakage points such factors as the winter heating， excessive oxygen unit condensate extremely serious. Through the direct air cooling unit condensate dissolved oxygen exceeded specific analysis and discussion are given effective control measures.

Key words： direct air cooling unit； oxygen exceeded； analysis； governance