發電機組凝結水溶解氧超標的原因及對策

羅學亮

（福建晉江天然氣發電有限公司 福建晉江）

燃氣—蒸汽聯合循環發電機組具有高效率、低污染、啟?？?、調峰性能好等優點，近年來在全國的總裝機容量不斷增加。晉江天然氣發電有限公司一期建設4臺S109FA燃氣—蒸汽聯合循環機組，在近幾年的運行中，出現過凝結水溶解氧超標的問題。

一、凝結水溶解氧形成機理

機組正常運行時，凝汽器處于高真空狀態，溶解于水中的氣體很少。根據國標火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量GB/T 12145-2008，凝結水溶解氧含量應≤50 μg/L。但由于凝汽器內空氣進入和凝結水存在過冷，使凝結水中溶解氧。空氣漏入量增加，凝結水溶解氧量增加；凝結水過冷度增加，凝結水溶解氧量也隨之增加。理想狀態下，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形式，并且在滿負荷運轉時效果最佳。

二、影響凝結水溶氧的因素

1.過冷度

由于凝汽器中待冷卻蒸汽下部壓力低于上部壓力，下部凝結水溫度較上部低，從而產生過冷，此外蒸汽被冷卻成液滴時，在凝汽器冷卻水管間流動，因液滴的溫度比冷卻水管管壁溫度高，凝結水降溫從而低于其飽和溫度，產生過冷，以及空氣漏入，空氣分壓力增大，蒸汽的分壓力相對降低，蒸汽仍在自己的分壓力下凝結，使凝結水溫度低于排汽溫度，產生過冷。如果抽氣器不能及時抽出，增大了傳熱阻力，也使過冷度增大，從而使凝汽器溶解氧量增大；熱水井水位高于正常范圍，銅管淹沒，使下面幾排銅管中的冷卻水又帶走一部分凝結水的熱量而產生過冷卻，過冷度增加，凝結水的溶解氧增加；循環水溫度過低和循環水量過大，凝結水被過度冷卻，過冷度增加，溶解氧相對增加；凝汽器內的淋水裝置，將凝結水分成細小的水滴，與蒸汽逆流被重新加熱，減少過冷和除掉水中的溶解氧，淋水裝置將影響凝結水過冷和溶解氧量。

2.空氣進入

（1）凝結水泵及閥門填料盤根。凝結水泵是處于負壓狀態下運行的，其采用盤根加密封水的方式密封，密封水來自泵出口的壓力水。當泵在備用狀態時，可能造成水密封不嚴格，空氣漏入泵內使得凝結水的含氧量增加，凝結水溶氧超標。凝結水泵入口閥門填料室使用一般的填料盤根密封，當閥門盤根老化而未及時更換時，空氣漏入系統，造成凝結水溶氧超標。

（2）附加流體排入凝汽器。排入凝汽器的附加流體有補水（除鹽水），凝結水再循環的來水（低負荷運行時），軸加、本擴的疏水，飽和蒸汽和過熱蒸汽。這些附加流體排入凝汽器中，由于排入位置選擇不當、參數不當，會造成凝結水溶氧超標。特別是除鹽水，只進行了化學處理，沒有進行深度除氧，當補水量加大而噴淋裝置又不完善時，更容易造成凝結水溶氧超標。

三、凝結水溶解氧超標實例分析

2014年6月，監測數據顯示3#機組溶氧最嚴重超標，結合凝結水泵運行情況可以看出，在凝結水泵切換運行前后有明顯的差別。運行凝結水泵A時，溶解氧含量最高達到8×10-7，而運行凝結水泵B時溶解氧在含量5×10-8以下，基本達到設計要求。

1.凝結水系統

凝結水系統有2臺B550Ⅲ-6型凝結水泵A、B，流量412 t/h，揚程300 m ，轉速1480 r/min，機械密封形式，密封沖洗水壓力0.4～0.6 MPa。每臺水泵入口設計有隔離閥和入口濾網，泵入口設計有一條壓力平衡管道與凝汽器連通，達到穩定水泵入口吸入條件的目的，凝結水系統組成見圖1。

2.分析

可能的漏氣點：①系統管道。具體位置是凝汽器熱井到水泵入口，包含隔離閥，過濾網排氣閥等位置。②凝結水泵機械密封處。③空氣通過平衡管從備用凝結水泵通過機械密封漏入運行中凝結水泵。④凝結水泵外殼。⑤凝結水泵中分面。

圖1 凝結水系統示意圖

3.檢查過程及措施

（1）檢查凝結水泵A機械密封，未見明顯異常，機械密封有少量水甩出，機械密封位于凝結水泵出口，運行狀態下該處壓力1.5 MPa，為正壓狀態，因大氣壓力低于水泵出口水壓，空氣不直接與水泵出口凝結水接觸。但是如果機封冷卻水流量不足，空氣可從冷卻水回水管進入水泵入口，因為該處機封冷卻水設計上不要求達到密封空氣的目的，僅僅冷卻機封。為防止空氣從此處漏入可以采取以下措施：在機封冷卻水回水管道上增加一個調節閥，通過調節閥門開度使機封處充滿冷卻水，達到阻止空氣漏入的目的（該措施僅為分析意見，未得到實踐檢驗是否可行）?？梢耘袛嗫諝獠皇菑脑撎幝┤?。

（2）調節機封沖洗水壓力，以期達到讓機封處充滿冷卻水，阻止空氣漏入的目的，但機封冷卻水壓力從0.4 MPa調到0.6 MPa，含氧量未發生明顯變化。

（3）凝結水泵中分面存在O形橡膠圈密封的地方，因O形密封圈老化存在漏氣的可能，采取了對凝結水泵A中分面涂抹黃油，阻止空氣從水泵中分面漏入。實踐結果是凝結水泵A含氧量維持在7×10-7，排除中分面漏氣。

（4）檢查A、B兩臺水泵入口壓力平衡管，通過開關隔離門和長期運行A泵，判斷平衡管不是影響溶氧的主要原因，在水泵切換期間溶解氧可能會出現波動。

（5）停A泵后檢查發現，凝結水泵A外殼與設備基礎坑之間有大量積水，在啟動A泵后基礎坑中的水位會逐漸下降，因此可以判斷凝結水泵A外殼存在漏氣點。對此采取的臨時處理措施是：在凝結水泵A基礎坑中不間斷注入凝結水，讓水始終淹沒水泵外殼，阻止空氣漏入。實踐檢驗，該臨時方案可以使系統溶氧量穩定在5×10-8以下。徹底解決漏氣點需要將水泵外殼緊固螺栓焊縫重新補焊接，如果外殼有裂紋同樣采取補焊處理。具體方法：①待較長時間停機，安排一次灌水查漏，灌水高度大于凝泵出口，要求打開水泵進口閥門，關閉水泵出口閥門，希望通過發現漏水點確定空氣漏入點。②將凝結水泵A壓力平衡管單獨與凝汽器連通，不與B泵并聯，切斷空氣漏入源頭。③停機一周以上時，更換凝結水泵B機械密封。

四、凝結水溶解氧超標的危害

（1）縮短設備的壽命。為提高機組的循環效率采用了回熱循環，當含氧量較高的凝結水通過回熱設備及其附屬管道時，會對這些設備造成腐蝕。使各輔助設備的使用壽命受到影響，降低了機組運行的可靠性。

（2）降低回熱設備的換熱效率。汽輪機回熱系統采用的是表面式換熱器，設備的腐蝕產物附著在換熱面上形成疏松的附著層，凝結水中含氧過多，會使換熱面上形成一層薄膜，增大換熱熱阻，降低循環的熱效率。

（3）影響機組真空度。為保證機組的穩定經濟運行，凝汽器必須處于高度真空狀態。過多的空氣漏入凝汽器，會造成真空度降低，既影響機組的經濟性，嚴重時將降低機組的出力，又增加抽氣系統的抽氣負荷，造成電耗的增加。