關于1000MW機組凝結水溶氧高的原因分析及處理措施

胡健++趙飛躍++向艷慧

摘 要：凝結水溶氧超標是機組運行中經常遇到的問題，嚴重影響著機組的經濟性和安全性。文章結合機組實際情況，介紹了凝結水溶氧高的危害，對產生的原因進行了探討分析，并提出針對性處理措施，為同類機組提供了借鑒方法。

關鍵詞：1000MW；凝結水；溶氧高；原因；措施

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0091-02

1 概述

某電廠#8機為1000MW超臨界壓力燃煤發電機組，主機為上海汽輪機廠生產的N-26.25/600/600（TF4F）型一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。凝汽器是由上海電站輔機廠制造的N4930型，雙殼體、雙背壓、單流程橫向布置凝汽器。抽真空系統的主要設備為雙極水循環式真空泵，型號為AT3006E，凝結水泵為型號TDM-VB5的立式多級筒袋形泵。該機組自春節調停啟動后，凝結水溶氧一直相對偏高，從溶氧表實時監測發現該溶氧值一直在50μg/L左右，該值已經嚴重超出了GB12145-1999《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》中凝結水溶氧量小于30μg/L的規定。本文試通過國內外的相關案例結合某電廠的設備運營情況，探索分析和總結，從而概括出凝結水溶氧高的原因以及相應的處理措施。

2 凝結水溶氧高的危害

首先，凝結水溶氧長時間超標，氧和金屬可以形成原電池，使金屬產生電化學反應，將會加速凝結水管道設備腐蝕及熱力系統鐵垢的產生，縮短設備壽命，嚴重影響機組安全性和穩定性。其次，汽輪機回熱系統一般采用表面式換熱器，一方面使得產生的腐蝕產物粘附在換熱面上；另一方面，高濃度的凝結水溶氧將會在換熱面表面覆蓋一層膜。在這兩方面作用的協同影響下，設備換熱效率最終大大降低，機組經濟性無法得到保障。最后，為了提高機組經濟效益，凝汽器須在高真空度的狀態下運行，凝結水溶氧的漏入將影響機組的真空度，影響機組經濟性，同時增加了抽氣系統真空泵的負荷，增加了廠區內部用電量。

3 凝結水溶氧高的原因分析及處理措施

凝結水溶氧的增加一般只有兩種途徑，一是真空系統的不凝結氣體，二是凝結水系統負壓區有漏點。以下結合#8機實際運行情況和之前開展的檢修情況，逐一對凝結水溶氧高的原因及處理措施進行分析。

3.1 凝汽器汽側存在漏點

由道爾頓分壓定律可知，隨著凝汽器空氣量的增加，空氣分壓同步增加，最終導致凝結水溶氧增加，因此為了有效控制凝結水溶氧，數據監測人員需密切關注凝汽器的真空度。我們對#8機進行真空氣密性試驗，結果發現真空下降速度為A側：0.26kPa/min；B側：0.18kPa/min，機組真空度屬于優良水平，空氣泄露量并不大。從以上試驗結果我們得出結論，該機組設備的真空度對凝結水溶氧造成的影響較小。雖然我們可以通過提高凝汽器真空度來進一步降低凝結水溶氧量，但在機組真空度已經較高的前提下，真空度提高的幅度有限，再者真空泵本身也存在極限真空值。因此此時通過提高機組真空度來降低凝結水溶氧的方法無論是從經濟性的角度還是可操作性的角度來看意義并不大。為了使凝汽器具有更高的真空度，進一步消除凝汽器汽側存在的一些漏點，可以在機組停機時對凝汽器高位灌水查漏，也可采用氦質譜儀對凝汽器查漏等方法，使凝汽器有更理想的真空嚴密性。

3.2 凝汽器水側存在漏點

3.2.1 凝結水輸送管道有漏點對溶氧的影響

從凝汽器熱井到凝結水泵之前的管道可能存在漏點，導致漏氣。凝汽器熱井至凝結水泵仍屬于負壓區域，在此處進入的空氣直接進入凝結水系統，雖然在此段配置了抽氣管道，但在流速較快的情況下仍有部分空氣溶于水被帶入系統。在這種情況下，盡管系統真空嚴密性高，但凝結水溶氧依然會超標。我們通過噴泡沫、抹黃油等查漏技術系統性地檢查了凝汽器熱井到凝結水泵的管道、閥門、法蘭等，結果證明該區域并不存在明顯漏點。因此我們基本可以排除凝結水補水管路存在漏點造成凝結水溶氧高的情況。

3.2.2 凝結水泵密封不嚴對凝結水溶氧的影響

三期機組凝結水泵正常運行狀態為一運行一備用，凝結水泵泵體內部為負壓，其傳動端是通過填料及密封水密封。凝結水泵運行時采用密封水自密封方式，兩臺凝結水泵均停運時采用凝輸水注水密封，并配有平衡管與凝汽器汽側相通。平衡管的作用為抽出泵內氣體，維持泵內一定的負壓狀態。我們檢查發現運行的凝泵A填料處無密封水溢出，這與凝結水泵正常運行時其密封水需要有600cc-200cc/min溢流量的要求不符，而此時檢查發現備用凝結水泵B密封水溢流量情況正常。因此我們進行了調整試驗，將凝結水泵A切換至凝結水泵B運行，并將凝結水泵A隔離，結果發現凝結水溶氧值下降至合格范圍。為了進一步查明凝結水泵A密封水量未達到要求的原因，我們對密封水管路進行仔細檢查，發現凝結水泵A密封水管路上的定流器故障，造成密封水被過度節流的異常。因此凝結水泵A密封水不足，空氣漏入凝結水系統，是造成凝結水溶氧超標的主要原因。針對以上原因，我們需要加強對各水泵密封水情況的檢查工作，確保密封水量充足，防止空氣漏入系統的情況再次發生。

3.3 機組補水的影響

鍋爐和汽輪機設備及其熱力系統在正常運行中會造成一定量的水汽的消耗，為了維持熱力系統的平衡，需對機組進行定期補水工作，據數據統計顯示，#8機組平均每天的補水量在300-400t/d。補水來自凝結水儲水箱，為未經除氧的除鹽水，且水箱上部采用浮球密封，未與空氣完全隔離，這些除鹽水攜帶大量的氧氣，因此補充的除鹽水量越大，帶入凝結水系統的溶氧就越多。通過對#8機試驗表明，在凝汽器進行補水時，凝汽器溶氧就會有一個上升的過程，且補水量越大，凝結水溶氧上升越多。因此我們可以對凝結水補水裝置進行優化，由于凝結水儲水箱布置在零米層，由機組凝輸水泵補水進入凝汽器喉部，因此可在各支管上增加霧化裝置，從而加大凝結水補水和蒸汽的接觸面積，加速熱傳導使溶氧析出，增加凝汽器熱力真空除氧效果，降低機組在補水時對凝結水溶氧產生的影響。

3.4 凝結水過冷度的影響

凝結水的溫度應該是凝汽器壓力下的飽和溫度，當凝結水的溫度低于凝汽器壓力下的飽和溫度時，即產生凝結水過冷現象。根據熱力除氧原理的傳熱條件，凝結水的溫度越接近于排汽壓力對應的飽和溫度，凝結水溶氧值越小。研究資料指出，1℃的過冷度將會造成凝結水溶氧量增加100μg/L，因此這個因素是不可忽視的。而造成過冷度增大的原因主要有：（1）凝汽器內部結構在設計上有缺陷，在管束間蒸汽沒有足夠的通往凝汽器下部的通道，使凝結水直接下落至下部的冷卻管子上面，蒸汽再一次被冷卻，造成過冷度增大。（2）凝汽器熱井水位高，淹沒了下部的冷卻水管，使凝結水過度被冷卻。（3）凝汽器汽側積有空氣，造成凝汽器內蒸汽分壓力下降而引起過冷卻。（4）凝汽器銅管破裂，冷卻水漏入凝結水內造成過冷。（5）冷卻水溫度多低水量過多造成凝結水過冷。目前#8機在通過前段時間的運行調整后，機組負荷、循環水溫度對凝結水過冷度的影響逐漸減少，凝結水過冷度已經在比較低的范圍，這對凝結水溶氧的控制是非常有利的。

4 結束語

凝結水溶氧量是電廠化學監督的主要指標之一，治理凝結水溶氧超標問題，也是我們工作的重點和難點。其常見原因有凝汽器汽側泄漏、凝汽器水側存在漏點、機組補水帶入溶氧、凝結水過冷度過大等。分析和解決機組凝結水溶氧超標問題，要逐個項目進行排查，找到問題后制定合理措施，并做好對凝結水溶氧的監視工作，把機組凝結水溶氧控制在合格范圍內，提高水汽品質合格率，確保機組安全穩定運行，只有這樣才能為企業、為社會創造更大的經濟效益和社會效益。

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