350MW超臨界機組凝結水溶解氧超標檢查思路及分析

孫紹哲，宮振國，劉長宇

(華能輪臺熱電分公司，新疆 輪臺 841600）

隨著火力發電技術的快速發展，對機組化學指標要求越來越嚴格。根據DL/T561《火力發電廠水汽化學監督導則》要求超臨界機組凝結水溶解氧含量小于20ug/l。某電廠1號機組于2016年7月投產發電。汽輪機為上海汽輪機廠生產，為超臨界壓力、一次中間再熱、兩級調整抽汽、表面式間接空冷凝汽式汽輪機，系統設兩臺100%容量的變頻立式凝結水泵，一用一備。自2016年投運以來，凝結水溶解氧1號機組的超標頻繁，期間多次排查均未能找到原因，嚴重影響機組安全穩定運行。

1 凝結水溶解氧超標的危害

（1）腐蝕設備，縮短設備使用壽命。溶解氧比較高的凝結水進入凝結水系統和回熱管路時，水中氧氣和金屬產生化學腐蝕降低了設備的使用壽命，使設備的可靠性大大降低。

（2）降低回熱設備的換熱效率。汽輪機回熱系統中的換熱器基本都是表面式換熱器，設備產生的腐蝕性雜質會粘在傳熱面上形成粘合層，熱交換器表面的溶解氧過高，形成一層薄膜，會增加傳熱阻力并降低熱回收效率。

2 凝結水溶解氧超標的特征

（1）機組負荷越高，其凝結水溶解氧越低，甚至可以降至10μg/l以下，隨著機組負荷降低，凝結水溶解氧緩慢開始上漲。

（2）1號機組除氧器出口溶解氧合格率為100%，溶解氧標準為小于10μg/l，說明除氧器除氧效果良好，且凝結水溶解氧超標未對后續系統造成影響。

（3）凝結水溶氧與機組的真空密封性沒有顯著的關系。嚴密性試驗結果無論是否合格，對溶解氧濃度影響不大。2016年機組剛投運時，1號機組真空度較差，凝結水溶解氧超標。2017年對真空度經過排查和處理，已經恢復正常且較為優良，凝結水溶解氧依舊超標，且無明顯下降趨勢。

3 影響凝結水溶解氧超標的因素和分析

（1）凝結水補水溶解氧的合格性。凝汽器補充水采用除鹽水，補水時打開凝汽器補水調節閥前后手動閥，調節凝汽器補水閥向凝汽器熱井補水，正常運行后自動設置凝汽器補水閥。由于除鹽水溶解氧含量較高，若補水量較大，在補水過程中又沒有有效的除氧設備，則凝汽器溶解氧含量會上升。查閱相關數據發現機組補水率合格，因此機組正常運行情況下，補水量正常。

凝汽器有一個鼓泡除氧器，該設備很大程度上會增加補水與排氣接觸面積，更好的析出溶解氧，減少凝結水中的溶解氧。該設備自機組投運以來從未使用，暫時未調試。

（2）給水泵密封水回水溫度對凝結水溶氧的影響。1號機組汽動給水泵密封方式為水力密封，密封水由凝結水通過單級水封直接進入熱水井。給水泵密封水的回水溫度會影響凝結水的溶解氧。密封水回水會與大氣接觸，接觸點的壓力為大氣壓力，因此當給水泵密封水回水溫度降低時，密封水回水會增加水中溶解氧。通過調整1號機組汽動給水泵密封水的回水溫度，凝結水溶解氧未發現明顯的變化趨勢。

（3）負荷對凝結水溶氧的影響。機組負荷的變化對凝結水溶氧有非常明顯的影響，當設備的負荷升高時，凝結水中的溶解氧將迅速下降，甚至在滿負荷時能夠達到合格標準。當負荷為50%時，凝結水溶解氧就會逐漸上升，達到60ug/l左右。機組負荷主要從以下幾個方面影響凝結水溶解氧：第一，機組負壓區減少，減少了泄漏的空氣量；第二，機組負荷升高，凝結水量增加，溶解氧濃度被稀釋。

因此機組負荷的變化，只是將凝結水溶解氧的影響放大或者是縮小了，它并不是直接導致凝結水溶解氧超標的原因。

（4）凝汽器水位對凝結水溶氧的影響。凝汽器水位的高低會對冷卻管束的溫度造成影響，當凝結水溫度與排氣溫度之間的差值變大時，溶解氧將增加。通過分析1號機組的凝汽器水位和凝結水溶解氧歷史曲線，發現1號機組凝結水溶解氧和凝汽器水位并沒有直接的相關關系。

（5）凝結水過冷度與凝結水溶氧的影響。凝結水過冷度過高會使溶解于水中的氣體含量增加，一般過冷度超過5℃以上時對凝結水溶氧的影響就非常明顯。因為熱水井上的氣體分壓與溶于凝結水的氣體量成正比，因此過冷度增加時，氣體溶解增大，溶解氧含量增高。1號機組凝結水過冷度基本控制在1℃左右，其過冷度控制較低，對凝結水溶解氧影響較小。

（6）儀表不準確、取樣管路漏氣、取樣點不正確。在線溶解氧表由于維護人員水平等問題可能會造成儀表失準，通過使用便攜式儀表比對，在線儀表準確。

化學取樣管路漏氣，會造成空氣進入，使測得的凝結水溶解氧含量升高，一般出現在過濾罐接口、管路接口等。使用便攜式儀表直接在凝結水泵出口管路上接臨時管路進行測量，凝結水溶解氧含量依舊超標，和在線數據顯示基本一致。

（7）凝結水泵機械密封、閥門嚴密性對凝結水溶氧的影響。1號機組凝結水泵為100%容量的變頻泵，1臺變頻運行，1臺工頻備用。軸承冷卻水采用閉式冷卻水，密封面采用凝結水或除鹽水密封。一旦出現壓力異常會造成閉冷水進入凝結水密封面污染凝結水，同時若使用除鹽水進行密封，也會造成凝結水溶解氧升高。

查看凝結水泵軸承冷卻水的壓力為0.4MPa左右，凝結水壓力為1MPa以上，冷卻水進入凝結水密封面的可能較小，為確保冷卻水對溶解氧無影響，又將兩臺凝結水泵的軸承冷卻水切換關閉，均未發現凝結水溶解氧有下降趨勢。

凝結水泵的密封面有一路密封水為除鹽水，在機組正常運行時使用凝結水密封，機組啟動期間使用除鹽水密封。因此將除鹽水至凝結水泵密封水管路閥門關閉，發現凝結水溶解氧下降明顯，從40ug/l左右降至6ug/l左右。

凝結水系統閥門和門桿的泄漏也會導致凝結水中溶解氧增加。具體通過涂抹黃油等方式來觀察溶解氧的變化趨勢，對閥門的門桿和機械密封等進行涂抹，凝結水溶解氧未有明顯變化。

4 溶解氧超標的原因分析及優化處理

通過以上分析和排查，造成1號機組凝結水溶解氧超標的主要原因是在機組正常運行時，除鹽水至凝結水泵密封水管路的閥門未關閉，雖然凝結水壓力高于1MPa，除鹽水壓力只有0.5MPa左右，但是在凝結水循環過程中，會不斷將除鹽水帶入凝結水系統。由于除鹽水未經過除氧，其溶解氧含量遠高于凝結水，一旦漏入凝結水系統中，會造成凝結水溶解氧含量升高。針對本次檢查和分析情況，采取如下措施。

（1）在機組正常運行后，手動關閉除鹽水至凝泵密封水閥門。

（2）調試投運凝汽器鼓泡除氧器，確保大流量補水時，凝結水溶解氧指標能夠在合格范圍內。

（3）控制汽動給水泵冷卻水回水溫度不低于45℃。

5 結語

（1）凝結水溶解氧對于超臨界機組來說，短暫的超標并不會立即造成設備和運行異常，但長期不處理會造成設備的腐蝕，同時對經濟性產生影響，因此在發現凝結水溶解氧超標時，需要引起足夠的重視盡快排查處理。

（2）1號機凝結水溶解氧超標，采取多種措施進行了排查和處理，最終發現是由于除鹽水串入凝結水密封面導致，這也為日后處理凝結水溶解氧超標提供了更加豐富的案例和思路。

（3）通過調整和優化，1號機組的凝結水溶解氧已經完全合格。