凝汽器真空系統(tǒng)氨氣揮發(fā)技改淺析

張廷藝 古欽培

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在電廠中，凝汽器真空系統(tǒng)的運行必不可少，但其在運行過程中可能產(chǎn)生了揮發(fā)性的氨氣，造成了廠房污染，存在安全隱患。本文以惠州LNG電廠單軸M701F3燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組和分軸M701F4熱電聯(lián)產(chǎn)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組工作投產(chǎn)出現(xiàn)的問題進行了分析并提出了有效的解決方案，僅供參考。

關(guān)鍵詞：氨水;氨氣;真空;廢水;地溝;凝坑

背景

惠州LNG電廠一期（以下簡稱一期）建設(shè)三臺單軸M701F3燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，二期建設(shè)三套分軸M701F4熱電聯(lián)產(chǎn)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，目前所有機組均已投產(chǎn)。一期機組從2006年投產(chǎn)至今，凝汽器真空系統(tǒng)從沒有發(fā)現(xiàn)有氨氣揮發(fā)到廠房，但二期機組至2017年#4機組投產(chǎn)后，就發(fā)現(xiàn)廠房氨氣味很重，機組閉冷水PH值會持續(xù)升高。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，廠房氨氣味來源于凝汽器真空泵溢流管，機組閉冷水PH值持續(xù)升高是因為閉冷水箱溢流管跟真空泵溢流管都流到同一條地溝，氨氣通過地溝、閉冷水箱溢流管反串到閉冷水箱，并溶于閉冷水。

氨氣具有強烈刺激氣味，長期吸入可能引起呼吸道疾病或急性中毒，危害人員健康，氨氣如果聚集到一定濃度，遇明火可能發(fā)生爆炸。因此二期機組有必要在原基礎(chǔ)上進一步采取有效措施，消除廠房氨味，改善人員工作環(huán)境，確保電廠安全生產(chǎn)。

1.一、二期凝汽器結(jié)構(gòu)區(qū)別

一期凝汽器冷卻水下進上出，空冷區(qū)位置相對較高，沒有檔汽板（見圖1），設(shè)計熱負荷大約820106kJ/h，設(shè)計絕對壓力7.33KPa，循環(huán)水量24，970m3/h，循環(huán)水入口溫度29.0℃，循環(huán)水出口溫度37.1℃，長寬高為14.5米×6米×9.4米。

二期凝汽器冷卻水上進下出，空冷區(qū)位置相對較底，有檔汽板（見圖2），設(shè)計冷卻面積11300m2，設(shè)計絕對壓力5.99KPa，循環(huán)水量27576m3/h，循環(huán)水入口溫度23.4℃，蒸汽流量417.6t/h。無水時凝汽器重量約300t，凝汽器正常運行時重量約640t，滿水重量約1250t。

2.二期機組凝汽器氨氣揮發(fā)機理

二期機組凝汽器由于有嚴密的隔汽板，使得空冷區(qū)部分與汽機排汽隔絕。該部分所通過的蒸汽量很小，只是凝結(jié)水再蒸發(fā)所產(chǎn)生的汽量。凝結(jié)水再蒸發(fā)的同時，氨、氧、二氧化碳也都揮發(fā)出來。少量的再蒸發(fā)汽體通過此部分鈦管時，在鈦管上或多孔板上形成水滴和水膜，由于水量很小，水滴和水膜在鈦管上或多孔板上停留時間比較長，以致氨、二氧化碳、氧大量地溶于水膜和水滴中，形成高濃度的氨、二氧化碳、氧溶液，此處的氨含量能達到凝結(jié)水氨含量的400多倍以上，其絕對值能達800ppm以上，這就形成了氨濃縮區(qū)，真空系統(tǒng)把高濃度氨抽至真空泵汽水分離器，當真空泵汽水分離器液位高過溢流閥時，氨水就通過溢流閥流入地溝，最終流入凝坑，并在地溝、凝坑進行揮發(fā)，最終導致廠房氨氣味很重。

一期機組凝汽器沒有這種隔汽板，汽機排汽或其凝結(jié)水可進入空冷區(qū)，氨濃縮現(xiàn)象就不會發(fā)生或濃縮不那么嚴重，就不會有高濃度的氨水抽至真空泵汽水分離器，最終揮發(fā)出氨氣到廠房。

3.解決方案

二期機組凝汽器區(qū)域氨氣味重是由于凝汽器結(jié)構(gòu)導致的，要改造凝汽器結(jié)構(gòu)將會非常困難。經(jīng)分析討論決定，采取了外部氨水收集并通過輸送泵打至工業(yè)廢水進行中和處理方案。

3.1方案布置設(shè)計

（1）二期真空泵分離器溢流水從凝坑排污泵后管道引入，輸送至工業(yè)廢水，見圖3。

（2）收集水箱采用密閉不銹鋼形式，容積約400L（通過實驗機組運行一天溢流閥排水約200L），放置在凝坑。

（3）真空泵溢流水從真空泵溢流口接入至收集水箱，收集水箱散發(fā)的少量氨氣接至真空泵分離器排空管;管路除兩端接口外，其余采非金屬材料，埋地布置。

（4）新加的泵采用不銹鋼輸送泵，流量約200L/h，揚程約20m。

（5）圖（3）標注紅色范圍為增加設(shè)備。

3.2每臺機組增加設(shè)備

不銹鋼水箱1個、分離器至水箱引入管、排氨氣管（PPR）一批、不銹鋼管少量、不銹鋼輸送泵1臺、手動閥、逆止閥、入口濾網(wǎng)、液位計。

3.3現(xiàn)場功能設(shè)計

（1）設(shè)自啟停功能，根據(jù)液位高低自動啟停泵。

（2）收集水箱有就地液位計和觀察功能。

（3）收集水箱內(nèi)的氨氣能自動排出廠房外。

4.結(jié)束語

二期凝汽器結(jié)構(gòu)原因?qū)е聫S房氨氣味重，給電廠生產(chǎn)帶來較大安全隱患。通過技改，徹底消除安全隱患，對電廠的安全穩(wěn)定運行有著積極的意義。本文所述的研究和解決措施，可為同類型電廠所借鑒。

參考文獻：

[1]《大型燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備與運行》機務分冊

[2]朱志平、楊道武、李宇春 凝汽器空冷區(qū)銅管氨腐蝕過程分析與防護措施

作者簡介：

張廷藝 男 39歲 電氣工程師。

古欽培 男 40歲 熱動工程師。