某電廠1000MW超超臨界機組除氧器入口溶解氧異常原因分析及處理

姬定西 晏海能 陳永光 程愛勇 廖娟子 王俊武

（1. 西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054；2. 蘇晉朔州煤矸石發電有限公司，山西 朔州 036800；3. 國能（福州）熱電有限公司，福建 福清 350309；4. 國能浙江舟山發電有限責任公司，浙江 舟山 316100；5. 江西大唐國際新余第二發電有限責任公司，江西 新余 338013）

0 引言

給水系統或高加疏水系統流動加速腐蝕（FAC）產生的腐蝕產物遷移引起的鍋爐受熱面結垢速率高、水冷壁節流孔堵塞、鍋爐壓差升高快、高加疏水調閥卡澀是影響超（超）臨界機組安全穩定運行的主要問題，給水加氧處理技術是解決上述問題的重要手段[1,2]。目前給水加氧技術在國內外都得到了廣泛應用[3]，其中全保護加氧處理技術達到行業內領先水平，其技術工藝主要是通過向凝結水、給水、高加疏水系統中加入氧氣，促使熱力設備管道金屬表面生成更加致密、溶出率更低的保護性氧化膜，使整個水汽系統的鐵含量維持穩定在很低的水平，保障機組安全運行的同時，提高機組運行的經濟性[4,5]。近些年隨著電廠設備智能化、自動化水平的提高，高參數機組對熱力循環工作介質的品質要求也越來越嚴苛，在加氧設備投運過程中，必須確保每個環節都處于可控范圍內，確保加氧控制精度，提高設備的智能化、自動化、精細化，從而提高防腐效果，保障機組安全運行。

1 機組概述及異?，F象

某電廠#1機組為1000MW超超臨界直流鍋爐，采用單爐膛、一次中間再熱、反向雙切圓燃燒、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊Π型結構。2022年9月10～12日，在對#1機組進行加氧處理前的水汽品質查定時，除氧器入口溶解氧始終要比凝結水泵出口溶解氧高8～11μg/L，如圖1所示。理論上，經過低壓給水系統的消耗，除氧器入口溶解氧應該低于凝結水泵出口溶解氧。為保證后續凝結水加氧的準確性和可靠性，對異常問題進行了排查與處理。

圖1 除氧器入口和凝結水泵出口溶解氧的歷史曲線

2 故障排查及原因分析

2.1 在線溶解氧表準確性的排查

水汽系統溶解氧異常時，必須檢查在線溶解氧表能否真實反映水樣中溶解氧的實際含量，按照DL/T 677-2018《發電廠在線化學儀表檢驗規程》，現場使用標準溶解氧表校驗裝置對1號機組凝結水泵出口和除氧器入口的在線溶解氧表進行了校驗，比對結果如表1所示。

表1 在線溶解氧表與標準溶解氧表比對結果

依據DL/T 677-2018的標準要求，被檢表測量水樣氧濃度＞10μg/L時，整機工作誤差在±3μg/L以內，被檢表測量水樣氧濃度＜10μg/L時，整機工作誤差在±1μg/L以內。從表1比對結果來看，對凝結水泵出口、除氧器入口溶解氧表整機工作誤差均合格，從表1也可以看出，除氧器入口和凝結水泵的溶解氧要高10.1μg/L，此類情況可能與精處理混床和除氧器入口取樣架的泄漏有關。

2.2 精處理混床出口母管溶解氧的排查

通過對精處理出口母管與凝結水泵出口的溶解氧進行測量，從表2比對結果可以看出，精處理出口母管與凝結水泵出口溶解氧基本相當，可以確定凝結水泵出口至精處理出口母管這一段管路沒有問題。

表2 凝結水泵出口與精處理混床出口母管比對結果

2.3 低溫取樣架的排查

通過對除氧器入口低溫取樣架各接口進行緊固處理并調整閥門開度，控制水樣流量的變化，確認管道流路泄漏附加誤差檢驗合格。既然低溫取樣架、在線溶解氧表均檢查無誤，精處理出口溶解氧表與凝結水泵出口基本相當，那么確定是精處理出口至除氧器入口這一段凝結水系統有溶解氧漏入。

2.4 低加疏水溶解氧的排查

通過查閱DCS系統，發現低加疏水通過疏水泵并入了8號低加出口，如圖2所示，于是對低加疏水溶解氧進行了測量。經測量，低加疏水溶氧為140μg/L，查閱機組凝結水和低加疏水運行曲線如圖3所示，得知凝結水流量為2000t/h時，低加疏水流量約為130t/h，經計算可知，低加疏水溶氧可導致除氧器入口溶氧升高（130t/h×140μg/L）÷2000t/h=9.1μg/L，與除氧器入口比凝結水泵出口溶解氧高值基本相當。由此可以判定，低加疏水溶解氧是造成除氧器入口升高的原因。通過圖2可以發現，8號低加運行壓力為-0.02MPa，且疏水液位較低，6、7、8號低加疏水逐級自流后經疏水泵回收至8號低加出口并入主凝結水中，如果8號低加疏水側密封不嚴，空氣就會漏入疏水中導致低加疏水溶解氧較高。

圖3 凝結水和低加疏水運行曲線

2.5 低加疏水側密封排查

仔細查找8號低加疏水側泄漏點，發現由閥芯、閥座組成的疏水閥密封在高速通過的兩相流中，很容易由于沖蝕、沖刷、氣蝕等原因發生失效，密封不嚴，負壓運行，導致空氣大量吸入汽側，造成低加疏水氧含量升高，泄漏點如圖4所示。經封堵處理后，除氧器入口溶解氧恢復至比凝結水泵出口溶解氧略低的正常水平，結果如圖5所示。

圖4 8號低壓加熱器疏水調閥

圖5 低加疏水調閥處理后凝結水泵出口和除氧器入口的溶解氧曲線

3 結論及建議

經分析認為，本次#1機組在給水處理工況由氧化性全揮發處理（AVT(O)）向正常運行時的加氧處理（OT）轉化時，低加汽側呈負壓且密封不嚴，導致空氣吸入低加汽側，含有較高溶氧的低加疏水經疏水泵回收至8號低加水側出口，引起除氧器入口溶解氧升高。經過對8號低加疏水側密封排查，查漏消缺后，機組除氧器入口溶解氧恢復正常。

根據該機組除氧器入口溶解氧異常原因分析，提出如下建議：

（1）化學監督人員應密切監測運行機組凝結水、給水、主蒸汽溶解氧的變化狀況。此三者互聯互通，逐級產生影響，在機組給水加氧處理工藝中，避免過熱蒸汽氧質量分數的明顯升高可能增加蒸汽側氧化皮的風險[6]，因此在厘清水汽流程的同時強化對蒸汽側氧化皮剝落引起爆管風險的認識，化學監督人員還應多關注凝結水、給水和主蒸汽的溶解氧變化情況，盡快分析原因并消除故障；

（2）加強機組給水系統嚴密性管理。尤其是對于像低加系統密封不嚴這類不易發現空氣漏入導致的溶解氧波動的問題，汽機設備專業應加強凝結水系統管路上各關鍵熱力設備嚴密性排查和管理，在必要的位置增加壓力、流量和溫度測點，以便發現問題及時查漏、處理；

（3）加強在線溶解氧表和取樣系統的定期檢查。對于溶解氧表的定期保養檢查，充分考量在線表取樣流量的大小、電極電解液的狀態、電極氧膜的潔凈程度和電極表面雜質沉積的情況對溶解氧的影響，關注高、低溫取樣系統的嚴密性，提高在線溶解氧表測量準確性和可靠性[7]。