火電廠汽輪機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因探究

2018-03-27 14:24:12 汽機(jī)監(jiān)督　點擊量：評論 (0)

某發(fā)電公司1號汽輪機(jī)組采用哈爾濱汽輪機(jī)廠與日本三菱公司聯(lián)合設(shè)計、生產(chǎn)的630MW超臨界一次中間再熱單軸三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)，型號為CLN6

某發(fā)電公司1號汽輪機(jī)組采用哈爾濱汽輪機(jī)廠與日本三菱公司聯(lián)合設(shè)計、生產(chǎn)的630MW超臨界一次中間再熱單軸三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)，型號為CLN630-24.2/566/566，于2008年8月投入商業(yè)化運營。2015年12月機(jī)組小修啟動后凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，高達(dá)102 μg/L，而合格標(biāo)準(zhǔn)為20μg/L。

在凝汽式火力發(fā)電廠中，凝汽器是汽輪發(fā)電機(jī)組的重要附屬設(shè)備之一，其作用之一是去除凝結(jié)水中的氧氣。汽輪發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，將會腐蝕凝結(jié)水系統(tǒng)，由此產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物在汽水系統(tǒng)中遷移，就會腐蝕機(jī)組的熱力設(shè)備，造成設(shè)備的結(jié)垢、積鹽，引起傳熱惡化，甚至引發(fā)爆管和主汽門卡澀，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運行[1]。所以控制凝結(jié)水溶氧是火電廠的重要工作之一，對機(jī)組長期安全穩(wěn)定運行具有非常重要的意義。本文從凝結(jié)水溶氧形成的原因及諸多影響因素著手，介紹了現(xiàn)場排查凝結(jié)水溶氧的方法，經(jīng)過綜合分析并借助現(xiàn)代科技手段對該機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行了全面查漏，找出負(fù)壓系統(tǒng)泄漏點并進(jìn)行了封堵處理，取得了良好效果。本研究為火電廠凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的原因分析及查找提供了新思路和新方法。

1影響凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的因素分析

影響凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的因素主要有以下幾點：

1）凝汽器熱井凝結(jié)水存在過冷度的前提下，凝汽器中存在空氣，其中部分氧氣就可能溶解在凝結(jié)水中，使凝結(jié)水達(dá)不到飽和溫度，導(dǎo)致凝汽器真空除氧裝置除氧效果下降，造成溶氧升高。

2）如果凝結(jié)水存在過冷卻現(xiàn)象，由于過冷度較大，凝結(jié)水溫度達(dá)不到對應(yīng)壓力下的飽和溫度，凝汽器大量補(bǔ)水時就有可能造成凝汽器熱井中的凝結(jié)水溶氧量升高。

3）汽輪機(jī)機(jī)組負(fù)壓（冷端）系統(tǒng)（包括凝汽器汽側(cè)、排汽缸、6號至8號低加、軸封加熱器、軸加水封、軸封系統(tǒng)、高低加危急疏水管道放水門）泄漏[2]。

4）現(xiàn)場凝結(jié)水溶氧化學(xué)取樣點一般設(shè)置在凝結(jié)水泵出口母管，從凝汽器熱井到凝結(jié)水泵進(jìn)口（凝汽器熱井底部放水門、凝結(jié)水泵入口母管放水門、凝結(jié)水泵進(jìn)口門、凝結(jié)水泵入口安全閥、凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)排氣門及排污門、凝結(jié)水泵機(jī)械密封）系統(tǒng)都處于負(fù)壓狀態(tài)，如果這段管路系統(tǒng)存在漏點，這段負(fù)壓管路系統(tǒng)上漏進(jìn)的空氣會使凝結(jié)水泵出口溶氧快速升高[2]。

2凝結(jié)水溶氧超標(biāo)現(xiàn)場排查方法

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的現(xiàn)場排查主要有以下數(shù)種方法：

1）核對表計與人工測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時通過排汽溫度進(jìn)行綜合判斷，排除表計問題；

2）檢查凝汽器補(bǔ)水量及補(bǔ)水中溶氧情況（檢查除鹽水箱水位標(biāo)高是否高于凝汽器水位,如果低于凝汽器水位，則向凝汽器補(bǔ)水時就會帶氣，造成凝結(jié)水溶氧升高）；

3）檢查凝結(jié)水系統(tǒng)輔助設(shè)備問題，尤其是凝結(jié)水泵入口閥門盤根不嚴(yán)、放水門不嚴(yán)、安全閥泄漏、凝結(jié)水泵盤根不嚴(yán)、凝結(jié)水密封水壓力偏低、凝汽器熱井底部放水閥不嚴(yán)等問題；

4）軸封系統(tǒng)檢查，比如大、小機(jī)軸封壓力是否偏低、軸加U型水封筒溫度是否過高（如果大于50℃，軸加水封可能撕破）[2]；

5）負(fù)壓系統(tǒng)查漏，負(fù)壓系統(tǒng)分兩部分，一種是長期負(fù)壓部分，包括凝汽器汽側(cè)、低壓缸、本體疏水?dāng)U容器、8號低加汽側(cè)、凝汽器熱井至凝結(jié)水泵進(jìn)口（含凝結(jié)水泵機(jī)械密封）；另一種為短期負(fù)壓部分，高負(fù)荷為正壓，低負(fù)荷為負(fù)壓，如6號、7號低加汽側(cè)。

6）調(diào)整凝結(jié)水過冷度，觀察凝結(jié)水溶氧變化，過冷度較大可能會引起凝結(jié)水溶氧增大。過冷度可以通過調(diào)整循環(huán)水流量（循環(huán)水泵高低速切換）、循環(huán)水塔池啟閉機(jī)投退來調(diào)整；

7）凝結(jié)水泵切換為備用泵運行，或在備用凝結(jié)水泵機(jī)械密封處涂黃油并關(guān)閉備用凝結(jié)水泵進(jìn)口門和抽空氣門，觀察凝結(jié)水溶氧變化情況。

3凝結(jié)水溶氧超標(biāo)處理對策

1）通過過冷度、表計、人工測量數(shù)值、排汽缸溫度綜合判斷，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)有兩種原因：凝汽器熱井至凝結(jié)水泵出口管路系統(tǒng)有負(fù)壓點泄漏；凝汽器汽側(cè)（冷端）有泄漏。

2）對凝汽器熱井至凝結(jié)水泵進(jìn)口（含凝結(jié)水泵機(jī)械密封）負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查，步驟如下：手動關(guān)緊凝汽器熱井放水手動門，并加裝臨時堵板；手動關(guān)緊凝結(jié)水泵入口母管放水手動門；關(guān)閉備用凝結(jié)水泵進(jìn)口電動門并手動關(guān)緊；提高凝結(jié)水泵本體密封水壓力；在相關(guān)負(fù)壓閥門處涂抹黃油；切換備用凝結(jié)水泵運行，排除泵機(jī)械密封部分不嚴(yán)導(dǎo)致泄漏的可能性。觀察凝結(jié)水溶氧變趨勢，未發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶氧下降。

3）調(diào)整軸封汽壓力，現(xiàn)場檢查軸加疏水U型水封筒溫度和軸加水位，結(jié)果正常，并對軸加U型水封筒注水排空，基本排除軸加水封因被撕破造成空氣漏入，從而引起凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的情況。

4）通過關(guān)停循環(huán)水塔池A側(cè)啟閉機(jī)，以此來提高凝汽器循環(huán)水進(jìn)水溫度tw1，使凝結(jié)水過冷度降低，觀察凝結(jié)水溶氧變化趨勢。結(jié)果顯示，凝結(jié)水溶氧變化并無規(guī)律可尋。

5）通過負(fù)荷變化觀察凝結(jié)水溶氧變化趨勢，排除6號低加系統(tǒng)汽側(cè)泄漏的可能性，但是我們發(fā)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷由440MW升高至550MW后，隨著7A低加汽側(cè)壓力的升高，凝結(jié)水溶氧由70μg/L下降至30μg/L，變化較明顯，這說明7A低加汽側(cè)負(fù)壓部分存在明顯的泄漏點。但30μg/L并未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，說明其他負(fù)壓部分還有漏點。凝結(jié)水溶氧變化趨勢如圖1所示。

6）將真空嚴(yán)密性試驗結(jié)果結(jié)合凝結(jié)水過冷度進(jìn)行分析，排除因過冷度影響造成凝結(jié)水溶氧高的可能。凝結(jié)水溶氧排查前真空嚴(yán)密性為ΔP＝66Pa/min，確認(rèn)與凝汽器連接的負(fù)壓系統(tǒng)有泄漏。

7）利用氦質(zhì)譜真空檢漏儀，用氦氣作為示蹤氣體檢查長期負(fù)壓部分泄漏點。結(jié)合該公司常發(fā)生泄漏的真空點進(jìn)行查漏，發(fā)現(xiàn)1A低壓缸擴(kuò)建端膨脹節(jié)、1B低壓缸擴(kuò)建端膨脹節(jié)、1B低壓缸固定端大氣薄膜、1B小機(jī)排汽缸大氣薄膜、1A低壓缸靠A排膨脹節(jié)、1B真空破壞門、7A低加汽側(cè)放水門等負(fù)壓段漏點較大，數(shù)據(jù)分析如表1所示。依據(jù)電廠熱力試驗規(guī)程,其檢漏標(biāo)準(zhǔn)為：漏率≥1×10-6 Pa•m3/s的情況為大漏點； 2.0×10-7Pa•m3/s≤漏率＜1×10-6Pa•m3/s的情況為中漏點；漏率＜2.0×10-7 Pa•m3/s的情況為小漏點[3]。

8）運行人員手動關(guān)嚴(yán)7A低加汽側(cè)放水門并用燭光試漏，結(jié)果正常；其他負(fù)壓系統(tǒng)泄漏點經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員用專業(yè)密封膠進(jìn)行封堵處理。經(jīng)過以上綜合治理后，該機(jī)組真空嚴(yán)密性由66 Pa/min下降至20pa/min。最終1號機(jī)組凝結(jié)水溶氧由102μg/L下降至12μg/L。凝結(jié)水溶氧下降情況如圖2所示。

4結(jié)果分析

由該機(jī)組凝結(jié)水溶氧大的原因分析及排查結(jié)果來看，影響本次1號機(jī)組凝結(jié)水溶氧增大的主要原因為7A低加汽側(cè)放水門未關(guān)嚴(yán)，且1B低壓缸固定端大氣薄膜、1A低壓缸擴(kuò)建端膨脹節(jié)、1B低壓缸固定端大氣薄膜負(fù)壓系統(tǒng)泄漏。而1號機(jī)組7A低加汽側(cè)在負(fù)荷550MW左右為正壓，低于550MW負(fù)荷為負(fù)壓。抽汽壓力也會影響溶氧情況：負(fù)荷高，抽汽壓力高，加熱器汽側(cè)由負(fù)壓變?yōu)檎龎海回?fù)荷低，抽汽壓力低，加熱器汽側(cè)由正壓變?yōu)樨?fù)壓，如果該加熱器存在漏點，就會造成空氣漏入，即空氣直接進(jìn)入疏水?dāng)U容器到熱井（在凝汽器抽氣口下方，離抽氣口較遠(yuǎn)），這部分不凝結(jié)氣體無法被真空泵抽走，從而造成溶氧增大。

5討論

該發(fā)電公司1號機(jī)組于2012年4月份小修前，凝汽器真空嚴(yán)密性較差，最嚴(yán)重時達(dá)400Pa/min[3]，但當(dāng)時凝結(jié)水溶氧并不大，其原因分析如下：汽輪機(jī)抽真空系統(tǒng)的作用是抽走凝汽器內(nèi)不凝結(jié)氣體，維持真空。當(dāng)時借助氦質(zhì)譜真空檢漏儀對汽輪機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行查漏，發(fā)現(xiàn)大機(jī)低壓缸大氣薄膜和中低壓缸連通管及小機(jī)排汽缸大氣薄膜漏點較大，漏入的空氣被抽真空系統(tǒng)抽走，這部分漏入的空氣并未溶于凝結(jié)水，即使漏入少量的空氣也被凝汽器真空除氧裝置除掉。也就是說即使真空嚴(yán)密性較差，也并未導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧升高，但是卻嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，必須及時治理。

如果在機(jī)組啟停過程中，運行人員未遵守運行規(guī)程，在停機(jī)時先破壞真空后再關(guān)停軸封汽，或過早停運循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵，或在機(jī)組溫?zé)釕B(tài)啟動時送軸封汽時間較長，凝汽器建立真空時間和循環(huán)水泵啟動滯后，在真空未建立的情況下使熱負(fù)荷進(jìn)入凝汽器，這樣就有可能造成災(zāi)難性的后果：排汽缸超壓致使大氣薄膜撕裂漏真空，這樣會拖延機(jī)組啟動速度，并可能影響凝結(jié)水溶氧。所以建議機(jī)組溫?zé)釕B(tài)啟動時，應(yīng)先啟動循環(huán)水泵，使之向凝汽器送循環(huán)水，然后送軸封汽，并在真空未建立的情況下嚴(yán)禁熱負(fù)荷進(jìn)入凝汽器。不能一味追求節(jié)能，造成大氣薄膜撕裂漏真空，致使開機(jī)延遲消耗更多的電能。

從凝結(jié)水溶氧形成的原因來考慮，重點查找區(qū)域為凝汽器熱井至凝結(jié)水泵進(jìn)口（含凝結(jié)水泵機(jī)械密封）及疏擴(kuò)負(fù)壓系統(tǒng)。常用查找方法包括在備用凝結(jié)水泵機(jī)械密封處涂黃油，關(guān)閉備用凝結(jié)水泵進(jìn)口門和抽空氣門，提高運行凝結(jié)水泵密封水壓力，檢查2臺凝結(jié)水泵入口安全門，并檢查凝汽器熱井放水門、凝結(jié)水泵入口安全門、凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)排污門、凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)放氣門等。

冬季寒潮來臨時，循環(huán)水溫度特別低，此時易造成凝結(jié)水過冷，達(dá)不到飽和溫度，使凝汽器真空除氧裝置除氧效果下降，這極有可能會使凝結(jié)水溶氧增大。

我們可以考慮增設(shè)屋頂除鹽水箱或保持現(xiàn)有除鹽水箱水位標(biāo)高始終高于凝汽器水位，這樣可以防止因凝汽器補(bǔ)水造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。

很顯然，除了上述檢查區(qū)域，各個低壓加熱器負(fù)壓系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、大小機(jī)排汽缸大氣薄膜及中低壓缸連通管也是重點排查區(qū)域。我們認(rèn)為在運行實踐過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，辨別機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性與凝結(jié)水溶氧的關(guān)系，適時借助現(xiàn)代科技手段，如氦質(zhì)譜真空檢漏儀，全面檢查運行機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)是否有泄漏，這對提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性大有裨益。

6結(jié) 論

本文通過對火電廠汽輪機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的主要影響因素進(jìn)行分析和闡述，介紹了凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的主要分析方法和思路。通過氦質(zhì)譜真空檢漏儀對汽輪機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)查漏并對漏點進(jìn)行封堵處理，凝結(jié)水溶氧達(dá)到優(yōu)良值，取得了良好效果。凝結(jié)水溶氧的大小涉及到設(shè)計、制造、安裝、維護(hù)、檢修、運行等多個環(huán)節(jié)。作者主要從運行角度分析了凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的原因和防范對策，供兄弟電廠借鑒參考。

參考文獻(xiàn)

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[3] 汪杰斌，林建軍，章遐林，等.600MW超臨界機(jī)組真空系統(tǒng)的檢漏及處理對策[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（1）：27-30.

作者簡介：

汪杰斌（1974-），男，本科，工學(xué)學(xué)士，高級工程師；中國電機(jī)工程學(xué)會會員；安徽省特種設(shè)備檢測院培訓(xùn)中心專家?guī)斐蓡T；Email：whwjb@sina.com

注：本文被2016年中國電機(jī)工程學(xué)會（南京）年會錄用并在大會發(fā)言交流，論文收入大會論文集。

責(zé)任編輯：lixin

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