沿海電廠凝結水溶氧超標原因分析和措施探討

摘 要：在汽輪機組凝結水系統中，凝結水溶氧是影響汽輪機組運行安全經濟性的重要因素之一。文章以某電廠沿海四臺600MW汽輪機凝結水溶氧控制管理經驗為基礎，借鑒大量同類地域機組的溶氧超標現象分析和成功的解決方法，分析總結了關于沿海電廠凝結水溶氧超標的原因和處理措施，為沿海電廠凝結水溶氧控制管理提供了重要的參考。

關鍵詞：溶氧；凝結水；沿海電廠；原因；措施

某沿海電廠一期4*600MW超臨界凝汽式汽輪發電機組，主機為哈爾濱汽輪機廠生產的CLN600-24.2/566/566型三缸四排汽汽輪機。配套哈汽廠生產的N-33000-2型雙背壓凝汽器，循環水（海水）經由低壓凝汽器升溫后對高壓凝汽器進行冷卻。凝結水泵為沈陽水泵股份有限公司生產10LDTN-6PJ型軸流泵，真空泵為廣東佛山水泵廠生產的2BW4 35-3-0EK4型水環式真空泵。機組投產初期，凝結水溶氧相對偏高，尤其到了冬季，由于循環水溫度較低等原因造成溶氧長期超出20μg/l標準。經過長期的借鑒探索和經驗總結，摸索出了消除凝結水溶氧高問題的相關措施。

1 凝結水溶氧概述

1.1 定義和監督意義

火電廠機組凝結水溶解氧是電廠化學監督的主要指標之一。汽輪機凝結水溶氧是指空氣漏人凝結水系統，空氣中的氧氣溶于凝結水。根據道爾頓定律，空氣在凝結水中溶解度與空氣在汽水界面上的分壓力成正比。現在執行的標準為小于20μg/l，過冷度小于1℃。

1.2 凝結水溶氧超標的危害

在不可能絕對嚴密的汽輪機凝汽器真空系統中，若有空氣泄漏到汽側，直接影響凝汽器真空度和低壓缸排氣溫度，同時漏入的空氣會聚集在凝汽器換熱管束表面，極大影響凝汽器冷卻管的換熱效率；若有空氣漏到水側，汽水界面上空氣的分壓力升高，直接導致凝結水溶氧增加；凝結水溶氧嚴重超標或者長期不合格，將直接加速凝結水管道設備腐蝕，產生鐵垢；除氧器后給水夾雜空氣，導致溶氧超標，加速鍋爐管道設備腐蝕結垢乃至發生鍋爐爆管等事故，嚴重威脅機組的安全經濟運行。

2 凝結水溶氧超標原因分析和措施探究

2.1 凝汽器汽側存在漏點

根據道爾頓定律可知，倘若凝汽器汽側存在漏點，將使得凝汽器內空氣增多，汽水界面上的空氣分壓力就會增加，空氣在凝結水中的溶解度也相應增加，即凝結水中的溶氧偏高。所以，針對凝結水系統溶氧偏高現象，可以先從排查和消除凝汽器汽側滲漏點出發：（1）根據機組真空系統運行狀況，穩定負荷，測取高低壓凝汽器真空度下降曲線，計算真空嚴密性；若真空嚴密性較機組設計值或上一次試驗結果相差較大，可采取對真空破壞門進行注水，利用氦質譜儀檢測等方式對凝汽器汽側重點部位進行查漏，尤其在相關焊縫和熱控接頭位置。（2）根據CLN600-24.2/566/566型機組設計的凝汽器雙背壓理念，對原系統管路布置進行優化，協調真空泵運行方式，真正實現高低壓凝汽器的背壓差，提高機組真空度，降低凝汽器中空氣的分壓，從而降低凝結水溶氧。（3）利用機組停機機會，采用凝補泵將凝汽器水位控制到凝汽器喉部，即距離低壓缸末級葉片下方約1米處，使運行時的負壓系統轉換為正壓狀態，進行凝汽器高位灌水查漏。

2.2 凝汽器水側存在漏點

如果在凝結水水側存在漏點，由于凝結水流經凝結水泵的進口流速相對較高，空氣將隨水流被泵吸入壓縮而迅速溶于凝結水中。盡管凝結水泵設計有抽空氣管，但溶于水中的空氣泡很難通過氣體浮力而被空氣管抽走，從而使得凝結水溶氧較高。通過長期的實踐和探索，可以從以下幾個方面發現和消除凝汽器水側的漏點：（1）利用輕柔絲布等制作水側查漏小專用工具或者氦質譜儀，發現漏點可采取涂抹上黃油等方法，消除漏點，從而降低凝結水溶氧。（2）利用檢修機會，對凝汽器水側進行灌水查漏，可以清晰地發現并消除漏點。（3）優化機械密封結構，采取“集裝式”結構，調整凝泵機械密封水壓力0.4-0.6MPa，保證密封效果，并最大程度延長機械密封壽命。（4）運行機組可以采取凝結水泵倒換或者隔離備用凝結水泵的方式，縮小水側滲漏排查區域。

2.3 凝補水系統夾帶空氣進入凝汽器系統

某沿海電廠在凝結水溶氧超標問題的分析過程中發現：機組由于負荷變化等原因，在凝汽器熱井瞬間補水量較大（即補水閥突然開大）時，真空除氧系統無法在短時間內把補水中的氧氣完全釋放出來。該電廠通過DCS邏輯對熱井補水進行優化，克服在負荷變化時，短時間大量補水的情況。利用技改機會，增加凝結水補水噴淋霧化裝置，增強補水的霧化除氧效果。改造之后，運行可靠穩定。

2.4 給水泵密封水系統不夠完善

根據系統設計特點，給水泵軸端漏進的空氣將可能由于U型管密封效果不好或者本身存在泄漏等原因，使得空氣進入凝汽器。尤其在機組負荷較低時，汽泵泵體內壓力較低，其軸端漏空氣的可能性較大。某沿海電廠將給水泵密封水回水由回到凝汽器切換為排到地溝，觀察凝結水溶氧的變化，發現溶氧降低明顯，則又通過增加密封水水封筒注水頻率及加強對回水系統的檢查等方式，完善密封水系統工作狀況，解決了凝結水溶氧超標問題。

2.5 冬季冷卻水溫度較低，凝結水過冷度大

凝結水溫度降低，凝結水汽水界面上的蒸汽分壓力降低，則氣體分壓力相應增高。由道爾頓定律可知，溶解于凝結水中的氣體將增加，即凝結水溶氧增加。根據設備情況和運行經驗，凝結水過冷度主要與凝補水溫度和凝汽器冷卻水的入口溫度及流量有關。通過測算和實踐，該電廠已將每臺機組的一臺循泵優化為低速泵，同時，采取單元制運行方式，調整凝汽器回水調門開度，采取“兩機三泵”和“一機一泵”等運行方式，降低凝結水過冷度。

2.6 凝汽器熱井水位對凝結水溶氧的影響

根據設計思路，保持凝汽器的熱井水位在設計的范圍內，有助于降低凝結水溶氧。通過大量實踐分析認為，當凝汽器水位過低時，凝結水在熱水井中容易產生渦流而夾帶氣體，從而影響凝結水溶氧。當凝汽器水位過高時，凝結水可能淹沒真空除氧裝置和凝汽器鈦管，使凝結水過冷度增加。所以，某沿海電廠為了保證溶氧的合格率，制定專項措施，控制熱水井水位在480±100mm范圍內。

2.7 定期校驗測量表計，及時投入凝汽器溶氧檢測系統

檢測數據的可靠性直接影響問題分析的準確性。某沿海電廠根據多次的凝結水溶氧超標問題處理后，專門制定了《凝汽器檢漏裝置使用要求》和《凝結水系統在線表計校驗規定》等，保證數據可靠性，同時，及時對熱井內的凝結水溶氧進行化驗，并與凝泵出口的溶氧數值進行比較，從而較為明確判斷出熱水井至凝泵區域是否有漏點及漏入量。

3 結束語

總之，通過資料整理和調研分析，當前沿海電廠的凝結水溶氧超標問題極具有普遍性，積極開展該問題的原因分析和防治措施探究，對于有效提高機組的安全經濟運行具有重要的意義。

參考文獻

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作者簡介：余鑄忠（1986，6-），男，福建省莆田市（籍貫），現職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：發電廠汽輪機設備管理。