300MW直接空冷機組凝結水溶氧超標原因分析與處理

摘 要：內蒙古京泰發電有限責任公司1號機組自投運以來，凝結水溶氧量嚴重超標。從系統、設備結構方面對凝結水溶氧超標的原因進行了分析，并采取檢查漏點、改造凝補水系統和凝結水回水系統、檢查排汽裝置管道接口等多項治理措施，使得凝結水溶氧量控制在60μg/L以下，達到了合格范圍，對新投產電廠具有一定的參考作用。

關鍵詞：直接空冷機組；凝結水；溶氧超標

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 18-0000-02

一、機組概況

內蒙古京泰發電公司1、2號機組為NZK300-16.7/538/538型直接空冷機組，空冷凝汽器由國電龍源冷卻有限公司生產制造。機組的空冷島布置在主廠房A列外，空冷凝汽器冷卻面積為803977平方米，其中順流為676586平方米，逆流區為127391平方米。空冷平臺上分為6列5排，每列5臺共30臺軸流變頻風機進行變風量冷卻。空冷凝結水系統流程為：汽輪機低壓缸排汽至下方排汽裝置（與低壓缸相連），再由排汽管道引至室外空冷島上方，通過各列空冷凝汽器進行換熱后冷凝成水，匯集到廠房內的母管引至排汽裝置；再由排汽裝置引出管路至凝結水泵入口，通過凝結水泵送到回熱系統中；系統補水由除鹽水箱補入排汽裝置；小機凝結水也回收至排汽裝置作為主機凝結水系統進入回熱系統。

二、凝結水溶氧超標問題

2010年2月，1號機組投產后，隨著機組負荷的變化，凝結水溶氧量在35μg/L～200μg/L之間變化，遠遠超出《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽品質量》規定的直接空冷機組凝結水溶氧濃度應小于100μg/L的標準。如下圖：

三、凝結水溶氧超標的危害

（一）縮短設備的壽命。大型機組普遍采用了回熱循環，當含氧量較高的凝結水通過回熱設備及其附屬管道時，會造成設備腐蝕。由于氧與金屬可以產生電化學腐蝕，使各輔助設備的壽命受到影響，所以會降低機組運行的可靠性。如果鍋爐給水的含鐵量增加，就會加快鍋爐受熱面的結垢速度，降低鍋爐效率，影響鍋爐的安全運行。同時蒸汽的含鐵量增多，會加快汽輪機葉片的結垢速度，降低汽輪機的運行效率，影響汽輪機的安全運行。

（二）降低回熱設備的換熱效率。回熱系統采用的是表面式換熱器，當設備的腐蝕產物附著在換熱表面時，形成疏松的附著層，因凝結水含氧增多，會在換熱表面形成一層薄膜，增大了傳熱熱阻，降低了循環熱效率。

（三）影響機組的真空。為了保證機組的穩定經濟運行，凝汽器必須處于高度的真空狀態。如果凝結水溶氧是因漏空氣造成的，那么過多的空氣漏入凝汽器，就會造成真空降低，從而降低凝汽器的換熱效率，一方面會影響機組的經濟性，嚴重時將降低機組的出力，另一方面，也使得抽汽系統的負荷增加，增加廠用電率。

四、凝結水溶氧超標原因分析

（一）真空系統空氣漏入量大。直接空冷凝汽器管束結構復雜，加工工藝要求高；真空系統龐大，在空冷凝汽器制造加工和安裝過程中，難免會出現漏點；真空系統點多、面廣，漏點不易找。如凝結水泵的機械密封處、真空系統閥門盤根處的漏氣以及空冷凝汽器設備因振動、變形、膨脹不均等致使焊口產生裂紋而使空氣進入。

（二）補水系統存在的問題。熱力系統補水含氧很高，補水的除氧效果好壞對于凝結水的溶氧有較大的影響。凝結水的補給水是化學除鹽水，只進行了化學處理，沒有進行深度除氧。除鹽水的溶氧為6000～8000μg/L左右，是合格凝結水溶氧的60～80倍。當補水量增大而噴頭的擴散和霧化效果不好時，容易造成凝結水溶氧量超標。小機凝結水回水直接回收至排汽裝置，如果小機凝結水溶氧值超標，也會造成主機凝結水溶氧值的超標。

（三）汽輪機低壓缸軸封問題。汽輪機低壓缸處于負壓狀態，由于汽輪機軸封結構或安裝工藝不精，系統運行不正常等原因，在低壓缸軸封處漏入空氣，既影響真空系統，又會使凝結水溶氧超標，只有保證軸封間隙或在軸封結構上改進。

（四）排汽裝置內部結構設計不合理。空冷凝結水、各系統疏、放水直接回收至排汽裝置，在進入排汽裝置時如果時間較短并且內部沒有加裝霧化或除氧裝置，使凝結水沒有得到充分擴散和霧化，混合在水中的空氣不能及時被排走，將會直接導致凝結水溶氧量增加。

（五）空冷凝結水與排汽過冷度的影響。空冷凝結水過冷度大，凝結水過冷卻，易吸收空氣，則導致凝結水的含氧量增加，空冷系統抽真空等系統設計不合理，會造成凝結水中二次溶氧。

五、降低凝結水溶氧超標的措施

（一）更改抽空氣管道的安裝位置。因2號機組凝結水溶氧在合格范圍，故通過對比1、2號機組，發現兩臺機組不同的之處：（1）1號機組凝結水泵抽空氣口是在排汽裝置除氧噴頭的位置開孔連接，而2號機組的凝結水泵抽空氣口是在熱井頂部的兩個抽空氣口連接；（2）1號機組#5、#6、#7低加的連續排汽管分別接到了熱井頂部的兩個抽空氣口，而2號機組的#5、#6、#7低加連續排汽管接至本體疏水擴容器上和三級減溫減壓裝置旁的喉部。2011年3月，按照2號機組的安裝位置對1號機組抽空氣管道做了更改。

（二）改造補水系統。采用霧化噴嘴，將補水霧化后補入排汽裝置喉部位置，讓補充水霧珠直接與排汽換熱，使補水被加熱到飽和，氣體從水滴中溢出。2012年3月，對排汽裝置內的補水噴頭進行了改造，將原有的4個螺旋噴頭改造為60個WhirlJet E-SS 30型小流量霧化噴頭。改造如下圖：

改造前的螺旋噴頭改造后的WhirlJet E-SS 30型小流量霧化噴頭因小機凝結水回水通過多級水封回收至排汽裝置，通過查看多級水封的設計，能滿足現場要求，不存在漏真空的現象，故未做改動。

（三）安裝空冷凝結水回水除氧噴頭。2012年3月1號機組小修中，安裝了凝結水回水除氧噴頭。為防止凝結水回水除氧噴頭堵塞，造成機組停運，故在凝結水回水除氧噴頭前增加旁路系統，接至排汽裝置熱井。當凝結水回水除氧噴頭堵塞時，可打開旁路門回收凝結水，已完成改造。如下圖：

經過幾次改造后，1號機組凝結水的溶氧量已有顯著降低。但是根據機組負荷的變化，溶氧量變化幅度較大。當負荷為220MW以下時，溶氧量在合格范圍內，當負荷大于220MW時，溶氧量隨著負荷的升高不斷增大，最大為180μg/L。

（四）漏點檢查。（1）真空系統查漏。利用超聲波查漏儀檢查凝結水系統漏入空氣的部位，為此，全面檢查了與排汽裝置水側及凝結水泵的負壓段相連接的管道，主要有：加熱器疏水系統、水幕保護、三級減溫水系統、加執器連續排汽系統、排汽裝置上部的抽真空管道及閥門、小機凝汽器凝結水系統、軸封加熱器疏水系統、凝結水泵及其入口水側系統、泵體抽真空系統、軸封系統、空冷島系統、排汽裝置補充水系統，共發現漏點21處，處理后，多次做真空嚴密性試驗，結果均在100 Pa/min之內，在合格范圍之內。雖然溶氧值有所降低，但仍然超標。（2）軸封系統試驗。在機組負荷一定的情況下，通過調整軸封供汽壓力，溶氧量沒有明顯變化。（3）空冷凝結水回水管道灌水查漏。2013年2月，1號機組小修中，在空冷凝結水回水母管蝶閥處加裝堵板，并將旁路閘閥關閉。對空冷凝結水回水管道注水，將水位灌至各列散熱片回水母管高度，關閉注水閥門進行查漏，共發現較大漏點2處，已全部處理。如下圖：

2013年3月，1號機組啟動后，凝結水溶氧量在20-60μg/L范圍內變化，達到了小于100 μg/L國家標準。如下圖：

六、結束語

空冷機組凝結水的溶氧直接影響著機組的經濟性和安全性，而真空嚴密性是控制凝結水溶氧指標的重要條件。在空冷島系統安裝階段，必須嚴格控制每道焊口的焊接質量和焊接工藝，減少或消除空冷系統的泄漏點。當出現凝結水溶氧超標的問題后，在全面檢查負壓系統的同時，可將空冷凝結水回水管道作為重點檢查對象，如果有泄漏點，空氣就會直接溶入凝結水中，而且隨著回水流速的增大，吸入的空氣也會增多，對凝結水的溶氧影響甚大。又因其安裝位置較高，無法采用各類查漏的儀器檢查，故灌水查漏是一種既直觀又省力的方法。

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[作者簡介] 白繼偉（1974.12-），本科，內蒙古京泰發電有限責任公司，研究方向：電廠汽輪機檢修。