凝汽器泄漏導致汽水污染事故分析

程志磊

摘 要：某電廠某機組進行C級檢修，檢修后于5月4日11時58分并網，5月9日12時21分打閘停機。期間發生了一起由于設備檢修質量不良、汽機低壓葉片斷裂的主設備損壞并導致凝汽器泄露事故。事故導致某電廠機組主給水回路、主蒸汽回路、再熱蒸汽回路、汽輪機通流部分等設備嚴重結鹽積垢，鍋爐金屬部件受到嚴重腐蝕，造成了無法挽回的嚴重損害。

關鍵詞：凝汽器泄露；積鹽；腐蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.024

0 前言

凝汽器是凝氣式汽輪機的重要組成部分，其工作的好壞直接影響設備運行的可靠性。目前電廠使用的主要是表面式凝汽器[1]，凝汽器外殼兩端連著端蓋，內部用管板隔開，管板上裝有很多銅管，銅管內側通冷卻水，銅管外是蒸汽通道[2]。汽輪機排汽進入凝汽器，循環水泵把冷卻水送入凝汽器，吸收凝結水放出的熱量，蒸汽被冷卻至凝結水，凝結水被凝結水泵抽出，送往鍋爐作為鍋爐給水。在凝汽器中，蒸汽與冷卻水的熱量是通過冷卻水管來傳遞的，如果管壁腐蝕穿孔，冷卻水就會漏入對凝結水污染，對鍋爐、汽輪機造成嚴重損壞。

1 汽水系統污染事故

某臺機組按計劃進行C級檢修，檢修后于5月4日11時58分并網，5月9日12時21分打閘停機。在此期間，發生了一起由汽機低壓葉片斷裂導致凝汽器泄露事故。

凝汽器由外包單位進行高壓水沖洗，由于設備部沒有事先制訂“凝汽器清洗技術方案”，也沒有履行三級驗收手續，在凝汽器高壓水沖洗結束后，施工隊也沒有進行水室鈦管的全面查漏。檢修結束，鍋爐上水進行再熱器水壓試驗時，凝結水水質異常超標，鈉含量為1410μg/L。汽機專業人員提出進行凝汽器汽側灌水查漏，設備部認為灌水查漏工作量較大，要現場加支撐點，不同意灌水查漏方案，主張開機過程用真空查漏方式查漏。

起機及運行過程中，凝結水含鈉量最高達到100000μg/L，是標準值15μg/L的6千多倍。對凝汽器進行隔離，察漏檢查，發現并處理了3個漏點，凝結水泵出口鈉離子降至1000～2000μg/L，繼續進行排補。后機組負荷帶至300MW，水質化驗情況：凝結水鈉含量為28.8μg/L（標準值≤10μg/L），主蒸汽鈉含量為33.2μg/L（標準值≤5μg/kg），繼續排補，運行中凝結水泵出口陽電導率突然上升，2分鐘后頂表，隨后，凝結水泵出口、省煤器入口和主蒸汽陽電導率急劇上升，省煤器入口和主蒸汽等監測點的水汽監測指標也嚴重惡化，機組發出“嗡嗡”沉悶響聲，調節級壓力、軸向位移、推力軸承溫度等參數均異常，打閘停機檢查。

凝汽器內外側各查到2根泄漏鈦管。凝結水泵停運，打開兩個凝汽器喉部檢查汽側鈦管，在凝汽器高壓側發現有7根鈦管受到嚴重損傷（見圖1），并發現有2塊金屬塊（見圖2），光譜分析，其化學成分同汽輪機低壓缸次末級葉片材質相近，懷疑汽輪機葉片損傷，對汽輪機高、中、低三缸揭缸檢查。拆缸后發現葉片損傷、以及汽輪機流通部分嚴重積鹽。

2 事故分析

對垢樣進行分析：

爐水壁管垢樣主要成分為：FeO（OH）、Fe2O3、Fe3O4、SiO2 、CaO。

汽輪機葉片垢樣主要成分為：FeO（OH）、Fe2O3、Fe3O4、NaCl。

垢主要成分為鐵的氧化物，水冷壁管、汽輪機葉片鐵垢沉積主要是由于鐵的腐蝕沉積。腐蝕原因主要由機組啟動期間水質差、正常運行期間凝汽器腐蝕泄漏、鍋爐運行燃燒調整及排污控制等引起。

爐水管壁垢樣成分中有鈣的沉積，是凝汽器的泄漏，循環冷卻水進入給水系統，循環冷卻水中的碳酸鹽進入給水，爐水溫度高，發生下列反應：

Ca（HCO3） →CaCO3↓+ CO2↑+H2O

CaCO3 → CaO↓+ CO2↑

垢成分中硅、鈣含量大，說明凝汽器泄漏導致凝結水、給水和爐水變差，通過加大磷酸鹽處理形成水渣排污才能保證爐水水質合格，硅、鈣的沉積表明鍋爐排污的及時性不夠。

在事故過程中，鍋爐磷酸三鈉加藥量增加了4～7倍，才能維持鍋水磷酸根含量在合格的范圍內，除水質硬度增加，磷酸三鈉消耗量增加外，懷疑磷酸三鈉質量也有問題。

對所用的磷酸三鈉進行取樣分析，分析數據如下：

根據分析結果，計算得出：Na3PO4占55.8%，Na2SO4（包括氯化物）占43.20%，雜質含量高，不符合工業磷酸三鈉質量98%的要求。

事故的原因：

（1）機組檢修后期，特別是鍋爐上水時已發現凝結水水質嚴重超標，設備部門沒能及時對凝汽器鈦管進行有效的檢查和徹底的處理，導致水質在整個機組啟動過程中一直不合格，這是導致機組檢修后首次開機過程中反復查漏和反復沖洗排補水質仍嚴重超標的直接原因。

（2）在汽水品質已嚴重超標的情況下，強行進行機組啟動和并網運行，在已經確認凝汽器鈦管嚴重泄漏、汽水品質已得不到有效控制的情況下，沒能按規定及時停機，也是這是造成水汽系統嚴重污染的直接原因。

事故暴露的問題：

（1）檢修過程的質量監督和項目驗收不到位。機組汽器鈦管清洗只完成了清洗工作，沒有在機組啟動前進行查漏就投運。

（2）制造質量存在重大隱患。汽輪機低壓轉子葉片運行中斷裂，檢修質量低劣，使設備缺陷未能及時發現，危及機組主設備安全運行。

（3）化學藥品質量不合格，化學監督工作不到位，要特別加強凝結水質、蒸汽品質等技術監督。

參考文獻：

[1]肖增弘，盛偉.汽輪機設備及系統[M].北京： 中國電力出版社，

2014.

[2]火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量[S].GB/T12145-2016.endprint