350MW超臨界機(jī)組凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)檢查思路及分析

孫紹哲，宮振國，劉長宇

(華能輪臺熱電分公司，新疆 輪臺 841600）

隨著火力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，對機(jī)組化學(xué)指標(biāo)要求越來越嚴(yán)格。根據(jù)DL/T561《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》要求超臨界機(jī)組凝結(jié)水溶解氧含量小于20ug/l。某電廠1號機(jī)組于2016年7月投產(chǎn)發(fā)電。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，為超臨界壓力、一次中間再熱、兩級調(diào)整抽汽、表面式間接空冷凝汽式汽輪機(jī)，系統(tǒng)設(shè)兩臺100%容量的變頻立式凝結(jié)水泵，一用一備。自2016年投運(yùn)以來，凝結(jié)水溶解氧1號機(jī)組的超標(biāo)頻繁，期間多次排查均未能找到原因，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的危害

（1）腐蝕設(shè)備，縮短設(shè)備使用壽命。溶解氧比較高的凝結(jié)水進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)和回?zé)峁苈窌r(shí)，水中氧氣和金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕降低了設(shè)備的使用壽命，使設(shè)備的可靠性大大降低。

（2）降低回?zé)嵩O(shè)備的換熱效率。汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱器基本都是表面式換熱器，設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕性雜質(zhì)會粘在傳熱面上形成粘合層，熱交換器表面的溶解氧過高，形成一層薄膜，會增加傳熱阻力并降低熱回收效率。

2 凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的特征

（1）機(jī)組負(fù)荷越高，其凝結(jié)水溶解氧越低，甚至可以降至10μg/l以下，隨著機(jī)組負(fù)荷降低，凝結(jié)水溶解氧緩慢開始上漲。

（2）1號機(jī)組除氧器出口溶解氧合格率為100%，溶解氧標(biāo)準(zhǔn)為小于10μg/l，說明除氧器除氧效果良好，且凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)未對后續(xù)系統(tǒng)造成影響。

（3）凝結(jié)水溶氧與機(jī)組的真空密封性沒有顯著的關(guān)系。嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果無論是否合格，對溶解氧濃度影響不大。2016年機(jī)組剛投運(yùn)時(shí)，1號機(jī)組真空度較差，凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)。2017年對真空度經(jīng)過排查和處理，已經(jīng)恢復(fù)正常且較為優(yōu)良，凝結(jié)水溶解氧依舊超標(biāo)，且無明顯下降趨勢。

3 影響凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的因素和分析

（1）凝結(jié)水補(bǔ)水溶解氧的合格性。凝汽器補(bǔ)充水采用除鹽水，補(bǔ)水時(shí)打開凝汽器補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥前后手動閥，調(diào)節(jié)凝汽器補(bǔ)水閥向凝汽器熱井補(bǔ)水，正常運(yùn)行后自動設(shè)置凝汽器補(bǔ)水閥。由于除鹽水溶解氧含量較高，若補(bǔ)水量較大，在補(bǔ)水過程中又沒有有效的除氧設(shè)備，則凝汽器溶解氧含量會上升。查閱相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)機(jī)組補(bǔ)水率合格，因此機(jī)組正常運(yùn)行情況下，補(bǔ)水量正常。

凝汽器有一個鼓泡除氧器，該設(shè)備很大程度上會增加補(bǔ)水與排氣接觸面積，更好的析出溶解氧，減少凝結(jié)水中的溶解氧。該設(shè)備自機(jī)組投運(yùn)以來從未使用，暫時(shí)未調(diào)試。

（2）給水泵密封水回水溫度對凝結(jié)水溶氧的影響。1號機(jī)組汽動給水泵密封方式為水力密封，密封水由凝結(jié)水通過單級水封直接進(jìn)入熱水井。給水泵密封水的回水溫度會影響凝結(jié)水的溶解氧。密封水回水會與大氣接觸，接觸點(diǎn)的壓力為大氣壓力，因此當(dāng)給水泵密封水回水溫度降低時(shí)，密封水回水會增加水中溶解氧。通過調(diào)整1號機(jī)組汽動給水泵密封水的回水溫度，凝結(jié)水溶解氧未發(fā)現(xiàn)明顯的變化趨勢。

（3）負(fù)荷對凝結(jié)水溶氧的影響。機(jī)組負(fù)荷的變化對凝結(jié)水溶氧有非常明顯的影響，當(dāng)設(shè)備的負(fù)荷升高時(shí)，凝結(jié)水中的溶解氧將迅速下降，甚至在滿負(fù)荷時(shí)能夠達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)負(fù)荷為50%時(shí)，凝結(jié)水溶解氧就會逐漸上升，達(dá)到60ug/l左右。機(jī)組負(fù)荷主要從以下幾個方面影響凝結(jié)水溶解氧：第一，機(jī)組負(fù)壓區(qū)減少，減少了泄漏的空氣量；第二，機(jī)組負(fù)荷升高，凝結(jié)水量增加，溶解氧濃度被稀釋。

因此機(jī)組負(fù)荷的變化，只是將凝結(jié)水溶解氧的影響放大或者是縮小了，它并不是直接導(dǎo)致凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的原因。

（4）凝汽器水位對凝結(jié)水溶氧的影響。凝汽器水位的高低會對冷卻管束的溫度造成影響，當(dāng)凝結(jié)水溫度與排氣溫度之間的差值變大時(shí)，溶解氧將增加。通過分析1號機(jī)組的凝汽器水位和凝結(jié)水溶解氧歷史曲線，發(fā)現(xiàn)1號機(jī)組凝結(jié)水溶解氧和凝汽器水位并沒有直接的相關(guān)關(guān)系。

（5）凝結(jié)水過冷度與凝結(jié)水溶氧的影響。凝結(jié)水過冷度過高會使溶解于水中的氣體含量增加，一般過冷度超過5℃以上時(shí)對凝結(jié)水溶氧的影響就非常明顯。因?yàn)闊崴系臍怏w分壓與溶于凝結(jié)水的氣體量成正比，因此過冷度增加時(shí)，氣體溶解增大，溶解氧含量增高。1號機(jī)組凝結(jié)水過冷度基本控制在1℃左右，其過冷度控制較低，對凝結(jié)水溶解氧影響較小。

（6）儀表不準(zhǔn)確、取樣管路漏氣、取樣點(diǎn)不正確。在線溶解氧表由于維護(hù)人員水平等問題可能會造成儀表失準(zhǔn)，通過使用便攜式儀表比對，在線儀表準(zhǔn)確。

化學(xué)取樣管路漏氣，會造成空氣進(jìn)入，使測得的凝結(jié)水溶解氧含量升高，一般出現(xiàn)在過濾罐接口、管路接口等。使用便攜式儀表直接在凝結(jié)水泵出口管路上接臨時(shí)管路進(jìn)行測量，凝結(jié)水溶解氧含量依舊超標(biāo)，和在線數(shù)據(jù)顯示基本一致。

（7）凝結(jié)水泵機(jī)械密封、閥門嚴(yán)密性對凝結(jié)水溶氧的影響。1號機(jī)組凝結(jié)水泵為100%容量的變頻泵，1臺變頻運(yùn)行，1臺工頻備用。軸承冷卻水采用閉式冷卻水，密封面采用凝結(jié)水或除鹽水密封。一旦出現(xiàn)壓力異常會造成閉冷水進(jìn)入凝結(jié)水密封面污染凝結(jié)水，同時(shí)若使用除鹽水進(jìn)行密封，也會造成凝結(jié)水溶解氧升高。

查看凝結(jié)水泵軸承冷卻水的壓力為0.4MPa左右，凝結(jié)水壓力為1MPa以上，冷卻水進(jìn)入凝結(jié)水密封面的可能較小，為確保冷卻水對溶解氧無影響，又將兩臺凝結(jié)水泵的軸承冷卻水切換關(guān)閉，均未發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶解氧有下降趨勢。

凝結(jié)水泵的密封面有一路密封水為除鹽水，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)使用凝結(jié)水密封，機(jī)組啟動期間使用除鹽水密封。因此將除鹽水至凝結(jié)水泵密封水管路閥門關(guān)閉，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶解氧下降明顯，從40ug/l左右降至6ug/l左右。

凝結(jié)水系統(tǒng)閥門和門桿的泄漏也會導(dǎo)致凝結(jié)水中溶解氧增加。具體通過涂抹黃油等方式來觀察溶解氧的變化趨勢，對閥門的門桿和機(jī)械密封等進(jìn)行涂抹，凝結(jié)水溶解氧未有明顯變化。

4 溶解氧超標(biāo)的原因分析及優(yōu)化處理

通過以上分析和排查，造成1號機(jī)組凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的主要原因是在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，除鹽水至凝結(jié)水泵密封水管路的閥門未關(guān)閉，雖然凝結(jié)水壓力高于1MPa，除鹽水壓力只有0.5MPa左右，但是在凝結(jié)水循環(huán)過程中，會不斷將除鹽水帶入凝結(jié)水系統(tǒng)。由于除鹽水未經(jīng)過除氧，其溶解氧含量遠(yuǎn)高于凝結(jié)水，一旦漏入凝結(jié)水系統(tǒng)中，會造成凝結(jié)水溶解氧含量升高。針對本次檢查和分析情況，采取如下措施。

（1）在機(jī)組正常運(yùn)行后，手動關(guān)閉除鹽水至凝泵密封水閥門。

（2）調(diào)試投運(yùn)凝汽器鼓泡除氧器，確保大流量補(bǔ)水時(shí)，凝結(jié)水溶解氧指標(biāo)能夠在合格范圍內(nèi)。

（3）控制汽動給水泵冷卻水回水溫度不低于45℃。

5 結(jié)語

（1）凝結(jié)水溶解氧對于超臨界機(jī)組來說，短暫的超標(biāo)并不會立即造成設(shè)備和運(yùn)行異常，但長期不處理會造成設(shè)備的腐蝕，同時(shí)對經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響，因此在發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)時(shí)，需要引起足夠的重視盡快排查處理。

（2）1號機(jī)凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)，采取多種措施進(jìn)行了排查和處理，最終發(fā)現(xiàn)是由于除鹽水串入凝結(jié)水密封面導(dǎo)致，這也為日后處理凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)提供了更加豐富的案例和思路。

（3）通過調(diào)整和優(yōu)化，1號機(jī)組的凝結(jié)水溶解氧已經(jīng)完全合格。