某電廠1000MW超超臨界機組除氧器入口溶解氧異常原因分析及處理

姬定西 晏海能 陳永光 程愛勇 廖娟子 王俊武

（1. 西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054；2. 蘇晉朔州煤矸石發(fā)電有限公司，山西 朔州 036800；3. 國能（福州）熱電有限公司，福建 福清 350309；4. 國能浙江舟山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 舟山 316100；5. 江西大唐國際新余第二發(fā)電有限責(zé)任公司，江西 新余 338013）

0 引言

給水系統(tǒng)或高加疏水系統(tǒng)流動加速腐蝕（FAC）產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物遷移引起的鍋爐受熱面結(jié)垢速率高、水冷壁節(jié)流孔堵塞、鍋爐壓差升高快、高加疏水調(diào)閥卡澀是影響超（超）臨界機組安全穩(wěn)定運行的主要問題，給水加氧處理技術(shù)是解決上述問題的重要手段[1,2]。目前給水加氧技術(shù)在國內(nèi)外都得到了廣泛應(yīng)用[3]，其中全保護加氧處理技術(shù)達到行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，其技術(shù)工藝主要是通過向凝結(jié)水、給水、高加疏水系統(tǒng)中加入氧氣，促使熱力設(shè)備管道金屬表面生成更加致密、溶出率更低的保護性氧化膜，使整個水汽系統(tǒng)的鐵含量維持穩(wěn)定在很低的水平，保障機組安全運行的同時，提高機組運行的經(jīng)濟性[4,5]。近些年隨著電廠設(shè)備智能化、自動化水平的提高，高參數(shù)機組對熱力循環(huán)工作介質(zhì)的品質(zhì)要求也越來越嚴(yán)苛，在加氧設(shè)備投運過程中，必須確保每個環(huán)節(jié)都處于可控范圍內(nèi)，確保加氧控制精度，提高設(shè)備的智能化、自動化、精細化，從而提高防腐效果，保障機組安全運行。

1 機組概述及異常現(xiàn)象

某電廠#1機組為1000MW超超臨界直流鍋爐，采用單爐膛、一次中間再熱、反向雙切圓燃燒、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊Π型結(jié)構(gòu)。2022年9月10～12日，在對#1機組進行加氧處理前的水汽品質(zhì)查定時，除氧器入口溶解氧始終要比凝結(jié)水泵出口溶解氧高8～11μg/L，如圖1所示。理論上，經(jīng)過低壓給水系統(tǒng)的消耗，除氧器入口溶解氧應(yīng)該低于凝結(jié)水泵出口溶解氧。為保證后續(xù)凝結(jié)水加氧的準(zhǔn)確性和可靠性，對異常問題進行了排查與處理。

圖1 除氧器入口和凝結(jié)水泵出口溶解氧的歷史曲線

2 故障排查及原因分析

2.1 在線溶解氧表準(zhǔn)確性的排查

水汽系統(tǒng)溶解氧異常時，必須檢查在線溶解氧表能否真實反映水樣中溶解氧的實際含量，按照DL/T 677-2018《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗規(guī)程》，現(xiàn)場使用標(biāo)準(zhǔn)溶解氧表校驗裝置對1號機組凝結(jié)水泵出口和除氧器入口的在線溶解氧表進行了校驗，比對結(jié)果如表1所示。

表1 在線溶解氧表與標(biāo)準(zhǔn)溶解氧表比對結(jié)果

依據(jù)DL/T 677-2018的標(biāo)準(zhǔn)要求，被檢表測量水樣氧濃度＞10μg/L時，整機工作誤差在±3μg/L以內(nèi)，被檢表測量水樣氧濃度＜10μg/L時，整機工作誤差在±1μg/L以內(nèi)。從表1比對結(jié)果來看，對凝結(jié)水泵出口、除氧器入口溶解氧表整機工作誤差均合格，從表1也可以看出，除氧器入口和凝結(jié)水泵的溶解氧要高10.1μg/L，此類情況可能與精處理混床和除氧器入口取樣架的泄漏有關(guān)。

2.2 精處理混床出口母管溶解氧的排查

通過對精處理出口母管與凝結(jié)水泵出口的溶解氧進行測量，從表2比對結(jié)果可以看出，精處理出口母管與凝結(jié)水泵出口溶解氧基本相當(dāng)，可以確定凝結(jié)水泵出口至精處理出口母管這一段管路沒有問題。

表2 凝結(jié)水泵出口與精處理混床出口母管比對結(jié)果

2.3 低溫取樣架的排查

通過對除氧器入口低溫取樣架各接口進行緊固處理并調(diào)整閥門開度，控制水樣流量的變化，確認(rèn)管道流路泄漏附加誤差檢驗合格。既然低溫取樣架、在線溶解氧表均檢查無誤，精處理出口溶解氧表與凝結(jié)水泵出口基本相當(dāng)，那么確定是精處理出口至除氧器入口這一段凝結(jié)水系統(tǒng)有溶解氧漏入。

2.4 低加疏水溶解氧的排查

通過查閱DCS系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)低加疏水通過疏水泵并入了8號低加出口，如圖2所示，于是對低加疏水溶解氧進行了測量。經(jīng)測量，低加疏水溶氧為140μg/L，查閱機組凝結(jié)水和低加疏水運行曲線如圖3所示，得知凝結(jié)水流量為2000t/h時，低加疏水流量約為130t/h，經(jīng)計算可知，低加疏水溶氧可導(dǎo)致除氧器入口溶氧升高（130t/h×140μg/L）÷2000t/h=9.1μg/L，與除氧器入口比凝結(jié)水泵出口溶解氧高值基本相當(dāng)。由此可以判定，低加疏水溶解氧是造成除氧器入口升高的原因。通過圖2可以發(fā)現(xiàn)，8號低加運行壓力為-0.02MPa，且疏水液位較低，6、7、8號低加疏水逐級自流后經(jīng)疏水泵回收至8號低加出口并入主凝結(jié)水中，如果8號低加疏水側(cè)密封不嚴(yán)，空氣就會漏入疏水中導(dǎo)致低加疏水溶解氧較高。

圖3 凝結(jié)水和低加疏水運行曲線

2.5 低加疏水側(cè)密封排查

仔細查找8號低加疏水側(cè)泄漏點，發(fā)現(xiàn)由閥芯、閥座組成的疏水閥密封在高速通過的兩相流中，很容易由于沖蝕、沖刷、氣蝕等原因發(fā)生失效，密封不嚴(yán)，負壓運行，導(dǎo)致空氣大量吸入汽側(cè)，造成低加疏水氧含量升高，泄漏點如圖4所示。經(jīng)封堵處理后，除氧器入口溶解氧恢復(fù)至比凝結(jié)水泵出口溶解氧略低的正常水平，結(jié)果如圖5所示。

圖4 8號低壓加熱器疏水調(diào)閥

圖5 低加疏水調(diào)閥處理后凝結(jié)水泵出口和除氧器入口的溶解氧曲線

3 結(jié)論及建議

經(jīng)分析認(rèn)為，本次#1機組在給水處理工況由氧化性全揮發(fā)處理（AVT(O)）向正常運行時的加氧處理（OT）轉(zhuǎn)化時，低加汽側(cè)呈負壓且密封不嚴(yán)，導(dǎo)致空氣吸入低加汽側(cè)，含有較高溶氧的低加疏水經(jīng)疏水泵回收至8號低加水側(cè)出口，引起除氧器入口溶解氧升高。經(jīng)過對8號低加疏水側(cè)密封排查，查漏消缺后，機組除氧器入口溶解氧恢復(fù)正常。

根據(jù)該機組除氧器入口溶解氧異常原因分析，提出如下建議：

（1）化學(xué)監(jiān)督人員應(yīng)密切監(jiān)測運行機組凝結(jié)水、給水、主蒸汽溶解氧的變化狀況。此三者互聯(lián)互通，逐級產(chǎn)生影響，在機組給水加氧處理工藝中，避免過熱蒸汽氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的明顯升高可能增加蒸汽側(cè)氧化皮的風(fēng)險[6]，因此在厘清水汽流程的同時強化對蒸汽側(cè)氧化皮剝落引起爆管風(fēng)險的認(rèn)識，化學(xué)監(jiān)督人員還應(yīng)多關(guān)注凝結(jié)水、給水和主蒸汽的溶解氧變化情況，盡快分析原因并消除故障；

（2）加強機組給水系統(tǒng)嚴(yán)密性管理。尤其是對于像低加系統(tǒng)密封不嚴(yán)這類不易發(fā)現(xiàn)空氣漏入導(dǎo)致的溶解氧波動的問題，汽機設(shè)備專業(yè)應(yīng)加強凝結(jié)水系統(tǒng)管路上各關(guān)鍵熱力設(shè)備嚴(yán)密性排查和管理，在必要的位置增加壓力、流量和溫度測點，以便發(fā)現(xiàn)問題及時查漏、處理；

（3）加強在線溶解氧表和取樣系統(tǒng)的定期檢查。對于溶解氧表的定期保養(yǎng)檢查，充分考量在線表取樣流量的大小、電極電解液的狀態(tài)、電極氧膜的潔凈程度和電極表面雜質(zhì)沉積的情況對溶解氧的影響，關(guān)注高、低溫取樣系統(tǒng)的嚴(yán)密性，提高在線溶解氧表測量準(zhǔn)確性和可靠性[7]。