塔式光熱凝結水系統(tǒng)氧化皮防范與治理

中綠可勝工程技術有限公司 鄭建林 中國綠發(fā)魯能新能源青海分公司 張 平

凝結水系統(tǒng)范圍包括低壓缸排氣至空冷島凝結成水進入凝結水箱，由凝結水泵依次經過除鐵過濾器，#7低壓加熱器，#6低壓加熱器，#5低壓加熱器進入除氧器。某塔式光熱電站凝結水系統(tǒng)共設置2臺100%容量凝結水泵，1臺運行1臺備用。凝結水泵采用立式凝結水泵，采用抽芯式結構，泵殼設計成全真空型。凝結水泵在高度真空的條件下將凝結水箱中的凝結水抽出，輸送接近于凝結水箱壓力飽和溫度狀態(tài)下的水。凝結水系統(tǒng)流程如下：凝結水箱→除鐵過濾器→#7低壓加熱器→#6低壓加熱器→#5低壓加熱器→除氧器。

太陽能塔式光熱機組由于受天氣影響，會出現機組長時間停機，同時受儲鹽量的影響免不了會頻繁啟停。當機組破壞真空后，凝結水系統(tǒng)管道和設備大部分材料是碳鋼，凝結水系統(tǒng)長時間與大氣接觸，勢必造成凝結水系統(tǒng)產生氧腐蝕，氧腐蝕產生的氧化皮是鐵在高溫下發(fā)生氧化作用而形成的腐蝕產物，由氧化亞鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵組成。從內向外為：氧化亞鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵。其中氧化亞鐵結構疏松，保護作用較弱，而四氧化三鐵、三氧化二鐵結構致密，有較好的保護性。

在機組正常運行工況下，凝結水泵能滿足汽機低負荷至最大負荷凝結水參數的要求。凝結水泵能滿足機組各種運行工況，凝結水泵滿足每天啟停次數不少于5次。當運行泵事故跳閘時，備用泵能自動投入運行。

1 凝結水泵異常現象

某光熱電站A、B 兩臺凝結水泵因軸泵晃動大故障而停止運行，導致機組無法正常發(fā)電。

2020年11月3日，某光熱電站機組啟動并網，凝泵A 運行。凝泵電機廠家到現場，要求啟動凝泵B，檢查“電機B 異音”缺陷。啟動后電機晃動明顯，凝泵振動X 向3.22mm/s，Y 向3.64mm/s。凝泵A及電機故障時具體參數見表1。

表1 凝泵A 及電機故障時具體參數

隨后啟動凝泵A 運行，停運凝泵B。11月4日，機組停機。現場拆除凝泵B 聯軸器，電機單體試轉振動正常。后連接聯軸器整體試轉，由于電機振動大停止運行。廠家隨后對凝泵B 軸承箱組件解體檢查，發(fā)現軸承壓蓋螺栓有輕微松動，其余部件未發(fā)現異常，回裝后緊固軸承壓蓋螺栓。11月5日，試運行凝泵B，凝泵B、電機振動正常，但電機異音未消除，電機廠家答復需更換電機驅動端軸承，然后停止凝泵B 轉備用。啟動凝結泵A 運行。11月15日9時38分，日常巡檢發(fā)現凝泵A 軸承晃動。通知維護單位聯系凝泵廠家，廠家答復不建議A 凝泵繼續(xù)運行[1]。隨后運行人員于13時24分停運A 泵，A 泵備用，切換為B 泵運行。其間凝泵A 運行參數為：電流154.29A、出口壓力2.36MPa、出口流量80t/h、凝結水泵A 驅動端X 方向振動2.76mm/s、凝結水泵A 驅動端Y 方向振動3.74mm/s。

2 處理過程中發(fā)現故障的根本原因

現場處理過程：拆除聯軸器螺栓后手動盤車測量靠背輪徑向跳動，跳動值最大0.03mm，跳動值正常。用手加力測量跳動值在+0.5～-0.5mm，聯系廠家后，廠家要求現場檢查泵軸承是否有異常。

11月16日，凝泵A 靠背輪拆除、軸承拆除檢查。檢查結果：軸承輕微磨損，其他部件無異常，軸承壓蓋螺栓輕微松動。隨后回裝，緊固軸承壓蓋螺栓，凝泵A 轉備用后凝泵B 運行。

11月19日，機組停運。2時40分，運行人員發(fā)現凝結泵B 軸承振動大，且就地檢查電機晃動大，Y 方向振動7.3mm/s、X 方向振動2.6mm/s，電流169A、出口壓力2.24MPa、流量105.71t/h，停止運行凝結泵B。凝泵B 及電機故障時具體參數見表2。

表2 凝泵B 及電機故障時具體參數

聯系檢修人員檢查，同時啟動凝泵A 運行，4時40分，因A 泵電機晃動大，5時08分，停止A 泵運行。19日上午凝泵B 進行抽芯完成，20日凌晨2時許，凝泵廠家人員到場。凝泵B現場解體檢查，檢查后發(fā)現個別石墨襯套損壞，泵軸個別部位有拉毛現象；葉輪口環(huán)處拉毛嚴重。廠家懷疑泵軸存在彎曲的可能性，需要返廠進一步檢驗。為確保兩臺凝泵后期正常運轉，兩臺凝泵共同返廠檢查。11月20日下午A 凝泵抽芯完成[2]。

現場檢查情況如下：11月20日晚兩臺凝泵連夜發(fā)往凝泵廠家。泵到廠后，廠家組織人員進行全泵整體拆解，全部拆除后，技術部門組織人員對零件進行檢驗。返廠檢測情況如下。

第一，兩臺泵葉輪口環(huán)出現拉痕，其中，B泵第四級、第五級葉輪口環(huán)和導流殼口環(huán)磨損嚴重，間隙增大。第二，軸與各個石墨襯套配合處發(fā)生磨損。第三，石墨襯套磨損嚴重。第四，拆卸后發(fā)現大量雜質、泥沙，說明現場水內雜質較多。

根據拆卸情況和實際零件判斷，因大量雜質長期沖刷石墨襯套，導致石墨襯套被嚴重磨損，軸缺少輔助支撐，導致軸產生晃動，從而導致了機封的損傷泄漏和振動增大。根據實際測量的情況和物料的狀態(tài)將B 泵第四級、第五級葉輪口環(huán)和導流殼口環(huán)更換，其余口環(huán)做修復。

第一，對兩臺泵軸上的拉傷進行修復。第二，更換兩臺泵所有石墨襯套。第三，更換機封內的損傷零件。第四，對于雜質問題，建議進行徹底清理，如果仍有大量雜質，此次修復完成后仍有繼續(xù)磨損的風險。

3 氧化皮現場處理措施及后續(xù)防治方法

現場凝結水系統(tǒng)內部清潔度檢查情況。11月22日，凝結水箱內部檢查，檢查結果如下。第一，水箱內壁80%面積銹蝕嚴重，表面的凹凸不平的未脫落氧化皮存在。水箱內部顆粒狀雜質清理約1kg。第二，對凝結水系統(tǒng)所屬凝結水箱、空冷島分配管、汽輪機低壓排氣管、疏水擴容器Ⅰ、疏水擴容器Ⅱ、本體疏水擴容器內部清潔度進行全部檢查，發(fā)現雜物全部清理干凈。第三，凝結水箱內壁銹蝕全部打磨干凈，進行內部聚脲或環(huán)氧樹脂噴涂。第四，凝結水泵入口濾網加裝強磁磁力棒，以改善凝結泵運行環(huán)境。第五，停機后及時對系統(tǒng)進行保養(yǎng)，啟機期間加強水質監(jiān)測，及時調節(jié)水質在合格范圍內。第六，啟機前加強冷態(tài)沖洗和熱態(tài)沖洗，水質、蒸汽品質合格后方允許沖轉并網。第七，新上項目，建議對空冷島管材在組裝前進行鈍化處理。第八，加裝凝結水沖洗水放水裝置。此措施防治效果明顯，下文重點闡述凝結水冷態(tài)沖洗方案及注意事項。

4 凝結水系統(tǒng)冷態(tài)沖洗及注意事項

因設備故障檢修造成機組長時間停機，為了保證機組凝結水品質、給水品質、爐水品質、蒸汽品質及各蒸汽管道的清潔度，先進行冷態(tài)沖洗后進行熱態(tài)沖洗。

凝結水冷態(tài)沖洗流程：除鹽水→凝結水箱→凝結水泵→除鐵過濾器→凝結水再循環(huán)管道、疏水擴容器→凝結水箱。注意事項如下。

第一，凝結水箱液位需保持高液位運行。注意凝結水泵流量和壓力在正常范圍之內，禁止凝結水泵超參數運行。

第二，凝結水取樣點設置在凝結水泵入口濾網放水處，需人工取樣，進行目測雜質和化驗鐵離子含量。水質合格達到要求時，將凝結水箱里的水全部放掉，換新水。

第三，注意監(jiān)視除鐵過濾器濾網壓差，加強反沖洗次數。

第四，在凝結水泵入口濾網增加目數相對較大的臨時濾網，防止系統(tǒng)內的雜質進入凝結水泵內，損壞凝結水泵石墨套。

第五，在進行冷態(tài)沖洗時，對凝結水質進行24h不間斷化驗。

根據現場實際情況冷態(tài)沖洗按照步驟一逐步進行，如圖1所示。

圖1 步驟一：凝結水不回收至凝結水箱

步驟一需在空冷島凝結水集箱至凝結水箱處增加臨時排污裝置[3]。系統(tǒng)沖洗完的凝結水通過臨時管道排出，可以有效避免系統(tǒng)內的雜質和其他物質進入凝結水箱，保護凝結水泵同時也不存在對給水系統(tǒng)及蒸汽系統(tǒng)的污染。

注意事項包括以下內容。第一，需在空冷島凝結水集箱至凝結水箱排污管道增加水封裝置，水封裝置必須設置取樣口和注水口。

第二，由于夜間環(huán)境溫度較低，低負荷或系統(tǒng)不運行時注意臨時排污裝置上凍情況。

第三，沖洗時需大量除鹽水，提前將除鹽水箱保持高液位，并保證制水系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

第四，在系統(tǒng)運行時需人工取樣，不間斷進行目測雜質和化驗鐵離子含量。

第五，系統(tǒng)不斷變工況運行。

第六，系統(tǒng)參數盡可能保持高參數運行，盡可能保持長時間沖洗。

5 總結

通過凝泵的故障反映出了系統(tǒng)存在的問題，光熱機組頻繁啟停的規(guī)律也注定了氧化皮問題必將是一個伴隨光熱機組長期存在的一個研究課題，本文拋磚引玉，通過采取的一系列措施，尤其是對凝結水系統(tǒng)的冷態(tài)沖洗步序進行了認真的研究并予以實施，從現場水質化驗來看，起到了一定的防治效果。相信隨著光熱項目的進一步開發(fā)，兄弟單位維護經驗的進一步增長，氧化皮防治的措施必將更加科學、豐富和完善。