汽輪機(jī)凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)淺析及對策

引言

A公司建有3×254+M燃機(jī)-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組,每套機(jī)組配備2臺立式多級筒袋式凝結(jié)水泵,正常運(yùn)行1臺,備用1臺。凝結(jié)水溶解氧量是衡量凝結(jié)水水質(zhì)的重要指標(biāo)之一,機(jī)組溶解氧量如長時間超過標(biāo)準(zhǔn)值或大幅度超過標(biāo)準(zhǔn)值,將會加速凝結(jié)水系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)的管道及設(shè)備氧化腐蝕,影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)影響因素

1.1凝結(jié)水負(fù)壓段嚴(yán)密性對溶解氧的影響

運(yùn)行中凝汽器熱井至凝結(jié)水泵入口及備用凝結(jié)水泵出口逆止門前存在著負(fù)壓段,當(dāng)負(fù)壓段因法蘭松動或出現(xiàn)裂紋產(chǎn)生漏點(diǎn)時,外界空氣會通過空隙漏入負(fù)壓段,導(dǎo)致空氣分子的分壓力增大,因空氣的溶解度與分壓力成正比,凝結(jié)水中溶解氧量將增大。此外,凝泵機(jī)械密封不嚴(yán)密時,可能漏入空氣,同樣影響凝結(jié)水溶氧量。

1.2凝汽器真空嚴(yán)密性對溶解氧的影響

真空系統(tǒng)嚴(yán)密性合格標(biāo)準(zhǔn)為0w4kPa/min,當(dāng)高于這一值時,真空嚴(yán)密性差,同凝結(jié)水負(fù)壓段漏入空氣原理,凝汽器內(nèi)凝結(jié)水溶解氧量將增加,會有較多空氣漏入到凝汽器汽側(cè),使汽側(cè)凝結(jié)水溶氧量變大。因設(shè)備本身原因,凝汽器中存在不凝結(jié)氣體是不可避免的,因此凝汽器通常與真空泵同時使用。采用真空泵可將凝汽器中的不凝結(jié)氣體排出,防止氧氣重新溶解于凝結(jié)水中。在系統(tǒng)的條件相同時,凝汽器中不凝結(jié)氣體總量一定,真空泵效率越高,氣體抽出越多,能重新溶解于凝結(jié)水中的氧量就越少,所以采用合格的真空泵可以有效減少凝結(jié)水溶解氧。

1.3除鹽水補(bǔ)水對溶解氧的影響

機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)因供熱和損耗等原因,需對凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水,而一般情況下補(bǔ)入凝汽器中的除鹽水是未經(jīng)除氧的。另外,除鹽水箱也露天布置,接近環(huán)境溫度,大量的低溫除鹽水在沒有經(jīng)過加熱的情況下直接補(bǔ)入凝汽器,其中溶解的大量氧氣不能析出,也會造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。另一方面,補(bǔ)水方式也是影響溶氧量的因素之一,如凝汽器補(bǔ)水管的噴頭不能將補(bǔ)水噴灑成均勻的細(xì)小水珠,也將增加凝結(jié)水溶氧量。此外,除鹽水箱嚴(yán)密性、凝汽器補(bǔ)水管道布置、結(jié)構(gòu)等原因也可導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。

1.4凝結(jié)水過冷度對溶解氧的影響

凝結(jié)水過冷度是指在凝汽器壓力下對應(yīng)的蒸汽飽和溫度與凝結(jié)水出口溫度的差值。機(jī)組在冬季運(yùn)行時,由于外界環(huán)境

溫度偏低,循環(huán)水溫度過低。根據(jù)亨利定律和道爾頓分壓定律,當(dāng)凝結(jié)水溫度過低時,凝結(jié)水水面上的水蒸氣分壓力降低,其他氣體分壓力增高,將使溶解于水中的氣體含量增加,因此凝結(jié)水溫度直接影響到除氧效果。

2凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)的危害

2.1加速腐蝕、結(jié)垢

當(dāng)溶氧量大的凝結(jié)水通過凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)備及管道時,會造成氧化腐蝕,機(jī)組可靠性大幅降低。此外,溶氧量大的凝結(jié)水進(jìn)入鍋爐高、低壓系統(tǒng)時,也會加快鍋爐受熱面的腐蝕、結(jié)垢,降低鍋爐的傳熱效率,影響鍋爐的安全運(yùn)行。相應(yīng)地,主蒸汽中含鐵量增加,會加快汽輪機(jī)葉片的腐蝕、結(jié)垢,影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

2.2降低凝汽器換熱效果

凝汽器采用的是表面式的換熱方法,當(dāng)凝結(jié)水溶氧量大時,會形成氣體薄膜,設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物也會附著在換熱面上,降低傳熱效率,影響凝汽器換熱效果。

2.3影響機(jī)組的真空

汽輪機(jī)在運(yùn)行時必須保證高度真空狀態(tài),空氣漏入過多會造成真空下降,影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性,嚴(yán)重時將降低機(jī)組的出力,并使得抽真空系統(tǒng)的負(fù)荷增加,從而增加真空泵的用電量。

3改善措施

3.1凝結(jié)水負(fù)壓段捉漏

凝結(jié)水系統(tǒng)負(fù)壓段閥門較多,存在著內(nèi)漏、外漏的情況,如疏水門、空氣門、逆止門等。在機(jī)組運(yùn)行時,因系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài),可采用絨毛等較輕物體進(jìn)行吸附查漏,及時進(jìn)行復(fù)緊或堵漏。在機(jī)組停運(yùn)時,可對凝結(jié)水泵和凝汽器進(jìn)行壓水試驗(yàn),如發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn),進(jìn)行重新焊接處理。

3.2提高真空嚴(yán)密性

凝汽器真空系統(tǒng)嚴(yán)密性主要由系統(tǒng)閥門、法蘭和焊接點(diǎn)等決定。首先,在基建時期需對所有閥門進(jìn)行漏水檢測,以保證系統(tǒng)無缺陷。在安裝時,每個法蘭密封面都應(yīng)檢查,消除連接處的漏點(diǎn)。同時,嚴(yán)格按照焊接的要求,對焊接處進(jìn)行檢查,以消除不合格焊口。在整個工程結(jié)束時,嚴(yán)格按照廠家提出的要求進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。在日常運(yùn)行維護(hù)過程中,嚴(yán)格執(zhí)行定期真空嚴(yán)密性試驗(yàn)。如遇到凝汽器真空不合格的情況,首先復(fù)緊凝汽器外部各個法蘭面螺栓,其次利用各種停機(jī)機(jī)會將法蘭改成焊接形式,同時對系統(tǒng)其他管道和法蘭進(jìn)行檢查,以減少機(jī)組真空泄漏。

3.3優(yōu)化除鹽水補(bǔ)水方式

大量未經(jīng)除氧的補(bǔ)給水通過除鹽水箱直接補(bǔ)入凝汽器中,將使凝結(jié)水溶氧量增高。針對除鹽水溶氧量大,條件允許的情況下可在除鹽水制水系統(tǒng)中增加除碳器,降低除鹽水溶氧量。此外,凝汽器補(bǔ)水可采用霧化噴頭進(jìn)行,均勻布置凝汽器補(bǔ)水管路,擴(kuò)大凝結(jié)水補(bǔ)水與水蒸氣的接觸面,加速熱傳導(dǎo),從而降低凝結(jié)水溶氧量。

3.4凝結(jié)水過冷度控制

凝結(jié)水過冷度主要受凝汽設(shè)備運(yùn)行因素的影響,其中最重要的因素是循環(huán)水的入口溫度和流量。凝汽器在額定工況下運(yùn)行時,應(yīng)結(jié)合凝汽器的特性曲線及環(huán)境溫度、冷卻水溫度,合理調(diào)整循環(huán)水冷卻水量。在冬季循環(huán)水溫度較低時,調(diào)整冷卻塔運(yùn)行方式,必要時可關(guān)閉冷卻塔內(nèi)圈淋水盤進(jìn)水,以提高循環(huán)水進(jìn)入凝汽器入口溫度:同時,合理調(diào)整凝汽器水位,提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性,達(dá)到降低凝結(jié)水過冷度的目的。

4A公司凝結(jié)水溶氧量大的分析及改造

A公司采用抽汽凝汽式汽輪機(jī),額定負(fù)荷81Mw,根據(jù)技術(shù)監(jiān)督管理要求,溶氧量不得高于50ug/L,但A公司汽輪機(jī)出現(xiàn)過溶氧超標(biāo)的問題,必須找出溶氧超標(biāo)的原因并解決。

以#4汽輪機(jī)為例,正常運(yùn)行情況下,凝結(jié)水溶氧量小于15ug/L,但有一段時間內(nèi)凝結(jié)水溶氧量顯著增大,一度高于測點(diǎn)量程100ug/L。

為檢驗(yàn)是否是凝泵機(jī)械密封不嚴(yán)造成的影響,機(jī)組運(yùn)行中曾多次切換凝結(jié)水泵,但溶氧量均保持100ug/L無變化。

為檢驗(yàn)是否是負(fù)壓系統(tǒng)泄漏的影響,在機(jī)組停運(yùn)時,對凝汽器進(jìn)行灌水捉漏,發(fā)現(xiàn)凝泵入口安全門處滴水、入口濾網(wǎng)放水門處滴水、入口法蘭處滴水:采取的措施分別為取消凝泵入口安全門并加裝了堵板,濾網(wǎng)放水門處加裝堵板,入口法蘭復(fù)緊。整改措施完成后發(fā)現(xiàn)溶氧量顯著下降至30ug/L左右,符合技術(shù)監(jiān)督要求,但是仍然高于此前的15ug/L。

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),當(dāng)進(jìn)行低壓供熱切換時,停運(yùn)供熱機(jī)組的溶氧量會下降,投運(yùn)供熱機(jī)組的溶氧量會上升。A公司除鹽水未經(jīng)過除碳器除碳,除鹽水溶氧量偏高,檢測發(fā)現(xiàn)溶氧量超過100ug/L。供熱情況下,凝汽器補(bǔ)水量約占蒸汽流量的1/5,補(bǔ)水量大造成溶氧量偏高。

針對除鹽水溶氧量高,可進(jìn)行凝汽器除氧或化學(xué)加藥除氧。A公司凝汽器配置熱井除氧,當(dāng)溶氧量增大時,可利用低壓主蒸汽來提高熱井表面水蒸氣分壓力進(jìn)行熱力除氧。還可在凝結(jié)水內(nèi)添加聯(lián)氨,采用化學(xué)除氧。

此外,A公司進(jìn)行了#4機(jī)凝結(jié)水補(bǔ)水改造。措施為在原有補(bǔ)水閥門后增加一霧化噴嘴,該霧化噴嘴為螺旋結(jié)構(gòu),共23只,噴射方向?yàn)檎戏?。此次改造加大了凝結(jié)水補(bǔ)水和蒸汽的接觸面,加速了熱傳導(dǎo),使補(bǔ)給水能迅速達(dá)到工作壓力下的飽和溫度,析出水中的溶氧及其他氣體并經(jīng)真空泵抽離出凝汽器,從補(bǔ)水處整治,降低了凝結(jié)水的含氧量。

5結(jié)語

本文從凝結(jié)水負(fù)壓段嚴(yán)密性、凝汽器真空嚴(yán)密性、除鹽水補(bǔ)水和凝結(jié)水過冷度等方面對凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的影響因素進(jìn)行了分析,介紹了其產(chǎn)生的危害,并提出了改善措施。針對A公司凝結(jié)水溶氧量不合格的問題進(jìn)行了分析和系統(tǒng)改造,一方面對負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行灌水捉漏:另一方面,因除鹽水制水系統(tǒng)未配備除碳器,采用熱井除氧、補(bǔ)水系統(tǒng)改造等方法,來保證凝結(jié)水溶氧量符合技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)。