羅學(xué)亮

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司 福建晉江）

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組具有高效率、低污染、啟?？?、調(diào)峰性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來在全國(guó)的總裝機(jī)容量不斷增加。晉江天然氣發(fā)電有限公司一期建設(shè)4臺(tái)S109FA燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，在近幾年的運(yùn)行中，出現(xiàn)過凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的問題。

一、凝結(jié)水溶解氧形成機(jī)理

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器處于高真空狀態(tài)，溶解于水中的氣體很少。根據(jù)國(guó)標(biāo)火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量GB/T 12145-2008，凝結(jié)水溶解氧含量應(yīng)≤50 μg/L。但由于凝汽器內(nèi)空氣進(jìn)入和凝結(jié)水存在過冷，使凝結(jié)水中溶解氧?？諝饴┤肓吭黾?，凝結(jié)水溶解氧量增加；凝結(jié)水過冷度增加，凝結(jié)水溶解氧量也隨之增加。理想狀態(tài)下，空氣不進(jìn)入和過冷度為零，氧氣在液體里的溶解度趨于零，因此凝汽器被設(shè)計(jì)成類似除氧器形式，并且在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效果最佳。

二、影響凝結(jié)水溶氧的因素

1.過冷度

由于凝汽器中待冷卻蒸汽下部壓力低于上部壓力，下部凝結(jié)水溫度較上部低，從而產(chǎn)生過冷，此外蒸汽被冷卻成液滴時(shí)，在凝汽器冷卻水管間流動(dòng)，因液滴的溫度比冷卻水管管壁溫度高，凝結(jié)水降溫從而低于其飽和溫度，產(chǎn)生過冷，以及空氣漏入，空氣分壓力增大，蒸汽的分壓力相對(duì)降低，蒸汽仍在自己的分壓力下凝結(jié)，使凝結(jié)水溫度低于排汽溫度，產(chǎn)生過冷。如果抽氣器不能及時(shí)抽出，增大了傳熱阻力，也使過冷度增大，從而使凝汽器溶解氧量增大；熱水井水位高于正常范圍，銅管淹沒，使下面幾排銅管中的冷卻水又帶走一部分凝結(jié)水的熱量而產(chǎn)生過冷卻，過冷度增加，凝結(jié)水的溶解氧增加；循環(huán)水溫度過低和循環(huán)水量過大，凝結(jié)水被過度冷卻，過冷度增加，溶解氧相對(duì)增加；凝汽器內(nèi)的淋水裝置，將凝結(jié)水分成細(xì)小的水滴，與蒸汽逆流被重新加熱，減少過冷和除掉水中的溶解氧，淋水裝置將影響凝結(jié)水過冷和溶解氧量。

2.空氣進(jìn)入

（1）凝結(jié)水泵及閥門填料盤根。凝結(jié)水泵是處于負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行的，其采用盤根加密封水的方式密封，密封水來自泵出口的壓力水。當(dāng)泵在備用狀態(tài)時(shí)，可能造成水密封不嚴(yán)格，空氣漏入泵內(nèi)使得凝結(jié)水的含氧量增加，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。凝結(jié)水泵入口閥門填料室使用一般的填料盤根密封，當(dāng)閥門盤根老化而未及時(shí)更換時(shí)，空氣漏入系統(tǒng)，造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。

（2）附加流體排入凝汽器。排入凝汽器的附加流體有補(bǔ)水（除鹽水），凝結(jié)水再循環(huán)的來水（低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)），軸加、本擴(kuò)的疏水，飽和蒸汽和過熱蒸汽。這些附加流體排入凝汽器中，由于排入位置選擇不當(dāng)、參數(shù)不當(dāng)，會(huì)造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。特別是除鹽水，只進(jìn)行了化學(xué)處理，沒有進(jìn)行深度除氧，當(dāng)補(bǔ)水量加大而噴淋裝置又不完善時(shí)，更容易造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)。

三、凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)實(shí)例分析

2014年6月，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示3#機(jī)組溶氧最嚴(yán)重超標(biāo)，結(jié)合凝結(jié)水泵運(yùn)行情況可以看出，在凝結(jié)水泵切換運(yùn)行前后有明顯的差別。運(yùn)行凝結(jié)水泵A時(shí)，溶解氧含量最高達(dá)到8×10-7，而運(yùn)行凝結(jié)水泵B時(shí)溶解氧在含量5×10-8以下，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.凝結(jié)水系統(tǒng)

凝結(jié)水系統(tǒng)有2臺(tái)B550Ⅲ-6型凝結(jié)水泵A、B，流量412 t/h，揚(yáng)程300 m ，轉(zhuǎn)速1480 r/min，機(jī)械密封形式，密封沖洗水壓力0.4～0.6 MPa。每臺(tái)水泵入口設(shè)計(jì)有隔離閥和入口濾網(wǎng)，泵入口設(shè)計(jì)有一條壓力平衡管道與凝汽器連通，達(dá)到穩(wěn)定水泵入口吸入條件的目的，凝結(jié)水系統(tǒng)組成見圖1。

2.分析

可能的漏氣點(diǎn)：①系統(tǒng)管道。具體位置是凝汽器熱井到水泵入口，包含隔離閥，過濾網(wǎng)排氣閥等位置。②凝結(jié)水泵機(jī)械密封處。③空氣通過平衡管從備用凝結(jié)水泵通過機(jī)械密封漏入運(yùn)行中凝結(jié)水泵。④凝結(jié)水泵外殼。⑤凝結(jié)水泵中分面。

圖1 凝結(jié)水系統(tǒng)示意圖

3.檢查過程及措施

（1）檢查凝結(jié)水泵A機(jī)械密封，未見明顯異常，機(jī)械密封有少量水甩出，機(jī)械密封位于凝結(jié)水泵出口，運(yùn)行狀態(tài)下該處壓力1.5 MPa，為正壓狀態(tài)，因大氣壓力低于水泵出口水壓，空氣不直接與水泵出口凝結(jié)水接觸。但是如果機(jī)封冷卻水流量不足，空氣可從冷卻水回水管進(jìn)入水泵入口，因?yàn)樵撎帣C(jī)封冷卻水設(shè)計(jì)上不要求達(dá)到密封空氣的目的，僅僅冷卻機(jī)封。為防止空氣從此處漏入可以采取以下措施：在機(jī)封冷卻水回水管道上增加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥門開度使機(jī)封處充滿冷卻水，達(dá)到阻止空氣漏入的目的（該措施僅為分析意見，未得到實(shí)踐檢驗(yàn)是否可行）?？梢耘袛嗫諝獠皇菑脑撎幝┤搿?/p>

（2）調(diào)節(jié)機(jī)封沖洗水壓力，以期達(dá)到讓機(jī)封處充滿冷卻水，阻止空氣漏入的目的，但機(jī)封冷卻水壓力從0.4 MPa調(diào)到0.6 MPa，含氧量未發(fā)生明顯變化。

（3）凝結(jié)水泵中分面存在O形橡膠圈密封的地方，因O形密封圈老化存在漏氣的可能，采取了對(duì)凝結(jié)水泵A中分面涂抹黃油，阻止空氣從水泵中分面漏入。實(shí)踐結(jié)果是凝結(jié)水泵A含氧量維持在7×10-7，排除中分面漏氣。

（4）檢查A、B兩臺(tái)水泵入口壓力平衡管，通過開關(guān)隔離門和長(zhǎng)期運(yùn)行A泵，判斷平衡管不是影響溶氧的主要原因，在水泵切換期間溶解氧可能會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。

（5）停A泵后檢查發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水泵A外殼與設(shè)備基礎(chǔ)坑之間有大量積水，在啟動(dòng)A泵后基礎(chǔ)坑中的水位會(huì)逐漸下降，因此可以判斷凝結(jié)水泵A外殼存在漏氣點(diǎn)。對(duì)此采取的臨時(shí)處理措施是：在凝結(jié)水泵A基礎(chǔ)坑中不間斷注入凝結(jié)水，讓水始終淹沒水泵外殼，阻止空氣漏入。實(shí)踐檢驗(yàn)，該臨時(shí)方案可以使系統(tǒng)溶氧量穩(wěn)定在5×10-8以下。徹底解決漏氣點(diǎn)需要將水泵外殼緊固螺栓焊縫重新補(bǔ)焊接，如果外殼有裂紋同樣采取補(bǔ)焊處理。具體方法：①待較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，安排一次灌水查漏，灌水高度大于凝泵出口，要求打開水泵進(jìn)口閥門，關(guān)閉水泵出口閥門，希望通過發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)確定空氣漏入點(diǎn)。②將凝結(jié)水泵A壓力平衡管單獨(dú)與凝汽器連通，不與B泵并聯(lián)，切斷空氣漏入源頭。③停機(jī)一周以上時(shí)，更換凝結(jié)水泵B機(jī)械密封。

四、凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)的危害

（1）縮短設(shè)備的壽命。為提高機(jī)組的循環(huán)效率采用了回?zé)嵫h(huán)，當(dāng)含氧量較高的凝結(jié)水通過回?zé)嵩O(shè)備及其附屬管道時(shí)，會(huì)對(duì)這些設(shè)備造成腐蝕。使各輔助設(shè)備的使用壽命受到影響，降低了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

（2）降低回?zé)嵩O(shè)備的換熱效率。汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)采用的是表面式換熱器，設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物附著在換熱面上形成疏松的附著層，凝結(jié)水中含氧過多，會(huì)使換熱面上形成一層薄膜，增大換熱熱阻，降低循環(huán)的熱效率。

（3）影響機(jī)組真空度。為保證機(jī)組的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，凝汽器必須處于高度真空狀態(tài)。過多的空氣漏入凝汽器，會(huì)造成真空度降低，既影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重時(shí)將降低機(jī)組的出力，又增加抽氣系統(tǒng)的抽氣負(fù)荷，造成電耗的增加。