凝汽器泄漏導(dǎo)致汽水污染事故分析

程志磊

摘 要：某電廠某機(jī)組進(jìn)行C級(jí)檢修，檢修后于5月4日11時(shí)58分并網(wǎng)，5月9日12時(shí)21分打閘停機(jī)。期間發(fā)生了一起由于設(shè)備檢修質(zhì)量不良、汽機(jī)低壓葉片斷裂的主設(shè)備損壞并導(dǎo)致凝汽器泄露事故。事故導(dǎo)致某電廠機(jī)組主給水回路、主蒸汽回路、再熱蒸汽回路、汽輪機(jī)通流部分等設(shè)備嚴(yán)重結(jié)鹽積垢，鍋爐金屬部件受到嚴(yán)重腐蝕，造成了無(wú)法挽回的嚴(yán)重?fù)p害。

關(guān)鍵詞：凝汽器泄露；積鹽；腐蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.024

0 前言

凝汽器是凝氣式汽輪機(jī)的重要組成部分，其工作的好壞直接影響設(shè)備運(yùn)行的可靠性。目前電廠使用的主要是表面式凝汽器[1]，凝汽器外殼兩端連著端蓋，內(nèi)部用管板隔開，管板上裝有很多銅管，銅管內(nèi)側(cè)通冷卻水，銅管外是蒸汽通道[2]。汽輪機(jī)排汽進(jìn)入凝汽器，循環(huán)水泵把冷卻水送入凝汽器，吸收凝結(jié)水放出的熱量，蒸汽被冷卻至凝結(jié)水，凝結(jié)水被凝結(jié)水泵抽出，送往鍋爐作為鍋爐給水。在凝汽器中，蒸汽與冷卻水的熱量是通過(guò)冷卻水管來(lái)傳遞的，如果管壁腐蝕穿孔，冷卻水就會(huì)漏入對(duì)凝結(jié)水污染，對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞。

1 汽水系統(tǒng)污染事故

某臺(tái)機(jī)組按計(jì)劃進(jìn)行C級(jí)檢修，檢修后于5月4日11時(shí)58分并網(wǎng)，5月9日12時(shí)21分打閘停機(jī)。在此期間，發(fā)生了一起由汽機(jī)低壓葉片斷裂導(dǎo)致凝汽器泄露事故。

凝汽器由外包單位進(jìn)行高壓水沖洗，由于設(shè)備部沒(méi)有事先制訂“凝汽器清洗技術(shù)方案”，也沒(méi)有履行三級(jí)驗(yàn)收手續(xù)，在凝汽器高壓水沖洗結(jié)束后，施工隊(duì)也沒(méi)有進(jìn)行水室鈦管的全面查漏。檢修結(jié)束，鍋爐上水進(jìn)行再熱器水壓試驗(yàn)時(shí)，凝結(jié)水水質(zhì)異常超標(biāo)，鈉含量為1410μg/L。汽機(jī)專業(yè)人員提出進(jìn)行凝汽器汽側(cè)灌水查漏，設(shè)備部認(rèn)為灌水查漏工作量較大，要現(xiàn)場(chǎng)加支撐點(diǎn)，不同意灌水查漏方案，主張開機(jī)過(guò)程用真空查漏方式查漏。

起機(jī)及運(yùn)行過(guò)程中，凝結(jié)水含鈉量最高達(dá)到100000μg/L，是標(biāo)準(zhǔn)值15μg/L的6千多倍。對(duì)凝汽器進(jìn)行隔離，察漏檢查，發(fā)現(xiàn)并處理了3個(gè)漏點(diǎn)，凝結(jié)水泵出口鈉離子降至1000～2000μg/L，繼續(xù)進(jìn)行排補(bǔ)。后機(jī)組負(fù)荷帶至300MW，水質(zhì)化驗(yàn)情況：凝結(jié)水鈉含量為28.8μg/L（標(biāo)準(zhǔn)值≤10μg/L），主蒸汽鈉含量為33.2μg/L（標(biāo)準(zhǔn)值≤5μg/kg），繼續(xù)排補(bǔ)，運(yùn)行中凝結(jié)水泵出口陽(yáng)電導(dǎo)率突然上升，2分鐘后頂表，隨后，凝結(jié)水泵出口、省煤器入口和主蒸汽陽(yáng)電導(dǎo)率急劇上升，省煤器入口和主蒸汽等監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水汽監(jiān)測(cè)指標(biāo)也嚴(yán)重惡化，機(jī)組發(fā)出“嗡嗡”沉悶響聲，調(diào)節(jié)級(jí)壓力、軸向位移、推力軸承溫度等參數(shù)均異常，打閘停機(jī)檢查。

凝汽器內(nèi)外側(cè)各查到2根泄漏鈦管。凝結(jié)水泵停運(yùn)，打開兩個(gè)凝汽器喉部檢查汽側(cè)鈦管，在凝汽器高壓側(cè)發(fā)現(xiàn)有7根鈦管受到嚴(yán)重?fù)p傷（見圖1），并發(fā)現(xiàn)有2塊金屬塊（見圖2），光譜分析，其化學(xué)成分同汽輪機(jī)低壓缸次末級(jí)葉片材質(zhì)相近，懷疑汽輪機(jī)葉片損傷，對(duì)汽輪機(jī)高、中、低三缸揭缸檢查。拆缸后發(fā)現(xiàn)葉片損傷、以及汽輪機(jī)流通部分嚴(yán)重積鹽。

2 事故分析

對(duì)垢樣進(jìn)行分析：

爐水壁管垢樣主要成分為：FeO（OH）、Fe2O3、Fe3O4、SiO2 、CaO。

汽輪機(jī)葉片垢樣主要成分為：FeO（OH）、Fe2O3、Fe3O4、NaCl。

垢主要成分為鐵的氧化物，水冷壁管、汽輪機(jī)葉片鐵垢沉積主要是由于鐵的腐蝕沉積。腐蝕原因主要由機(jī)組啟動(dòng)期間水質(zhì)差、正常運(yùn)行期間凝汽器腐蝕泄漏、鍋爐運(yùn)行燃燒調(diào)整及排污控制等引起。

爐水管壁垢樣成分中有鈣的沉積，是凝汽器的泄漏，循環(huán)冷卻水進(jìn)入給水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水中的碳酸鹽進(jìn)入給水，爐水溫度高，發(fā)生下列反應(yīng)：

Ca（HCO3） →CaCO3↓+ CO2↑+H2O

CaCO3 → CaO↓+ CO2↑

垢成分中硅、鈣含量大，說(shuō)明凝汽器泄漏導(dǎo)致凝結(jié)水、給水和爐水變差，通過(guò)加大磷酸鹽處理形成水渣排污才能保證爐水水質(zhì)合格，硅、鈣的沉積表明鍋爐排污的及時(shí)性不夠。

在事故過(guò)程中，鍋爐磷酸三鈉加藥量增加了4～7倍，才能維持鍋水磷酸根含量在合格的范圍內(nèi)，除水質(zhì)硬度增加，磷酸三鈉消耗量增加外，懷疑磷酸三鈉質(zhì)量也有問(wèn)題。

對(duì)所用的磷酸三鈉進(jìn)行取樣分析，分析數(shù)據(jù)如下：

根據(jù)分析結(jié)果，計(jì)算得出：Na3PO4占55.8%，Na2SO4（包括氯化物）占43.20%，雜質(zhì)含量高，不符合工業(yè)磷酸三鈉質(zhì)量98%的要求。

事故的原因：

（1）機(jī)組檢修后期，特別是鍋爐上水時(shí)已發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，設(shè)備部門沒(méi)能及時(shí)對(duì)凝汽器鈦管進(jìn)行有效的檢查和徹底的處理，導(dǎo)致水質(zhì)在整個(gè)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中一直不合格，這是導(dǎo)致機(jī)組檢修后首次開機(jī)過(guò)程中反復(fù)查漏和反復(fù)沖洗排補(bǔ)水質(zhì)仍嚴(yán)重超標(biāo)的直接原因。

（2）在汽水品質(zhì)已嚴(yán)重超標(biāo)的情況下，強(qiáng)行進(jìn)行機(jī)組啟動(dòng)和并網(wǎng)運(yùn)行，在已經(jīng)確認(rèn)凝汽器鈦管嚴(yán)重泄漏、汽水品質(zhì)已得不到有效控制的情況下，沒(méi)能按規(guī)定及時(shí)停機(jī)，也是這是造成水汽系統(tǒng)嚴(yán)重污染的直接原因。

事故暴露的問(wèn)題：

（1）檢修過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)督和項(xiàng)目驗(yàn)收不到位。機(jī)組汽器鈦管清洗只完成了清洗工作，沒(méi)有在機(jī)組啟動(dòng)前進(jìn)行查漏就投運(yùn)。

（2）制造質(zhì)量存在重大隱患。汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子葉片運(yùn)行中斷裂，檢修質(zhì)量低劣，使設(shè)備缺陷未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，危及機(jī)組主設(shè)備安全運(yùn)行。

（3）化學(xué)藥品質(zhì)量不合格，化學(xué)監(jiān)督工作不到位，要特別加強(qiáng)凝結(jié)水質(zhì)、蒸汽品質(zhì)等技術(shù)監(jiān)督。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖增弘，盛偉.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京： 中國(guó)電力出版社，

2014.

[2]火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量[S].GB/T12145-2016.endprint