某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因分析及解決措施

陳建偉，周 臣，劉祥亮，楊圣超，洪新華，華敘清

(1. 中電華創(chuàng)電力技術(shù)研究有限公司，上海 200086； 2. 東莞中電新能源熱電有限公司，廣東 東莞 523127)

某熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠#3機(jī)組為470 MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)選用東方三菱M701F4重型燃?xì)廨啓C(jī)，鍋爐選用東方日立三壓、再熱、無補(bǔ)燃、臥式、自然循環(huán)鍋爐，汽輪機(jī)選用東方汽輪機(jī)三壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽供熱凝汽式汽輪機(jī)。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組水汽系統(tǒng)不同于燃煤機(jī)組，較為復(fù)雜。水汽流程主要為：凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵，送入余熱鍋爐尾部布置的低壓省煤器，經(jīng)加熱后進(jìn)入布置在低壓汽包上的除氧器，經(jīng)除氧后的給水，進(jìn)入低壓汽包，低壓汽包兼作除氧器水箱。一部分經(jīng)過低壓蒸發(fā)器產(chǎn)生飽和蒸汽，用于給水熱力除氧；另一部分經(jīng)高、中壓給水泵，分別送入高、中壓系統(tǒng)。高壓系統(tǒng)的水經(jīng)高壓泵增壓后流經(jīng)高壓省煤器、高壓蒸發(fā)器和高壓過熱器，產(chǎn)生高壓過熱汽送入汽輪機(jī)；中壓系統(tǒng)的水經(jīng)中壓泵增壓后流經(jīng)中壓省煤器、中壓蒸發(fā)器和中壓過熱器，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽，對外供汽。

#3機(jī)組于2019年5月15日停機(jī)檢修。2019年7月5日，#3機(jī)組檢修工作完成之后再次投入運(yùn)行。運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)取樣系統(tǒng)水汽氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，對投運(yùn)之后穩(wěn)定運(yùn)行的氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，如圖1所示。

圖1 #3機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)圖

從圖1中可以看出，#3機(jī)組中壓飽和蒸汽(簡稱“中飽蒸汽”)、高壓飽和蒸汽(簡稱“高飽蒸汽”)氫電導(dǎo)率均在0.1 μS/cm左右，但是其凝結(jié)水、給水氫電導(dǎo)率在0.46～0.58 μS/cm之間，中壓過熱蒸汽(簡稱“中過蒸汽”)、高壓過熱蒸汽(簡稱“高過蒸汽”)氫電導(dǎo)率在0.35～0.44 μS/cm之間，凝結(jié)水、給水、中過蒸汽、高過蒸汽的氫電導(dǎo)率均在0.35 μS/cm以上，不僅與檢修之前0.15 μS/cm左右的正常運(yùn)行值相差較大，也超過了DL/T 1717—2017《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督技術(shù)導(dǎo)則》中“凝結(jié)水、給水及蒸汽<0.3 μS/cm”的要求[1]。雖然安排運(yùn)行人員對超標(biāo)的取樣管路加強(qiáng)排污，但是氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)并未明顯下降。氫電導(dǎo)率是反映鍋爐水汽品質(zhì)最重要的一個指標(biāo)，它可消除給水加氨處理時對電導(dǎo)率測量的影響，綜合反映水汽質(zhì)量的優(yōu)劣，尤其當(dāng)水汽系統(tǒng)陰離子含量異常時，通過氫電導(dǎo)率的測量能夠準(zhǔn)確反映鍋爐水汽系統(tǒng)陰離子雜質(zhì)含量的變化。水汽氫電導(dǎo)率升高，意味著水汽樣品中陰離子等雜質(zhì)含量增加，雜質(zhì)若在鍋爐及汽輪機(jī)高熱負(fù)荷區(qū)域析出成垢，便會導(dǎo)致鍋爐及汽輪機(jī)葉片腐蝕、結(jié)垢和積鹽情況的發(fā)生，所以需要緊急排查氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因并采取相應(yīng)措施[2-4]。

1 水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因分析

1.1 氫交換樹脂的影響

首先為排除取樣系統(tǒng)氫交換樹脂失效的影響，安排相關(guān)人員將#3機(jī)組取樣系統(tǒng)凝結(jié)水、中過蒸汽、高過蒸汽的氫交換柱更換再生好的陽離子交換樹脂，并與再生前水汽氫電導(dǎo)率進(jìn)行對比。結(jié)果顯示樹脂再生前后，各水汽數(shù)據(jù)并無明顯變化，氫電導(dǎo)率依舊超標(biāo)，如圖2所示。

圖2 #3機(jī)組取樣系統(tǒng)樹脂更換前后水汽氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)圖

為避免樹脂再生效果影響氫電導(dǎo)率準(zhǔn)確性，將#3機(jī)組的凝結(jié)水取樣系統(tǒng)合格樹脂與#4機(jī)組凝結(jié)水取樣系統(tǒng)正常運(yùn)行的氫交換樹脂互換，并記錄穩(wěn)定運(yùn)行之后的氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)，如圖3所示。結(jié)果顯示#3機(jī)組氫電導(dǎo)率超標(biāo)，#4機(jī)組氫電導(dǎo)率合格。中過蒸汽與高過蒸汽取樣系統(tǒng)均為類似情況，說明氫交換樹脂運(yùn)行正常，對氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性沒有影響。

圖3 #3、#4機(jī)組取樣系統(tǒng)氫交換樹脂互換后氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)圖

1.2 氫電導(dǎo)率表的影響

首先安排儀表維護(hù)人員對氫電導(dǎo)率表進(jìn)行校準(zhǔn)，確保各氫電導(dǎo)率表測量準(zhǔn)確性。因為高飽蒸汽氫電導(dǎo)率在0.1 μS/cm左右，與檢修前正常運(yùn)行數(shù)據(jù)基本一致，所以儀表維護(hù)人員將超標(biāo)的中過蒸汽氫電導(dǎo)率水樣引入中飽蒸汽氫電導(dǎo)率測量儀表，發(fā)現(xiàn)氫電導(dǎo)率仍然超過0.4 μS/cm，中過蒸汽氫電導(dǎo)率表與中飽蒸汽氫電導(dǎo)率表測量準(zhǔn)確性沒有問題。對其他儀表進(jìn)行驗證，均為類似情況，說明#3機(jī)組各氫電導(dǎo)率表均比較準(zhǔn)確，水樣氫電導(dǎo)率確實超標(biāo)，水汽品質(zhì)確已出現(xiàn)問題。

中飽蒸汽、高飽蒸汽氫電導(dǎo)率在0.1 μS/cm左右，而中過蒸汽、高過蒸汽氫電導(dǎo)率卻超過了0.4 μS/cm，經(jīng)分析可能是因為爐水中的雜質(zhì)均在在汽包濃縮，通過定排、連排管排出，并未帶到中飽蒸汽、高飽蒸汽當(dāng)中。而中過蒸汽、高過蒸汽引入了減溫水系統(tǒng)，減溫水來自于中壓給水泵、高壓給水泵的出口。因為給水氫電導(dǎo)率超標(biāo)，雜質(zhì)通過減溫水系統(tǒng)帶入蒸汽中，所以導(dǎo)致中過蒸汽、高過蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)。

1.3 機(jī)組補(bǔ)給水的影響

1.3.1 補(bǔ)給水電導(dǎo)率的影響

#3、#4機(jī)組共用一套鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，通過查詢歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，#3機(jī)組凝結(jié)水氫電導(dǎo)率超標(biāo)期間，機(jī)組補(bǔ)給水電導(dǎo)率一直比較穩(wěn)定，均在0.28～0.34 μS/cm之間，關(guān)閉#3機(jī)組補(bǔ)給水總閥，凝結(jié)水氫電導(dǎo)率并無明顯波動。#4機(jī)組水汽品質(zhì)正常，氫電導(dǎo)率并未超標(biāo)，說明機(jī)組補(bǔ)給水電導(dǎo)率是沒有問題的。

1.3.2 補(bǔ)給水TOCi的影響

水汽樣品中總有機(jī)碳(TOC)是綜合反映水汽中有機(jī)物含量的指標(biāo)，有機(jī)物在熱力設(shè)備高溫高壓的條件下，會逐漸分解產(chǎn)生低分子有機(jī)物(HCOOH、CH3COOH)和二氧化碳，并與水汽中的氨反應(yīng)生成HCOONH4、CH3COONH4、(NH4)2CO3等。所以水汽中TOC含量越高，氫電導(dǎo)率越大，同時對熱力設(shè)備的腐蝕和危害程度也越大。有研究者已提出，反映水中有機(jī)物基團(tuán)上含有氯、硫等雜原子含量的TOCi指標(biāo)比TOC更加真實，全面反映水中有機(jī)物污染情況[5]。安排運(yùn)行人員取樣，采用西安熱工院TOCi分析儀檢測水汽樣品中TOCi含量，結(jié)果如表1所示。

表1 #3機(jī)組鍋爐水汽TOCi數(shù)據(jù)檢測結(jié)果

從表1中可以看出，#3機(jī)組補(bǔ)給水中TOCi為98 μg/L，但是凝結(jié)水、給水、高過蒸汽中TOCi含量偏高，均超過200 μg/L，因此機(jī)組補(bǔ)給水中TOCi并非導(dǎo)致鍋爐水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)的主要原因。分析認(rèn)為#3機(jī)組凝汽器可能發(fā)生了泄漏，導(dǎo)致水汽TOCi普遍出現(xiàn)超標(biāo)的情況。因為水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)均不是特別嚴(yán)重，且無急劇上升的趨勢，所以凝汽器可能僅存在輕微泄漏。

2 解決措施

2.1 凝汽器查漏

安排檢修人員對#3機(jī)組凝汽器進(jìn)行檢查，確定泄漏的具體位置并進(jìn)行處理。因為#3機(jī)組凝汽器有四個水室，對所有水室進(jìn)行查漏比較費(fèi)時費(fèi)力?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)凝汽器檢漏裝置自機(jī)組投產(chǎn)以來并未及時投運(yùn)。首先投運(yùn)凝汽器檢漏裝置，從凝汽器熱井各取樣點(diǎn)抽出有代表性和實時性的凝結(jié)水樣，樣水經(jīng)真空泵輸送至檢漏盤，通過調(diào)節(jié)檢漏盤流量分配閥，分別輸送水樣至人工取樣點(diǎn)、壓力表和在線氫電導(dǎo)率表。通過檢測每一個水室的電導(dǎo)率，即可確定發(fā)生泄漏的水室。每打開一個水室取樣閥，檢漏裝置穩(wěn)定運(yùn)行4 h，然后記錄檢漏裝置氫電導(dǎo)率表數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖4、圖5所示。

從圖4可以看出，凝汽器A側(cè)前端水室氫電導(dǎo)率為18～23 μS/cm，A側(cè)后端水室氫電導(dǎo)率為1.2～1.6 μS/cm。從圖5可以看出，凝汽器B側(cè)前端、后端水室氫電導(dǎo)率均為0.6 μS/cm左右。A側(cè)水室尤其是前端水室的水樣氫電導(dǎo)率較其他水室異常偏高，說明A側(cè)前端水室或附近凝汽器管存在泄漏情況，需要及時處理。

圖4 #3機(jī)組凝汽器A側(cè)水室水樣氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)圖

圖5 #3機(jī)組凝汽器B側(cè)水室水樣氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)圖

2.2 凝汽器泄漏處理措施

因機(jī)組正處于迎峰度夏用電高峰期間，暫時不具備停機(jī)查漏、堵漏條件?？紤]到凝汽器泄漏量不大，初步采用木屑封堵的辦法，即在循環(huán)冷卻水泵進(jìn)口摻加鋸木屑，木屑進(jìn)入水室時在泄漏處受到汽側(cè)真空的吸引，就可將泄漏點(diǎn)堵塞。經(jīng)往凝汽器兩側(cè)加木屑后，氫電導(dǎo)率有所下降，基本能維持機(jī)組正常運(yùn)行，但是氫電導(dǎo)率仍偶爾出現(xiàn)超標(biāo)的情況。分析原因可能是燃機(jī)電廠啟停頻繁，負(fù)荷波動較大，凝汽器管泄漏點(diǎn)上的木屑出現(xiàn)松動脫落，影響堵漏效果。如果水汽氫電導(dǎo)率長期超標(biāo)，會對機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成一定影響。

7月底，在機(jī)組負(fù)荷較低時，安排檢修人員對凝汽器展開查漏工作。首先打開發(fā)生泄漏的凝汽器水室人孔門，并用軸流風(fēng)機(jī)向水室內(nèi)鼓風(fēng)，以除去濕氣便于檢查。然后安排檢修人員進(jìn)入水室，采用約0.02～0.03 mm厚的塑料薄膜，覆于相對兩側(cè)管板之上(密封面要嚴(yán)密不能留有氣泡)。若有泄漏，則該處的薄膜會發(fā)生凹陷或破裂，這樣就可發(fā)現(xiàn)漏管。將發(fā)生泄漏的凝汽器管用塞子塞緊即可。檢查發(fā)現(xiàn)凝汽器確實存在兩處泄漏點(diǎn)，如圖6所示，但是位置在管子與管板連接處，無法采用塞子封堵處理，安排專業(yè)人員對接縫進(jìn)行處理，并將凝汽器管重新更換。

圖6 #3機(jī)組凝汽器泄漏點(diǎn)

凝汽器泄漏問題處理完畢，接中調(diào)指令重新啟機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率開始逐漸下降。待機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行之后，觀察水汽品質(zhì)氫電導(dǎo)率變化情況并記錄，如圖7所示。

圖7 #3機(jī)組堵漏處理后水汽氫電導(dǎo)率數(shù)據(jù)圖

從圖7可以看出，#3機(jī)組凝結(jié)水、給水、中過蒸汽、高過蒸汽、中飽蒸汽、高飽蒸汽氫電導(dǎo)率均數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，并且符合DL/T 1717—2017《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督技術(shù)導(dǎo)則》中“凝結(jié)水、給水及蒸汽<0.3 μS/cm”的要求，說明#3機(jī)組氫電導(dǎo)率超標(biāo)的問題已經(jīng)得到有效解決。

3 結(jié)論與建議

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)應(yīng)及時處理，防止水汽品質(zhì)惡化導(dǎo)致爐管及汽輪機(jī)發(fā)生腐蝕結(jié)垢積鹽的情況，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。分析原因時首先從儀表、取樣系統(tǒng)、補(bǔ)給水的影響方面綜合考慮，排除這些影響因素后，著重檢查凝汽器是否發(fā)生泄漏，并采取相應(yīng)的措施。

本著“預(yù)防為主”的設(shè)備管理思想，對于機(jī)組水汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)可以采取如下措施：

(1) 保證水汽取樣系統(tǒng)及在線化學(xué)儀表正常穩(wěn)定運(yùn)行，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

(2) 保持凝汽器檢漏裝置正常運(yùn)行，加強(qiáng)對凝汽器水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)視，有異常情況應(yīng)進(jìn)行及時處理。

(3) 定期安排對凝汽器水側(cè)管板及結(jié)垢情況進(jìn)行檢查，同時認(rèn)真檢查凝汽器內(nèi)疏水管及疏水防護(hù)板等的完好情況，防止這些部件脫落砸傷管束，導(dǎo)致凝汽器管破損泄漏。