600MW空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)解決辦法

石景開

摘 要：在大型火電機(jī)組中，凝結(jié)水溶解氧量是表征凝結(jié)水水質(zhì)的重要指標(biāo)之一，直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的危害凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，必然會(huì)帶入超量的二氧化碳，不僅造成凝結(jié)水系統(tǒng)氧化腐蝕，還存在酸腐蝕，降低凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。影響鍋爐安全運(yùn)行。本文從不同方面分析并找到了解決辦法。

關(guān)鍵詞：排汽過冷度;凝結(jié)水溶氧;溶氧超標(biāo);措施

岱海電廠二期機(jī)組為兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)600MW亞臨界空冷燃煤機(jī)組。其中的四號(hào)機(jī)組在正常運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的問題，凝結(jié)水溶解氧量是表征凝結(jié)水水質(zhì)的重要指標(biāo)之一，直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。目前國(guó)內(nèi)還沒有針對(duì)空冷機(jī)組凝結(jié)水溶解氧量的指標(biāo)，暫時(shí)只能沿用濕冷機(jī)組的控制值。根據(jù)電力技術(shù)監(jiān)督有關(guān)規(guī)定：超高壓發(fā)電機(jī)組，凝結(jié)水溶氧量小于或等于40ug/L，亞臨界發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水溶氧量小于或等于30 ug/L。

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的危害凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，必然會(huì)帶入超量的二氧化碳，不僅造成凝結(jié)水系統(tǒng)氧化腐蝕，還存在酸腐蝕，降低凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命;另外.還會(huì)因鍋爐給水鐵含量偏高。造成鍋爐受熱面加速結(jié)垢，降低鍋爐效率。影響鍋爐安全運(yùn)行;同時(shí)由于蒸汽中的鐵含量偏高，加快汽輪機(jī)葉片的結(jié)垢速度，降低汽輪機(jī)的運(yùn)行效率;所有不凝結(jié)氣體在換熱設(shè)備中還會(huì)使熱阻增加，使傳熱效果惡化，從而導(dǎo)致機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性下降。

凝結(jié)水溶氧的機(jī)理：

凝結(jié)水溶氧的物理機(jī)理與熱力溶氧原理一樣，都遵循氣體的溶解定律，即單位體積水中溶解的氣體量與水表面的該氣體分壓力成正比。

由于運(yùn)行中機(jī)組真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，或補(bǔ)充水密閉系統(tǒng)不合格，讓空氣漏入排氣裝置中而進(jìn)入凝結(jié)水中，使排氣裝置內(nèi)的壓力P變成了蒸汽和空氣混合物的總壓力。根據(jù)道爾頓定律，總壓力為構(gòu)成混合物各氣體分壓力之和，這種混合氣體中空氣成分越多，空氣分壓力就越高，凝結(jié)水的含氧量也就越多。氧氣在不同壓力和溫度下的溶解度曲線見圖1 （氧在不同壓力和溫度下的溶解度曲線）。如果能將氣體從水面上清除掉，則該氣體就可以從水中清除出來。氣體從水中分離出來的過程又可分為兩個(gè)階段：第一階段是氣體以微小氣泡的形式自水中溢出來的機(jī)械分離，只要水溫達(dá)到其所處壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度即可實(shí)現(xiàn);第二階段為強(qiáng)迫擴(kuò)散除氧階段，即除去凝結(jié)水中所溶解的氧。使凝結(jié)水含氧量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

從圖1 可以看出，在一定壓力下，水的溫度越高，氣體的溶解度越小，當(dāng)加熱到沸點(diǎn)時(shí)，氣體將會(huì)全部從水中析出。排氣裝置在真空下工作，主要按此原理將凝結(jié)水及補(bǔ)水加熱到低壓缸排汽壓力下的飽和溫度，使溶解于水中的的氧持續(xù)地析出，并及時(shí)被抽走。

一、原因分析：

1、存在真空泄漏點(diǎn)。凝結(jié)水溶氧偏高的原因歸結(jié)于空氣的進(jìn)入，外界空氣漏入汽水系統(tǒng)后，因汽水循環(huán)最終會(huì)留在系統(tǒng)中或進(jìn)入凝汽器，伴隨空氣的進(jìn)入，凝汽器中空氣分子的分壓力增大，空氣在水總的溶解度增大，凝結(jié)水中溶解氧量增加，漏入的空氣越多，凝結(jié)水溶氧量越大，所以先從系統(tǒng)漏真空查起。直接空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性在200Pa/min以內(nèi)為合格，在100Pa/min以內(nèi)為優(yōu)良。機(jī)組每次做真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都在200Pa/min以上，系統(tǒng)存在漏真空的情況。

2、空冷凝結(jié)水與排汽過冷度的影響?？绽錂C(jī)組通過很長(zhǎng)的排汽管道將排汽最終分配到布置在室外40m平臺(tái)上的翅片管里，蒸汽在流動(dòng)過程中存在壓損，從而造成凝結(jié)水過冷;空冷凝汽器管束比較復(fù)雜，加工工藝要求很高，龐大的真空系統(tǒng)在安裝焊接過程中難免存在漏點(diǎn)，真空系統(tǒng)閥門也無法保證其密封性能，這樣就導(dǎo)致了空氣很容易直接溶解在過冷的凝結(jié)水里。

3、排氣裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。汽輪機(jī)排汽通過空冷凝汽器進(jìn)行換熱后冷凝成水，匯集到母管，再由各分管至排汽裝置。如果凝結(jié)水大量從溢流管直接回收至排汽裝置，而沒有經(jīng)過噴嘴得到充分?jǐn)U散、霧化而增加除氧效果，就會(huì)使得溶解在凝結(jié)水中的氧氣不能從中溢出，造成凝結(jié)水溶氧居高不下。空冷島的凝結(jié)水通過下圖中2所在的位置進(jìn)入排汽裝置，再通過噴口2噴出，最后通過低壓缸排汽加熱對(duì)空冷島的凝結(jié)水進(jìn)行除氧。由于空冷島的凝結(jié)水接入口3所在的為距排汽裝置底部為1750mm，當(dāng)排汽裝置液位高于1750mm時(shí)，噴口被淹，排汽裝置的除氧能力將會(huì)大打折扣。從近期運(yùn)行情況來看，當(dāng)排汽裝置液位高于1750mm時(shí)，上凝結(jié)水溶氧會(huì)逐漸升;當(dāng)排汽裝置液位低于1730mm時(shí)，凝結(jié)水溶氧會(huì)逐漸下降。

4、凝結(jié)水回收管設(shè)計(jì)不合理?？绽淠Y(jié)水與排汽過冷度的影響排氣裝置補(bǔ)水由上圖所示3位置接入排氣裝置，未經(jīng)過霧化直接進(jìn)入排氣裝置水側(cè)。

5、改進(jìn)補(bǔ)水噴頭，改直接補(bǔ)水為噴淋補(bǔ)水，采用凝汽器噴淋補(bǔ)水的方式，除鹽水在進(jìn)入凝汽器后以散霧狀噴入，此方法有利于除鹽水中的氧氣直接從水中分離出來，連帶凝汽器內(nèi)其他不凝結(jié)氣體一起被真空泵抽走排到大氣中。

二、解決凝結(jié)水溶氧超標(biāo)措施

1、凝補(bǔ)水溶氧的影響。改造補(bǔ)水點(diǎn)，改進(jìn)補(bǔ)水方式，將凝補(bǔ)水管延長(zhǎng)至排汽裝置汽側(cè)，利用乏汽除氧。

2、凝結(jié)水回收管設(shè)計(jì)不合理。改造凝結(jié)水回水位置，將空冷凝結(jié)水回水管系調(diào)整到排汽裝置殼體的上部，這樣可以讓汽輪機(jī)排汽直接對(duì)回?zé)崴M(jìn)行加熱，增加了換熱強(qiáng)度。

3、排汽裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。對(duì)凝補(bǔ)水進(jìn)行霧化，將凝補(bǔ)水管增加噴頭。

4、改進(jìn)補(bǔ)水方式，將凝補(bǔ)水管延長(zhǎng)至排汽裝置汽側(cè)，利用乏汽除氧。

5、將空冷凝結(jié)水回水管系調(diào)整到排汽裝置殼體的上部，這樣可以讓汽輪機(jī)排汽直接對(duì)回?zé)崴M(jìn)行加熱，增加了換熱強(qiáng)度。

三、結(jié)論

凝結(jié)水溶氧超標(biāo)是鍋爐受熱面發(fā)生電化學(xué)腐蝕的催化劑，他會(huì)對(duì)整個(gè)汽水循環(huán)系統(tǒng)造成腐蝕，降低回?zé)嵩O(shè)備的換熱效率，縮短設(shè)備的壽命，影響機(jī)組真空，使機(jī)組不能安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過仔細(xì)分析凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的原因及措施的制定，岱海發(fā)電有限責(zé)任公司對(duì)三號(hào)機(jī)組進(jìn)行了綜合改造。三號(hào)機(jī)組的溶氧成功控制在了10μg/L以內(nèi)，有效地減少了凝結(jié)水系統(tǒng)氧化腐蝕，增加了凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。下一步將利用四號(hào)機(jī)小修時(shí)間對(duì)四號(hào)機(jī)的排汽裝置內(nèi)部進(jìn)行改造，使四號(hào)機(jī)組的溶氧也同樣控制在合格范圍之內(nèi)。