摘要：通過研究分析大唐太原第二電廠300MW直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，查找超標(biāo)原因，制定整改措施。實(shí)踐證明，整改措施得當(dāng)，效果較好。但是整改措施中同樣存在著一些需要完善的地方。本文通過論述分析凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的問題，為直接空冷機(jī)組的安全運(yùn)行提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：直接空冷 凝結(jié)水 溶氧超標(biāo) 處理

1 概述

大唐太原第二熱電廠300MW直接空冷機(jī)組，自投入運(yùn)行以來，系統(tǒng)的嚴(yán)密性受凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和空冷面積的影響，凝結(jié)水含氧量一直處于超標(biāo)狀態(tài)。#10和#11機(jī)組分別運(yùn)行在凝結(jié)水溶氧為80-820μg/L和80-800μg/L的環(huán)境中。為了進(jìn)一步解決機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，大唐太原第二熱電廠改造#10和#11機(jī)組的凝結(jié)水以及補(bǔ)水系統(tǒng)，系統(tǒng)改造后凝結(jié)水溶氧大大降低，其范圍在25-358μg/L之間，根據(jù)2009年1月山西電科院：國標(biāo)GB/T12145-2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》（在審批中）的相關(guān)要求，直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧控制指標(biāo)為≤100μg/L，凝結(jié)水溶氧已在合格范圍以內(nèi)。#11機(jī)組經(jīng)過改造后，凝結(jié)水溶氧合格率達(dá)到96%以上，水汽監(jiān)督指標(biāo)單項(xiàng)合格率已經(jīng)完全滿足。

2 直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的影響因素

2.1 直接空冷凝結(jié)水過冷度 從除氧角度來說，與熱力除氧器相似，直接空冷凝汽器相當(dāng)于混合加熱式的真空除氧器，只是在除氧飽和壓力方面存在差異而已。

由亨利定律得：氣體在水中的溶解度與其在氣水界面的分壓成正比關(guān)系。當(dāng)凝結(jié)水自身的溫度接近其對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，或者在凝結(jié)水的過冷度比較小的情況下，在分壓方面，氧氣、二氧化碳等氣體在氣相中的分壓就小，與其對(duì)應(yīng)的溶解度也比較小。理論研究證明：在過冷度越小的情況下，機(jī)組凝結(jié)水的含氧量也越小。通常情況下，受干球溫度控制的影響和制約，直接空冷機(jī)組過冷度難以控制。在溫度差的影響下，由于冬季一天中溫度波動(dòng)范圍比較大，導(dǎo)致難以控制空冷機(jī)組凝結(jié)水的過冷度，通常情況下過冷度要保持在3℃以上，而我們大唐太原第二熱電廠的過冷度在3-6℃。另外，空冷系統(tǒng)冷卻面積比較大，容易產(chǎn)生局部過冷，在這種情況下，與之對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水溶氧值也就比較高。

2.2 機(jī)組真空嚴(yán)密性 直接空冷廠在機(jī)組真空嚴(yán)密性方面存在數(shù)據(jù)差異，在真空嚴(yán)密性方面，大唐太原第二熱電廠的所有機(jī)組中，數(shù)值最好的一次為87Pa/min，其他機(jī)組嚴(yán)密性均在110-400Pa/min之間。隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間不斷加長真空系統(tǒng)嚴(yán)密程度會(huì)逐漸降低。因此，真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性必須定期檢查，通過查找漏點(diǎn)，不斷提高機(jī)組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。

經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)證明：當(dāng)濕冷機(jī)組的嚴(yán)密性保持在400Pa/min時(shí)，其真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性比較合理的數(shù)值范圍在100-130Pa/min之間。目前，我們大唐太原第二熱電廠直接空冷機(jī)組的真空嚴(yán)密程度較低，很難達(dá)到上述水平。

2.3 凝結(jié)水補(bǔ)充水溶氧 受大氣的影響，補(bǔ)充水的溶解氧在制備系統(tǒng)除鹽補(bǔ)充水的過程中已經(jīng)接近飽和狀態(tài)。在20℃時(shí)根據(jù)氧氣分壓，結(jié)合氧氣所對(duì)應(yīng)的亨利系數(shù)，通過一系列的計(jì)算得出水中溶解氧的濃度是合格凝結(jié)水溶氧的300倍，達(dá)到了7000-8000μg/L之間。在這種環(huán)境下，對(duì)于300MW機(jī)組來說，如果產(chǎn)生1%的補(bǔ)充水，在流量方面凝結(jié)水補(bǔ)充水要達(dá)到10t/h，如果補(bǔ)水除氧不到位或者不徹底，則通過相關(guān)計(jì)算可以得出：每升凝結(jié)水的溶氧含量將會(huì)增加85μg。綜上所述，在一定程度上凝結(jié)水的溶氧量受到補(bǔ)充水本身的影響。

2.4 補(bǔ)水方式 當(dāng)前，通過凝汽器喉部向鍋爐進(jìn)行補(bǔ)充水的方式是借助噴霧狀態(tài)的方式進(jìn)行的。盡管凝汽器在溫度方面高于補(bǔ)水溫度，但是在傳熱傳質(zhì)的作用下，補(bǔ)給水經(jīng)過霧化后直接與溫度較高的汽輪機(jī)乏汽進(jìn)行交換，強(qiáng)制實(shí)行冷卻排汽；另一方面把補(bǔ)充水加熱到背壓狀態(tài)下的飽和溫度，使得補(bǔ)給水的溶氧在一定程度上得以排除。另外，濕冷機(jī)組背壓由于比較低（真空較高），使溶氧能夠從補(bǔ)水中得以徹底排出。

通過采用凝結(jié)水化學(xué)補(bǔ)水方式對(duì)大唐太原第二熱電廠對(duì)#10和#11機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)水。補(bǔ)水的具體流程為：在空冷凝汽器排汽管道下部，通過在擴(kuò)容器上安裝大噴頭，向凝結(jié)水箱噴水，在熱交換和除氧方面這種補(bǔ)水方式效果并不是十分的理想。并且這套裝置在設(shè)計(jì)制造的過程中，選擇噴頭和補(bǔ)水空間的位置都有不合理的地方。除氧效果在以下三方面難以實(shí)現(xiàn)：一在除氧水溫度在蒸汽加熱的影響下會(huì)不斷接近飽和狀態(tài)；二必須對(duì)除氧水進(jìn)行充分的霧化處理；三進(jìn)過霧化處理后，應(yīng)留有足夠的時(shí)間確保除氧水逸出和排出氧。補(bǔ)入水與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在除氧效果方面出現(xiàn)嚴(yán)重偏離，出現(xiàn)凝結(jié)水含氧量偏高的現(xiàn)象。

3 直接空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的治理方案

需要制定有效的措施，進(jìn)而解決凝結(jié)水溶氧嚴(yán)重超標(biāo)問題，借助對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修機(jī)會(huì)，對(duì)#11機(jī)組實(shí)施檢修方案，具體流程如下：

3.1 檢查嚴(yán)密程度 合理利用檢修機(jī)組的機(jī)會(huì)，全面檢查#11機(jī)組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密程度，并且及時(shí)消除查出的漏點(diǎn)。

3.2 調(diào)整補(bǔ)水方式 在位置方面，熱力除氧具備：第一水加熱到工作壓力下的飽和溫度；第二汽水兩者之間必須有充分的接觸面積；第三及時(shí)排出析出的氧氣。因此，將化學(xué)補(bǔ)水管位置由原標(biāo)高2.5米調(diào)整到標(biāo)高6.5米，向上提升4米，對(duì)于補(bǔ)水點(diǎn)在汽輪機(jī)排汽喉部的上方進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，經(jīng)過霧化處理后化學(xué)補(bǔ)水通過采用乏汽的方式進(jìn)行除氧，位于該點(diǎn)的補(bǔ)水點(diǎn)汽源充足，高處落差比較大，延長了汽水接觸的加熱時(shí)間，為將補(bǔ)給水能夠加熱到飽和溫度奠定基礎(chǔ)。在距離方面，由于真空抽氣口的流程長度較長，借助抽氣管道真空泵很容易將析出的氣體排到大氣中。

3.3通過專業(yè)的機(jī)構(gòu)對(duì)#11機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行改造 將補(bǔ)水點(diǎn)在汽輪機(jī)排汽喉部上方進(jìn)行重新設(shè)置，采用抬高化學(xué)補(bǔ)水管位置的方案進(jìn)行處理，另外，裝備一套“空冷機(jī)組科學(xué)補(bǔ)水真空除氧裝置”，并且凝結(jié)水箱的大噴頭采用機(jī)械旋流霧化噴嘴取代，噴嘴的流量在不排除壓力損失和阻力的前提下為2t/h或3t/h，通過相應(yīng)的技術(shù)得出這種補(bǔ)水裝置最佳出力為102t/h。

噴嘴的設(shè)計(jì)：選用1Cr18Ni9Ti的材質(zhì)制作噴嘴，采用小流量空心錐扇形對(duì)補(bǔ)水噴嘴進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過采用疊加排序的方式對(duì)相鄰的噴霧進(jìn)行處理，使得噴霧斷面出現(xiàn)均勻的噴射效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充分的傳熱傳質(zhì)，便于氣體析出。

4 改造后的效果及不足

4.1 改造后#11機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng) ①對(duì)噴嘴進(jìn)行霧化處理，在真空除氧方面進(jìn)入排汽裝置的凝結(jié)水補(bǔ)水滿足要求，降低了補(bǔ)水的含氧量和凝結(jié)水的過冷度，過冷度在冬季可以控制在2℃。凝結(jié)水的溶氧含量已經(jīng)符合國標(biāo)GB/T12145-2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》的要求，合格率達(dá)到水汽品質(zhì)指標(biāo)要求，單項(xiàng)合格率達(dá)96%以上。②經(jīng)過上述處理，強(qiáng)化了熱交換的效果，在一定程度上降低了排汽溫度，提高了機(jī)組的真空性和回?zé)岬慕?jīng)濟(jì)性。③減輕了除氧器處理凝結(jié)水溶氧的負(fù)擔(dān)。

4.2 改造后#11機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)存在的不足 ①在設(shè)置除鹽水補(bǔ)水總管時(shí)，由于沒有進(jìn)行相應(yīng)的分段門處理，導(dǎo)致在補(bǔ)水量較小時(shí)，壓力不足影響和制約了噴嘴霧化的效果，在一定程度上降低了除氧效果。②經(jīng)過回水處理后，空冷島凝結(jié)水進(jìn)入排氣裝置，凝結(jié)水沒有進(jìn)行霧化噴嘴處理，凝結(jié)水回水的溶氧和過冷度問題沒有解決。

5 后續(xù)的措施方案

①借助#11機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，進(jìn)一步改造凝結(jié)水系統(tǒng)，完善改造方案，改善除氧效果， 徹底解決#11機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題。②結(jié)合改造#11機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)的效果，完善#10機(jī)組檢修方案，利用檢修#11機(jī)組的機(jī)會(huì)，對(duì)#10機(jī)組的檢修方案進(jìn)行改造，通過#11機(jī)組進(jìn)行檢驗(yàn)，使得#10機(jī)組的檢修方案更加完善，使#10機(jī)組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題在一定程度上得到徹底的解決。③#10機(jī)組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性在檢修前要進(jìn)行檢查，尋找漏點(diǎn)并及時(shí)解決，進(jìn)而降低凝結(jié)水的含氧量。

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