王立華

摘 要：凝結(jié)水溶解氧是化學(xué)監(jiān)督的一項重要指標(biāo)，溶解氧直接或間接來源于大氣，通過水側(cè)或汽側(cè)進(jìn)入凝結(jié)水。影響凝結(jié)水溶解氧的因素很多，日常工作中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督，做好超前預(yù)防。發(fā)生溶解氧偏高時，應(yīng)綜合判斷，盡快分析查找出漏點，并及時進(jìn)行相應(yīng)處理。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水;溶解氧;原因;處理

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0066-03

Cause Analysis and Treatment Measures of of High Dissolved

Oxygen Content in Condensate

WANG Lihua

Abstract： Dissolved oxygen in condensate is an important indicator of chemical supervision. Dissolved oxygen comes directly or indirectly to the atmosphere and enters condensate through the water side or steam side. There are many factors affecting the dissolved oxygen in condensate. In daily work， supervision and adjustment should be strengthened to prevent advance prevention. When the dissolved oxygen is too high， it should be judged comprehensively， and the leak point should be analyzed as soon as possible to carry out corresponding treatment.

Keywords： condensed water;dissolved oxygen;cause

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組具有高效率、低污染、啟?？臁⒄{(diào)峰性能好等優(yōu)點，近年來在全國的總裝機(jī)容量不斷增加。隨著火電機(jī)組容量的提高，對凝結(jié)水水質(zhì)提出了更高的要求，凝結(jié)水溶解氧含量是化學(xué)監(jiān)督的一項重要指標(biāo)。根據(jù)《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》 （GB/T 12145—2018）規(guī)定，660MW火力發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水溶解氧不應(yīng)超過20μg/L。機(jī)組正常運(yùn)行中，凝結(jié)水溶解氧大部分時間可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，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)計成類似除氧器的樣式，并且在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時效果最佳。但受設(shè)備老化、補(bǔ)水異常、設(shè)備滲漏等影響，容易出現(xiàn)溶解氧偏高的現(xiàn)象，應(yīng)作為水汽監(jiān)督和運(yùn)行調(diào)整的重點[1]。

1 凝結(jié)水溶解氧超標(biāo)帶來的危害

溶氧量較高的凝結(jié)水進(jìn)入換熱系統(tǒng)及換熱系統(tǒng)附屬管道中后，水中的氧會與金屬部件形成原電池效應(yīng)，導(dǎo)致管道金屬部件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，長期的腐蝕會導(dǎo)致設(shè)備使用壽命受到影響，并影響其安全運(yùn)行，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致鍋爐爆管。同時，汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱設(shè)備都是表面式換熱器，長期接觸溶氧量較高的凝結(jié)水，換熱器及管道的腐蝕產(chǎn)物會逐漸聚集在換熱器表面，在該過程中，換熱器表面形成腐蝕物薄膜，增加了換熱熱阻，降低了回?zé)嵝?。此外，為保證機(jī)組的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，凝汽器設(shè)計要求必須處于高度真空的工作狀態(tài)。凝結(jié)水含氧量過高導(dǎo)致過多的空氣漏入凝汽器，會降低凝汽器真空度，對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時還會降低機(jī)組的出力，同時增加抽氣系統(tǒng)的抽氣負(fù)荷，造成能量耗損。

2 凝結(jié)水溶解氧的來源

凝結(jié)水中的溶解氧幾乎全部直接或間接來源于大氣?？諝庵?，氧氣含量為20.95%（體積比），其在水中的溶解符合亨利定律;凝結(jié)水溶解氧含量升高，必然是有空氣進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。

在機(jī)組啟動階段，大量空氣進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)，容易出現(xiàn)溶解氧大幅度超標(biāo)的現(xiàn)象，此時凝結(jié)水水質(zhì)較差，如pH值控制偏低，會造成系統(tǒng)的快速腐蝕，嚴(yán)重時凝結(jié)水呈現(xiàn)鐵紅色，應(yīng)作為控制的重點;在機(jī)組正常運(yùn)行階段，滲漏量較小，凝結(jié)水溶解氧含量較低，即使超標(biāo)也多表現(xiàn)為長時間不合格，小漏點較難查找，配合汽機(jī)等專業(yè)分析查找[2]。凝汽器內(nèi)大量空氣根據(jù)其進(jìn)入凝結(jié)水的位置和狀態(tài)的不同，分為以下幾種。

2.1 凝汽器水側(cè)泄漏

循環(huán)冷卻水從上塔母管經(jīng)布水裝置，由噴頭噴至格柵，膜狀與從下至上的空氣逆流充分接觸，溶解氧在水中達(dá)到飽和狀態(tài)。不同溫度下，循環(huán)冷卻水中的溶解氧濃度見表1。

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司凝汽器管為TP304不銹鋼管，采用漲接+焊接連接方式與管板相連，以減少循環(huán)冷卻水從水側(cè)泄漏。正常情況下，凝汽器水側(cè)泄露率小于0.02%，水側(cè)泄漏量較小，導(dǎo)致凝結(jié)水溶解氧增加值不超過2μg/L，不會影響溶解氧的合格率。

汽側(cè)凝汽器冷卻水管眾多，主凝區(qū)冷卻管有41 016根，迎汽流區(qū)1 228根，抽空氣區(qū)1 860根，在機(jī)組冷熱態(tài)的多次啟動中承受較大的熱應(yīng)力，滲漏率會逐漸增大，凝結(jié)水中溶解氧將逐漸增大;當(dāng)管道穿孔、斷裂時，凝結(jié)水中溶解氧將急劇升高。

2.2 凝汽器汽側(cè)滲漏

凝汽器汽側(cè)體積巨大，連接凝結(jié)水出口、大旁路排氣管等30多個主要管道，還有人孔門和數(shù)量眾多的小儀表管、取樣管。為防止空氣滲漏，管道一般采用焊接等方式，但仍不能絕對避免空氣進(jìn)入，通過真空嚴(yán)密性試驗可評價凝汽器汽側(cè)的嚴(yán)密性。

當(dāng)真空嚴(yán)密性試驗數(shù)據(jù)為0.1kPa/min時，凝汽器對應(yīng)的空氣漏入量約50kg/h，若全部溶入凝結(jié)水中，則對應(yīng)的溶解氧含量將達(dá)到8mg/L。由此可見，汽側(cè)滲漏對凝結(jié)水溶解氧影響很大，也說明了真空泵系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要性。

正常運(yùn)行情況下，真空泵可將大部分汽側(cè)滲漏的空氣抽出，凝結(jié)水中增加的溶解氧含量不會超過20μg/L。一旦汽側(cè)大量滲漏，超過了真空泵的出力或真空泵運(yùn)行不良，凝結(jié)水中溶解氧將直線升高。

2.3 凝結(jié)水泵進(jìn)口系統(tǒng)泄漏

凝結(jié)水泵進(jìn)口系統(tǒng)均處于負(fù)壓狀態(tài)，入口電動門、濾網(wǎng)、法蘭等不嚴(yán)均會漏入空氣。凝結(jié)水泵軸封采用凝結(jié)水冷卻時，若流量偏低可能導(dǎo)致空氣漏入;若以閉式循環(huán)水作為冷卻水，因其溶解氧含量過高，也會污染凝結(jié)水造成溶解氧超標(biāo)。

2.4 除鹽水溶解氧偏高

除鹽水箱和凝補(bǔ)水箱頂部覆蓋多層塑料球或裝設(shè)浮頂。正常情況下，可以將除鹽水與空氣隔絕。塑料球流失、水箱采用頂部進(jìn)水，會影響除鹽水溶解氧含量;機(jī)組大量補(bǔ)水時，水箱水位急劇波動，除鹽水中溶解氧含量偏高，對凝結(jié)水的影響更顯著。

2.5 凝汽器回收的疏水溶解氧異常

暖風(fēng)器投運(yùn)時，其疏水很容易被污染，造成含鹽量和溶解氧超標(biāo);變工況運(yùn)行時，給水泵汽輪機(jī)本體及負(fù)壓系統(tǒng)管道容易出現(xiàn)漏入空氣;低壓加熱器疏水系統(tǒng)法蘭、管道滲漏，造成疏水溶解氧超標(biāo)。

2.6 凝結(jié)水正壓系統(tǒng)帶入空氣

凝結(jié)水泵后，前置過濾器、除鹽裝置、低壓加熱器、除氧器及管道等正壓系統(tǒng)都可能存有少量空氣，也會造成溶解氧偏高，機(jī)組啟動期間表現(xiàn)最明顯，但因其位置在取樣點后，在線儀表無法顯示，也會造成系統(tǒng)腐蝕，但持續(xù)時間較短，有一定的規(guī)律性。

3 凝結(jié)水系統(tǒng)的日常管理

為提高凝結(jié)水溶解氧的合格率，實現(xiàn)“本質(zhì)安全”，應(yīng)時刻牢記“安全第一”，更重要的是“預(yù)防為主”。在日常技術(shù)管理中，應(yīng)本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，超前做好各項技術(shù)監(jiān)督和操作調(diào)整。

3.1 加強(qiáng)在線儀表的監(jiān)盤

凝結(jié)水泵出口母管處有凝結(jié)水取樣管，設(shè)有溶解氧、鈉、氫電導(dǎo)率在線儀表，對凝結(jié)水水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)測定，運(yùn)行中應(yīng)重點關(guān)注;發(fā)現(xiàn)溶解氧超標(biāo)，應(yīng)及時確認(rèn)，并采取相應(yīng)的處理措施，提高水汽品質(zhì)的合格率。同時，平時應(yīng)加強(qiáng)在線儀表的維護(hù)，提高在線儀表的準(zhǔn)確率。

3.2 循環(huán)水的化學(xué)監(jiān)督和處理

TP304不銹鋼管在飽和氧的水中會形成氧化保護(hù)膜，且水中的硫酸根對不銹鋼管也有一定的緩蝕作用，其容易出現(xiàn)的問題是點蝕穿孔，日常監(jiān)督中應(yīng)重點關(guān)注氯離子含量，按《發(fā)電廠凝汽器及輔機(jī)冷卻器管選材導(dǎo)則》（DL/T 712—2010）的規(guī)定，循環(huán)水中氯離子含量應(yīng)嚴(yán)格控制，小于200mg/L。

3.3 做好水汽品質(zhì)的定期查定

在凝結(jié)水溶解氧的控制方面，水汽查定可以及時發(fā)現(xiàn)除鹽水的溶解氧異常，檢驗除鹽水箱、凝補(bǔ)水箱的密封效果，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水、除氧水的水質(zhì)變化，監(jiān)督凝汽器水側(cè)的泄露情況，核對在線儀表的準(zhǔn)確性，輔助判斷凝結(jié)水正壓系統(tǒng)是否有空氣進(jìn)入。

3.4 做好精處理裝置的切換投運(yùn)

精處理前置過濾器反洗后，高速混床投運(yùn)時，設(shè)備內(nèi)部都有殘留空氣。假設(shè)凝結(jié)水原溶解氧濃度為10μg/L，常壓下1m3空氣可以污染約20 000t凝結(jié)水，造成溶解氧超標(biāo)，故在設(shè)備投運(yùn)過程中，應(yīng)做好滿水工作，在“進(jìn)水排氣”階段打“延時”控制連續(xù)出水至少1min再投運(yùn)，可有效避免此問題。

3.5 凝汽器的運(yùn)行調(diào)整

凝汽器設(shè)計出口凝結(jié)水過冷度不超過0.5℃，過高則凝結(jié)水中的溶解氧含量增加。為此，應(yīng)加強(qiáng)過冷度的監(jiān)督，并以此來檢驗?zāi)Y(jié)水水位、系統(tǒng)嚴(yán)密性、真空泵運(yùn)行效果、冷卻水水溫和水量等是否正常。

3.6 定期開展凝汽器嚴(yán)密性試驗

通過凝汽器嚴(yán)密性試驗，可直接對凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)的嚴(yán)密性進(jìn)行評判，估算空氣漏入量，間接驗證真空泵的運(yùn)行效果，累積相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握變化趨勢，明確大小修的工作重點，超前開展檢修工作[3]。

3.7 加強(qiáng)大小修的監(jiān)督檢查

根據(jù)凝汽器嚴(yán)密性試驗等數(shù)據(jù)，在大小修時，有針對性地對低壓缸安全閥、軸封、水平中分面進(jìn)行改造。對凝汽器膨脹節(jié)、加壓加熱器及疏水管道、給水泵汽輪機(jī)和給水泵低壓密封水、真空泵系統(tǒng)、凝結(jié)水泵負(fù)壓部分等系統(tǒng)進(jìn)行全面細(xì)致的檢查。通過凝汽器注水查漏，可有效發(fā)現(xiàn)水側(cè)泄露和凝汽器喉部以下的負(fù)壓系統(tǒng)泄露。

3.8 機(jī)組啟動期間的運(yùn)行調(diào)整

在機(jī)組啟動期間，應(yīng)按操作票對系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，提前開啟真空泵，加強(qiáng)精處理裝置、低壓加熱器的滿水排氣;通過再循環(huán)除去凝結(jié)水系統(tǒng)中殘留的空氣;提高除氧器的溫度，強(qiáng)化熱力除氧的效果，提高聯(lián)氨加藥量，適當(dāng)或間斷加大除氧器排汽門的開度，減少除氧器內(nèi)空氣殘留，通過精細(xì)操作，盡量減少空氣殘留。

4 凝結(jié)水溶解氧偏高的處理

凝結(jié)水溶解氧指標(biāo)是凝結(jié)水的重要指標(biāo)，運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對其的監(jiān)督。發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水溶解氧偏高問題后，應(yīng)根據(jù)溶解氧的數(shù)值、變化趨勢、運(yùn)行工況，結(jié)合凝結(jié)水鈉、氫電導(dǎo)率等指標(biāo)，并結(jié)合除氧水溶解氧等指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷，盡快分析判斷出泄露的性質(zhì)和大致部位，進(jìn)而采取相應(yīng)的處理措施。

當(dāng)溶解氧突然升高，數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重，應(yīng)通過兩個取樣點的數(shù)據(jù)對比，排除取樣架沖洗、儀表異常等現(xiàn)象。當(dāng)溶解氧突然升高，數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重，同時鈉和氫電導(dǎo)率也大幅升高時，凝汽器真空無變化，基本可以判斷水側(cè)出現(xiàn)了問題，應(yīng)首先查看是否有補(bǔ)水、疏水回收等操作，排除除鹽水和疏水的問題。若凝結(jié)水硬度出現(xiàn)變化，則基本可以判斷循環(huán)水大量泄漏入汽側(cè)，應(yīng)立即投入凝汽器檢漏裝置，判斷大致泄漏的部位，采取加強(qiáng)精處理設(shè)備的投運(yùn)、凝結(jié)水加聯(lián)氨、強(qiáng)化除氧器熱力除氧等措施，必要時進(jìn)行緊急停機(jī)處理。具體泄露部位可通過肥皂水沫法、超聲波、氦譜、鹵素、熒光等方法確定。同時，當(dāng)溶解氧突然升高，數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重，鈉和氫電導(dǎo)率無變化時，基本上可以判定凝汽器汽側(cè)出現(xiàn)問題。凝汽器真空變化較大時，應(yīng)是凝汽器汽側(cè)出現(xiàn)較大漏點，采取相應(yīng)的措施緊急處理;凝汽器真空緩慢下降時，應(yīng)首先增開真空泵，檢查抽真空系統(tǒng)運(yùn)行情況，再通過真空下降速度，評判泄露是否嚴(yán)重，采取凝結(jié)水加聯(lián)氨、強(qiáng)化除氧器熱力除氧等相應(yīng)的措施[4]。當(dāng)溶解氧突然升高，數(shù)據(jù)輕微超標(biāo)時，應(yīng)參考以上幾點，判斷漏點在水側(cè)還是汽側(cè)，同時采取加強(qiáng)精處理設(shè)備投運(yùn)，強(qiáng)化除氧器熱力除氧等措施;凝結(jié)水溶解氧長期超標(biāo)時，可采取凝結(jié)水加聯(lián)氨等措施。

5 結(jié)語

作為660MW超臨界直流機(jī)組，凝汽器出口凝結(jié)水溫為30℃左右，經(jīng)過四級低壓加熱器后，溫度升高到146℃，溶解氧與鋼鐵的反應(yīng)速度指數(shù)級增加。啟動階段，大量空氣進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)，溶解氧容易大幅度超標(biāo)，如pH值控制偏低，造成快速腐蝕，嚴(yán)重時凝結(jié)水呈現(xiàn)鐵紅色;正常運(yùn)行階段，空氣滲漏量較小，溶解氧超標(biāo)數(shù)值較小，但可能長時間不合格，造成系統(tǒng)長期腐蝕。這些腐蝕發(fā)生在精處理之后，直接進(jìn)入給水和鍋爐，造成鍋爐垢下腐蝕甚至出現(xiàn)“四管泄漏”。凝結(jié)水溶解氧的監(jiān)督很重要，工作重點不僅要放到溶解氧偏高的分析和處理上，更重要的是要做好日常管理，如運(yùn)行期間的監(jiān)督和調(diào)整，大小修期間的檢查消缺，開機(jī)期間有針對操作。只有超前工作、事前預(yù)防，才能實現(xiàn)本質(zhì)性安全，保證熱力主系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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