直接空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因及處理

1、.直接空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因及處理張建平1 王真香1 郭振祥2 朱立新1（1大唐太原第二熱電廠 山西太原 0300412 大唐山西分公司 山西太原 030002）摘 要 本文針對本廠直接空冷機組凝結(jié)水溶氧長期超標(biāo)的問題進行了較全面地分析，查明了其超標(biāo)原因，采取了一些處理措施。通過機組運行實踐證明：取得了較好的效果，但也發(fā)現(xiàn)了一些不足，需要進一步加以完善，以便更有效地解決凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的問題，為直接空冷機組的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟運行奠定良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 直接空冷 凝結(jié)水 溶氧超標(biāo)處理THE RESEARCH AND RELATED SOLUTION OF CONDENSATED WATER W

2、ITH HIGH DISSOLVEDOXYGEN IN DIRECT AIR-COOLING UNITZHANG Jian-ping1 WANG Zhen-xiang1 GUO Zhen-xiang2 ZHU Li-xin11 Datang Taiyuan Co-generation Power Plant；2 Datang Shanxi Branch CompanyABSTRACT：With reference to dissolved oxygen of condensated water level out of range, in this paper, as a result of

3、ourtesting and research we find out the causation and rectify it.Proved through the unit movement practice:It has made the good progress,but has also discovered some insufficiencies, need to further perform to consummate, so that a more effective solution dissolvesoxygen exceeding the allowed figure

4、 the question, for the direct air cooled units security, stable and the economical movement laysthe good foundation.KEY WORDS： direct air cooling condensated water treatment of dissolved oxygen with exceed standard1 概述大唐太原第二熱電廠目前直接空冷機組有兩臺，總裝機容量600MW，即#10、#11 機組，分別為300MW直接空冷機組。#10、#11 機組分別于2006 年12 月

5、份和2007 年4 月份投產(chǎn)，由于機組凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計問題、空冷面積龐大、系統(tǒng)嚴(yán)密性難以保證等原因，機組自投產(chǎn)以來，凝結(jié)水含氧量一直超標(biāo)。#10 機組凝結(jié)水溶氧從投產(chǎn)到現(xiàn)在，凝結(jié)水溶氧在80820g/L 的范圍運行；#11 機組從投產(chǎn)到2008 年5 月（凝結(jié)水系統(tǒng)改造以前）在80800g/L 的范圍運行。由于直接空冷機組凝結(jié)水溶氧沒有控制標(biāo)準(zhǔn)，所以運行中一直參照水冷機組凝結(jié)水溶氧標(biāo)準(zhǔn)30g/L 的要求進行監(jiān)督統(tǒng)計，這樣統(tǒng)計結(jié)果是：#10、#11 機組凝結(jié)水溶氧自投產(chǎn)以來一直超標(biāo)，合格率為0%。為了解決#10、#11 機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，在2008 年6 月份#11 機組中修時，對該機凝結(jié)水

6、及補水系統(tǒng)進行了改造，改造后其凝結(jié)水溶氧在25358g/L 的范圍運行，其超標(biāo)范圍明顯縮小，有時凝結(jié)水溶氧還能控制在合格范圍。而根據(jù)2009 年1 月山西電科院貫標(biāo)內(nèi)容：國標(biāo)GB/T12145-2008火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量的要求，直接空冷機組凝結(jié)水溶氧控制指標(biāo)為100g/L。從2009 年2 月份開始按照此標(biāo)準(zhǔn)進行監(jiān)督統(tǒng)計，經(jīng)改造后的#11 機組凝結(jié)水溶氧的合格率已達到96%以上，達到水汽監(jiān)督指標(biāo)單項合格率的要求。2 直接空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因分析2.1 直接空冷凝結(jié)水過冷度對其溶氧的影響直接空冷凝汽器的運行過程從除氧角度來說，相當(dāng)于一個混合加熱式真空除氧器，其除氧原理類似于

7、熱力除氧器，只是除氧飽和壓力不同。根據(jù)氣體溶解定律（亨利定律）可知，氣體在水中的溶解度與此氣體在氣水界面上的分壓成正比。也就是說，凝結(jié)水的溫度越接近于排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度（凝結(jié)水過冷度越小），那么氣相中除水蒸汽以外的其它氣體（氧氣、二氧化碳等）的分壓越小，水相中氣體的溶解度也越小。即過冷度越小，機組凝結(jié)水的含氧量越小。在濕冷機組中一般凝結(jié)水的過冷度控制在0.51以內(nèi)，而且濕冷機組的過冷度也比較容易控制（受濕球溫度控制）。但直接空冷機組的過冷度（受干球溫度控制）就比較難控制，直接空冷機組的過冷度由于受天氣變化的原因，一天變化的范圍也比較大，特別是在冬季空冷機組凝結(jié)水的過冷度比較大而且不容易控制

8、，一般都在3以上，我廠冬季過冷度一般在36。另外空冷系統(tǒng)冷卻面積非常龐大，局部過冷非常容易發(fā)生。因此相對應(yīng)的凝結(jié)水溶氧值也比較高。2.2 機組真空嚴(yán)密性對凝結(jié)水溶氧的影響機組真空嚴(yán)密性好也就是負壓區(qū)漏點少，負壓區(qū)進入的空氣少則凝結(jié)水溶氧小，因為凝結(jié)水氧氣的來源主要是外界漏進凝汽器的空氣中的氧氣，將凝汽器的漏點消除，凝結(jié)水的溶氧值就會明顯下降。衡量真空嚴(yán)密性好壞的依據(jù)是在真空嚴(yán)密性試驗時，以平均每分鐘在真空系統(tǒng)中升高的壓力值，單位為Pa/min。我省幾家直接空冷廠數(shù)據(jù)大小不同，真空嚴(yán)密性最好的一次為87Pa/min，其它機組一般都在110400Pa/min 之間，而且隨著機組的運行時間的延長，真

9、空系統(tǒng)嚴(yán)密性指標(biāo)有可能會變差。解決此問題就必須要求相關(guān)專業(yè)人員認(rèn)真地對真空的嚴(yán)密性進行檢查，找出真空系統(tǒng)的漏點，提高機組的真空嚴(yán)密性，從而提高機組運行的經(jīng)濟性，降低凝結(jié)水溶氧。經(jīng)專業(yè)人員調(diào)研總結(jié)：如果濕冷機組的嚴(yán)密性標(biāo)準(zhǔn)為400Pa/min，則直接空冷機組的真空嚴(yán)密性定為100-130Pa/min 更為合理。但目前直接空冷機組的真空嚴(yán)密性普遍較差，很難達到這個水平，我廠也不例外。因此，凝結(jié)水溶氧普遍超標(biāo)。2.3 凝結(jié)水補充水溶氧對凝結(jié)水溶氧的影響系統(tǒng)的除鹽補充水在制備過程中，與大氣進行了充分的接觸，也就是說，補充水的溶解氧幾乎達到了飽和的狀態(tài)。根據(jù)氧氣在大氣的分壓以及氧氣的亨利系數(shù)可計算出20

10、水中溶解氧濃度7000-8000g/L。是合格凝結(jié)水溶氧的近300 倍。對于一臺300MW 機組，如果補充水為1%的話，凝結(jié)水補充水的流量約為10t/h 左右，如果補水不能很好的進行除氧，則根據(jù)物料平衡可計算出凝結(jié)水的溶氧含量將會增加85g/L，因此可見，補充水本身對凝結(jié)水溶氧會產(chǎn)生較大的影響。2.4 補水方式對凝結(jié)水溶氧的影響目前，大型濕冷機組出于經(jīng)濟性的考慮，鍋爐補充水的絕大部分從凝汽器補入而不從除氧器補入，補充點從凝汽器喉部以噴霧狀態(tài)補入。補水溫度雖然低于凝汽器的排汽溫度，但霧化的補水直接與相對較高溫的汽輪機乏汽進行傳熱傳質(zhì)交換過程，這樣既能達到強制冷卻排汽的作用，又能很快將補充水被加熱

11、到當(dāng)時背壓下的飽和溫度，使溶氧從補水中逸出。另外，濕冷機組背壓較低，也就是真空較高，也有利于溶氧從補水中逸出。從而，完成在凝汽器內(nèi)的真空除氧過程，溶氧的含量也基本在合格范圍之內(nèi)。直接空冷機組由于本身背壓較高，真空度較低，不利于除氧，而且從各廠的情況看補水方式也各不相同，最終造成的除氧效果也各有差異。我廠#10、#11 機組凝結(jié)水化學(xué)補水方式是：采用布置在空冷凝汽器排汽管道下部擴容器上安裝大噴頭向下噴水進入凝結(jié)水箱，該補水方式熱交換效果及除氧效果均較差。且該裝置在設(shè)計制造時選擇噴頭及補水空間位置不合理，無法滿足除氧效果應(yīng)具備的三個條件即：一是加熱蒸汽的流量和溫度能足以使除氧水溫度達到飽和狀態(tài)。二

12、是除氧水須進行充分霧化（空間大）。三是霧化后應(yīng)保證除氧水有足夠的氧的逸出和排出時間（流程長）。因此，使補入的水除氧效果嚴(yán)重偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致凝結(jié)水含氧量偏高。3 直接空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)處理措施為了解決#10、#11 機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，我廠有關(guān)技術(shù)人員到同類設(shè)備的電廠進行了調(diào)研，根據(jù)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)的原因，研究制定了一些解決措施，并利用機組檢修機會首先在#11 機組上予以實施，具體實施措施如下：（1）利用機組中修機會，由山西省電力科學(xué)研究院負責(zé)，對#11 機組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性進行認(rèn)真全面地的檢查，對查出的漏點，進行了消除工作。（2）改進補水方式，將化學(xué)補水管位置抬高2 米，由原標(biāo)高7 米

13、改至標(biāo)高9 米處，將補水點改在汽輪機排汽喉部上方。此部位具備熱力除氧的三個條件（必須將水加熱到工作壓力下的飽和溫度，汽水兩者之間必須有充分的接觸面積，必須及時排出析出的氧氣）?；瘜W(xué)補水經(jīng)過霧化后可充分利用乏汽進行除氧，汽源充足，補水位置在高處落差大，汽水有充分的接觸加熱時間能夠保證加熱到飽和溫度。距離真空抽氣口流程較長，析出的氣體可以很容易的被真空泵從抽氣管道排到大氣中。（3）由連云港利源電力節(jié)能設(shè)備有限公司負責(zé)，對我廠#11 機組凝結(jié)水系統(tǒng)進行改造，在化學(xué)補水管位置抬高，將補水點改在汽輪機排汽喉部上方的基礎(chǔ)上，安裝了一套“空冷機組科學(xué)補水真空除氧裝置”。將原化學(xué)補水管上進入凝結(jié)水箱的大噴頭（

14、結(jié)構(gòu)：在DN159mm，1.5 米長的管段上開滿10mm 的孔）改為機械旋流霧化噴嘴，機械旋流霧化噴嘴數(shù)量的確定：噴嘴在不排除壓力損失和阻力的理想狀態(tài)下的流量為2t/h 或3t/h，噴嘴具體數(shù)量及安裝分配情況是：第一組、1、2 單元18 個噴嘴2t/h；第二組、3、4 單元18 個噴嘴2t/h；第三組、5 單元10 個噴嘴3t/h；故該型補水裝置最佳出力為：102t/h，總共安裝了46 個噴嘴。噴嘴原理：補水噴嘴選用為小流量空心錐扇形噴嘴（噴嘴的材質(zhì)選用：1Cr18Ni9Ti），通過對多噴嘴集管的相鄰噴霧之間合理的疊加排序，形成整個噴霧斷面上噴射均勻的效果，傳熱傳質(zhì)充分，且有利于氣體的析出。該

15、裝置設(shè)計參數(shù)是：補水工作壓力：0.7MPa ，補水溫度：30 ，補水量：100t/h。4 改造后達到的效果及不足4.1 #11 機組凝結(jié)水系統(tǒng)改造后的效果4.1.1 設(shè)備滿足空冷汽輪機組運行中補水量要求。4.1.2 凝結(jié)水補水經(jīng)噴嘴霧化補水到排汽裝置后，實現(xiàn)真空除氧的要求，有效降低了補水的含氧量。凝結(jié)水的過冷度也有所降低，冬季最低可控制到2。從而使凝結(jié)水溶氧含量有效降低，其凝結(jié)水溶氧含量已達到國標(biāo)GB/T12145-2008火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)的要求，其合格率已達到水汽品質(zhì)單項合格率96%以上的指標(biāo)要求，效果較明顯。4.1.3 強化了熱交換，降低了排汽溫度，改善了機組真空，

16、回?zé)峤?jīng)濟性明顯提高。4.1.4 在一定程度上減輕了除氧器對凝結(jié)水溶氧的處理負擔(dān)。具體改進效果見2008 年-2009 年的監(jiān)督統(tǒng)計數(shù)據(jù)表：2008 年#10、#11 機組凝結(jié)水溶氧統(tǒng)計表4.2 #11 機組凝結(jié)水系統(tǒng)改造后的不足4.2.1 除鹽水補水總管上未加分段門，在非供暖期補水量小的時候，由于壓力不足噴嘴霧化效果降低，導(dǎo)致除氧效果下降，需要完善。4.2.2 空冷島凝結(jié)水回水至排氣裝置凝結(jié)水管未進行加裝霧化噴嘴等改造工作，凝結(jié)水回水的溶氧和過冷度未得到有效處理，需要完善。5 下一步采取的措施計劃（1）首先是利用#11 機組檢修機會，對該機組的凝結(jié)水系統(tǒng)進一步改造，把改造后存在的兩個不足予以完

17、善，進一步提高除氧效果，徹底解決#11 機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題。（2）根據(jù)#11 機組凝結(jié)水系統(tǒng)改進的效果，我們準(zhǔn)備在2009 年#10 機組中修時，對#10 機組的凝結(jié)水系統(tǒng)也進行同樣的改造，并克服#11 機組改造的不足，將#10 機組的改造工作做的更加完善，徹底解決#10機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題。（3）中修前對#10 機組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性進行全面地檢查、找漏工作，中修中對找出的漏點進行徹底處理，有效降低凝結(jié)水的含氧量。參考文獻1 國標(biāo)GB/T12145-2008火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量2 田曉軍，直接空冷機組降低凝結(jié)水含氧量的措施；尹海宇，直接空冷機組凝結(jié)水溶氧不合格的治理。中國電機工程學(xué)會火電分會空冷專委會第四屆學(xué)術(shù)年會論文集，2007年4月，第192196頁及第213218頁。3 張廣文，關(guān)于空冷機組凝結(jié)水幾個問題的討論.中國電機工程學(xué)會火電分會