本文摘要：摘要：鈉離子含量是凝結(jié)水水質(zhì)的一個重要指標，如果嚴重超限會造成鍋爐受熱面結(jié)垢爆管、汽輪機結(jié)垢效率降低等事故。海水冷卻機組運行中凝結(jié)水鈉離子超限，最常見的故障是凝汽器冷卻管道泄漏，但也有特殊案例。結(jié)合某公司3臺機組運行中發(fā)生凝結(jié)水鈉離子超限事
摘要：鈉離子含量是凝結(jié)水水質(zhì)的一個重要指標，如果嚴重超限會造成鍋爐受熱面結(jié)垢爆管、汽輪機結(jié)垢效率降低等事故。海水冷卻機組運行中凝結(jié)水鈉離子超限，最常見的故障是凝汽器冷卻管道泄漏，但也有特殊案例。結(jié)合某公司3臺機組運行中發(fā)生凝結(jié)水鈉離子超限事件，分析了不同的故障特征及原因，查找了設(shè)備隱患，總結(jié)了異常處理過程中的不足，制定了應急處理及整改方案。
關(guān)鍵詞：鈉離子;凝汽器鈦管;多級水封;泄漏;真空泵;逆止門
汽輪機低壓缸的排汽經(jīng)凝汽器冷卻凝結(jié)成水，凝結(jié)水經(jīng)回熱系統(tǒng)加熱后輸送至鍋爐，從而保證了熱力循環(huán)的正常運行。凝汽器為表面式換熱器，冷卻水和凝結(jié)水必須完全隔離。因冷卻水壓力遠高于汽側(cè)壓力，一旦冷卻管道發(fā)生泄漏，冷卻水將混入凝結(jié)水中，造成凝結(jié)水鈉離子含量、硬度、導電度等指標超限。
真空技術(shù)論文投稿刊物：《真空電子技術(shù)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1959年，由北京真空電子技術(shù)研究所主辦。是真空電子專業(yè)協(xié)會會刊，電真空情報網(wǎng)網(wǎng)刊，中國真空電子技術(shù)領(lǐng)域唯一的綜合技術(shù)類刊物。設(shè)有專家論壇、研究報告、研究與設(shè)計、新技術(shù)、技術(shù)交流、工藝與應用、綜述等欄目。主要刊登的是真空微波器件、離子器件真空開關(guān)器件等真空電子器件;CPT、CDT、PDP等顯示器件和光電器件;照明光源;真空獲得、測量、控制;氣體分析;表面技術(shù);電子材料及特殊工藝等方面的文章。
如果應急處理不當，將造成加熱器、鍋爐、汽輪機等熱力設(shè)備腐蝕結(jié)垢，威脅機組安全、經(jīng)濟運行。地處沿海的火力發(fā)電廠，汽輪機組凝汽器采用海水作為冷卻介質(zhì)，部分機組真空泵、射水抽氣器采用海水作為工作介質(zhì)，存在海水混入凝結(jié)水系統(tǒng)的可能。由于海水鈉離子等含量較高，一旦冷卻管道發(fā)生較大泄漏等，造成凝結(jié)水質(zhì)迅速惡化。因此運行中當凝結(jié)水鈉離子含量超限時，應及時分析原因，并采取正確的應急處理措施。
1凝汽器循環(huán)水及抽真空系統(tǒng)
某公司共有6臺北京重型電機廠生產(chǎn)的采用海水冷卻的汽輪機組，其中1、2號機為N100-90/535型凝汽式，3～6號機為N200-12.75/535/535型凝汽式，凝汽器冷卻管道為鈦管，均未配置凝結(jié)水精處理裝置。1～6號機配置LB-35-31型機械離心式真空泵，采用海水作為工作介質(zhì)，正常運行中凝結(jié)水鈉離子含量應≤5μg/L。
1、2號機各配置2臺凝汽器，2臺真空泵;3～6號機各配置3臺凝汽器，3臺真空泵。以200MW機組為例，凝汽器及真空泵系統(tǒng)。
2凝結(jié)水鈉離子超限常見原因及處理方法
1～6號機組服役年限較長，運行過程中經(jīng)常發(fā)生凝結(jié)水鈉離子含量超限現(xiàn)象。查閱各種文獻發(fā)現(xiàn)，海水冷卻機組運行中鈉離子含量超限最常見的原因就是凝汽器鈦管泄漏。2016年之前，1～6機組共有100多次凝結(jié)水鈉離子超限歷史記錄，均是由于凝汽器鈦管泄漏所致。
2.1凝汽器鈦管泄漏原因
2.1.1蒸汽熱沖擊摩擦損傷
凝汽器最上面一、二層鈦管承受著大量的蒸汽沖擊,設(shè)計上稱為抗沖擊區(qū)，長期沖刷易造成管束開口泄漏。另外蒸汽流速較高，當達到一定值時，引起鈦管產(chǎn)生較大振動，使相鄰管子互相碰撞磨擦，造成鈦管穿孔或斷裂。
2.1.2海生物堵塞腐蝕及劃傷
公司1～6號機組循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)有攔污珊及清污機，未配置二次濾網(wǎng)，過濾效果較差，不能避免海生物進入凝汽器。海生物進入冷卻水管系統(tǒng)將附著在管口和內(nèi)壁繁殖，導致管徑縮小甚至完全堵塞，除減少冷卻面積和影響真空外，還將導致凝汽器管板和鈦管腐蝕，并給鈦管查漏帶來很大困難[1～2]。另外當貝殼卡在管口內(nèi)時，水流不斷沖擊，鋒利的貝殼產(chǎn)生振動和位移會磨穿鈦管，由于鈦管本身具有很強的缺口敏感性，缺口不斷擴展，會進一步產(chǎn)生微裂紋，造成鈦管泄漏[3]。
2.1.3管堵腐蝕脫落鈦管泄漏后，需用管堵進行封堵。如管堵采用聚四氟、黃銅、膨脹不銹鋼等材料，因耐腐蝕性和膨脹性能不好，隨著使用時間延長和環(huán)境溫度的變化容易腐蝕、脫落，導致重復性泄漏。
2.1.4機械撞擊損傷在汽輪機大小修揭低壓缸時，因施工工藝不良，工具和設(shè)備零件等物品落入凝汽器，撞擊鈦管發(fā)生損傷泄漏。
2.1.5凝汽器熱負荷高導致變形機組啟停及正常運行中，能量較高的各種疏水等帶入的熱量以及凝汽器低真空時排汽溫度的升高，致使凝汽器鈦管、管板及中間隔板產(chǎn)生熱變形，導致鈦管破裂。
2.2常規(guī)處理方法
目前國內(nèi)機組運行規(guī)程對于凝結(jié)水鈉離子含量超限處理方案沒有明確規(guī)定，當超限時要求進行凝汽器鈦管在線隔離檢漏，采用的處理方法如下。
2.2.1凝汽器輕微泄漏判斷及處理當凝結(jié)水鈉離子超限時，應首先判斷是否是凝汽器鈦管泄漏所致。當凝結(jié)水鈉離子含量在50μg/L及以下，一般是鈦管砂眼或小裂紋造成的輕微泄漏所致，此時通過運行中解列凝汽器檢漏比較困難，采用向循環(huán)水前池加木粉的方法判斷。在凝汽器汽側(cè)負壓吸附作用下，木粉能將泄漏處堵住。如凝結(jié)水鈉離子含量恢復正常，可暫時維持運行，停運膠球清洗裝置，待停機時進行凝汽器汽側(cè)注水檢漏或渦流探傷檢查。
2.2.2凝汽器嚴重泄漏判斷及處理當凝結(jié)水鈉離子含量達50μg/L上時，需要在線逐個解列隔離凝汽器進行檢漏。如隔離一側(cè)凝汽器后凝結(jié)水鈉離子含量降低，表明該側(cè)凝汽器鈦管泄漏，采用蠟燭法、肥皂泡法、塑料薄膜法檢漏，查出泄漏鈦管后加裝堵頭。
3機組凝結(jié)水鈉離子超限典型事件分析2016～2019年，公司6號、1號、3號機運行中發(fā)生了3次比較典型的凝結(jié)水鈉離子超限件，均造成機組被迫停運。
3.16號機凝結(jié)水鈉離子超限3.1.1異常處理過程2016年11月3日16:50，6號機凝結(jié)水鈉離子含量達3000μg/L。17:10在解列3號凝汽器過程中由于真空下降較快，又恢復運行。20:00解列3號凝汽器，檢修人員檢查出3號凝汽器西側(cè)管板左上部兩根鈦管堵頭脫落，進行封堵處理。21:35處理完畢，投入3號凝汽器運行。11月4日鍋爐前屏過熱器爆漏，11:41，6號機解列臨修。11月13日2:07，6號機并列恢復正常運行。2017年3月，6號機揭缸大修，發(fā)現(xiàn)高中壓缸隔板、動葉等積鹽嚴重。
3.1.2原因分析(1)鈦管堵頭材料選擇不合理6號機脫落的兩個堵頭分別為銅堵、塑料堵，耐腐蝕性和膨脹性能不好，隨著使用時間延長和環(huán)境溫度的變化容易發(fā)生腐蝕、老化、松動。堵頭位置處于管板上部靠近擴容器排汽口，運行中受低壓缸排汽、擴容器排汽汽流沖擊振動等導致堵頭脫落。(2)運行規(guī)程規(guī)定模糊，應急處理過程不果斷運行規(guī)程對于凝結(jié)水鈉離子超限的處理就是隔離檢漏，由于凝汽器隔離過程過長，大量海水進入凝結(jié)水系統(tǒng)中，爐水、蒸汽含鈉量嚴重超限，造成前屏過熱器結(jié)垢過熱爆漏、汽輪機通流部分積鹽。
3.21號機凝結(jié)水鈉離子超限3.2.1異常處理過程2018年1月30日～2月2日，1號機在低負荷段多次發(fā)生凝結(jié)水鈉離子含量超限現(xiàn)象(30～200μg/L)，向循環(huán)水前池加木粉后，凝結(jié)水水質(zhì)逐漸合格。2月3日1:45，1號機1、2號真空泵運行，因凝汽器真空超極限真空，停止2號真空泵。
1:50，1號機凝結(jié)水鈉離子含量達500μg/L，懷疑海水由空氣管倒入凝汽器，將2號真空泵空氣門關(guān)閉，凝結(jié)水含鈉逐漸下降至合格。13:55，1號機組解列，檢查發(fā)現(xiàn)2號真空泵逆止門閥芯脫落，將其修復。2月9日10:55，1號機組經(jīng)系統(tǒng)清洗后啟動，恢復正常運行。3.2.2原因分析(1)海水進入凝汽器的原因2號機配置的機械離心式真空泵，是電動機驅(qū)動的噴射透平機，其工作原理：啟動真空泵電機后，開啟壓力水電動門將壓力水送入葉輪，經(jīng)葉輪驅(qū)動升速后進入漸縮噴嘴形成真空將凝汽器空氣吸入混合，再經(jīng)過漸放噴嘴擴壓后進入真空泵水池。
當真空泵入口真空達到-70kPa時，開啟真空泵自吸水門，關(guān)閉壓力水電動門。因此，很容易得出以下結(jié)論：同樣的工況下，旁路閥可能會產(chǎn)生振動，而雙減閥芯就運行平穩(wěn)、無振動。通過以上分析得知，一個標準的汽機旁路閥，作為旁路閥使用是正常的，沒有任何問題。但把旁路閥直接當做長期運行的減溫減壓閥來用，可能存在較大的問題，需要經(jīng)旁路制造廠家的閥芯改型或確認后方可使用。靈活性改造時，原來的旁路閥一般情況下可以通過閥芯改型來作為長期運行的雙減來使用。但旁路閥芯改型后原來的通流能力會降低的，即不可能達到原來旁路的設(shè)計流量，改型后的通流能力必須經(jīng)設(shè)計人員計算后確認，如果閥芯改型后流量無法滿足要求，不得已的辦法就是更換新的閥門。
作者：宗緒東1吳魯東2
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