楊四龍

(安陽鋼鐵股份有限公司,河南安陽455004)

1 系統(tǒng)概況

河南安陽某鋼鐵廠自用發(fā)電站配置1臺額定發(fā)電功率為60 MW的汽輪發(fā)電機組。配套2臺額定蒸發(fā)量為240 t/h的蒸汽鍋爐,過熱蒸汽額定壓力9.81 MPa,汽包蒸汽壓力為11.28 MPa。發(fā)電滿足自用,抽汽用于推動高爐配套汽輪送風機工作。在對發(fā)電站進行例行停機檢修,啟動鍋爐及汽輪發(fā)電機組后發(fā)現低壓加熱器出口凝結水水質出現異常。本文根據故障表現,對故障原因進行排查,及時排除故障,恢復生產。

鍋爐補水(不與汽輪機凝結水混合)為由除鹽水站提供的合格除鹽水,以0.5 MPa的壓力進入容積為200 m3的除鹽水箱,由除鹽水泵經除鹽水管道進入旋膜式高壓除氧器除氧,除氧溫度158 ℃。除氧后由高壓給水泵,經給水分配集箱一部分送入減溫水分配集箱,另一部分送入省煤器。去減溫水分配集箱的鍋爐補水,分4路去減溫器,其中2路去一級減溫器降溫,另外2路去二級減溫器降溫。進入省煤器的鍋爐補水與煙氣進行熱交換,使鍋爐尾部煙溫降低,減少鍋爐熱損失。鍋爐補水由158 ℃被加熱至320.9 ℃入鍋爐汽包,進入汽包的汽水混合物,先經鍋爐汽包下部4根集中下降管,再由40根分配管分別引入16個定排聯箱。通過布置在爐膛四周的水冷壁管,吸收爐膛的大量輻射熱及部分對流熱,最后經集汽集箱送至蒸汽分配箱向汽輪機輸送合格蒸汽[1]。

合格蒸汽經過蒸汽管道送入汽輪機,蒸汽在膨脹過程中壓力、溫度不斷降低,最后排入凝汽器。汽輪機排汽在凝汽器內凝結后,匯集到凝汽器熱井中,由凝結水泵升壓,經冷卻器、低壓加熱器,進入除氧器除氧后(為與鍋爐補水區(qū)別,將除氧后的凝結水稱為鍋爐給水)再經給水泵進入鍋爐。在汽輪機汽缸中間設有兩個抽汽口:一個為可調抽汽口,抽出一定壓力的蒸汽送至熱用戶,滿足生產需要。另一個為不可調抽汽口,抽出的蒸汽送至低壓加熱器,加熱凝結水,提高凝結水溫度。

2 故障表現

2020年12月20日,對發(fā)電站進行例行停機檢修,并特意檢查了凝汽器的銅質換熱管,發(fā)現銅質換熱管狀態(tài)良好。此外,還處理了低壓加熱器漏水問題,檢查了低壓加熱器換熱管。對有缺陷的低壓加熱器換熱管截斷、焊接封堵,待備件到來后擇機更換。經過例行停機檢修,于2021年1月2日,啟動鍋爐及汽輪發(fā)電機組,但在設備啟動過程中發(fā)現低壓加熱器出口凝結水水質出現異常。

例行停機檢修前后鍋爐補水參數、低壓加熱器出口凝結水參數分別見表1、2。表1、2中例行停機檢修前的水質為每日10:00的取樣化驗數據,在2021年1月2日進行了2次取樣化驗。由表1、2可知,例行停機檢修前后鍋爐補水水質穩(wěn)定,例行停機檢修后低壓加熱器出口凝結水電導率、硬度明顯增大。

表1 例行停機檢修前后鍋爐補水參數

表2 例行停機檢修前后低壓加熱器出口凝結水參數

考慮例行停機檢修涉及凝汽器、低壓加熱器,懷疑可能有掉落的鐵銹或異物造成低壓加熱器出口凝結水電導率、硬度增大。于是采取了加強凝結水循環(huán)和外排的臨時措施,經過4 h的凝結水循環(huán)和外排,水質仍沒有好轉跡象。

確保鍋爐補水、鍋爐給水水質穩(wěn)定是汽輪發(fā)電機組安全運行的基礎[2-4]。將不合格凝結水作為鍋爐給水,不僅爐內易產生水垢與沉渣,還會進一步惡化蒸汽品質。在臨時措施沒有奏效的情況下,我們只能采取緊急停爐停機的策略。

3 原因查找及解決方法

3.1 原因查找

由于例行停機檢修中對低壓加熱器換熱管進行過處理,因此懷疑在檢修過程中有鐵銹或異物掉落。為徹底解決問題,再次打開低壓加熱器,對換熱管進行檢查。檢查結果發(fā)現,低壓加熱器內沒有鐵銹、異物掉落,因此排除低壓加熱器內鐵銹或異物掉落造成凝結水水質異常。

在排除低壓加熱器內鐵銹或異物掉落造成凝結水水質異常后,將原因鎖定在有其他水竄入凝結水系統(tǒng)中。我們首先想到的是有凝汽器循環(huán)冷卻水進入凝結水系統(tǒng)。雖然凝汽器的檢修結果正常,但在啟動汽輪發(fā)電機組過程中,凝汽器銅質換熱管有可能因應力導致開裂,從而使循環(huán)冷卻水進入凝結水系統(tǒng),導致低壓加熱器出口凝結水水質超標。經過核驗,凝汽器銅質換熱管工作情況良好。因此,排除凝汽器銅質換熱管開裂導致循環(huán)冷卻水竄入凝結水系統(tǒng)。

結合凝結水系統(tǒng)工藝流程,經過分析,最終將疑點集中在有工業(yè)水(未經處理的工藝用水)參與工作的凝汽器不凝性氣體抽引工藝流程。凝汽器不凝性氣體抽引工藝流程見圖1。

圖1 凝汽器不凝性氣體抽引工藝流程

射水泵將工業(yè)水以一定壓力送入射水抽氣器。水流從射水抽氣器噴嘴高速噴出,使吸入室產生負壓,抽引凝汽器內的不凝性氣體。不凝性氣體與工業(yè)水一起進入擴散管,以略高于大氣壓力排出擴散管,最后排入工業(yè)水池。射水抽氣器1用1備,每臺射水抽氣器配置1臺射水泵。為防止凝汽器負壓環(huán)境抽吸工業(yè)水池中工業(yè)水,在兩條不凝性氣體管道上均設置止回閥。工作狀態(tài)射水抽氣器不凝性氣體管道止回閥處于打開狀態(tài),備用狀態(tài)射水抽氣器不凝性氣體管道止回閥處于關閉狀態(tài)。

在仔細檢查射水抽氣器及其附屬管道發(fā)現,其中1個止回閥閥座回座后仍留有0.5 cm的間隙,導致止回閥關閉不嚴。由此,可以確定造成低壓加熱器出口凝結水水質異常的原因是止回閥關閉不嚴,導致工業(yè)水池中工業(yè)水被凝汽器負壓環(huán)境抽吸后進入凝結水系統(tǒng)。

3.2 解決方法

找到問題的原因后,我們馬上組織設備搶修,將兩路不凝性氣體管道上的止回閥均進行了更換。

4 效果

搶修結束后,立刻啟動鍋爐及汽輪發(fā)電機組,并密切關注水質變化。化驗結果顯示,低壓加熱器出口凝結水參數、鍋爐給水參數均符合要求。