杨四龙

(安阳钢铁股份有限公司,河南安阳455004)

1 系统概况

河南安阳某钢铁厂自用发电站配置1台额定发电功率为60 MW的汽轮发电机组。配套2台额定蒸发量为240 t/h的蒸汽锅炉,过热蒸汽额定压力9.81 MPa,汽包蒸汽压力为11.28 MPa。发电满足自用,抽汽用于推动高炉配套汽轮送风机工作。在对发电站进行例行停机检修,启动锅炉及汽轮发电机组后发现低压加热器出口凝结水水质出现异常。本文根据故障表现,对故障原因进行排查,及时排除故障,恢复生产。

锅炉补水(不与汽轮机凝结水混合)为由除盐水站提供的合格除盐水,以0.5 MPa的压力进入容积为200 m3的除盐水箱,由除盐水泵经除盐水管道进入旋膜式高压除氧器除氧,除氧温度158 ℃。除氧后由高压给水泵,经给水分配集箱一部分送入减温水分配集箱,另一部分送入省煤器。去减温水分配集箱的锅炉补水,分4路去减温器,其中2路去一级减温器降温,另外2路去二级减温器降温。进入省煤器的锅炉补水与烟气进行热交换,使锅炉尾部烟温降低,减少锅炉热损失。锅炉补水由158 ℃被加热至320.9 ℃入锅炉汽包,进入汽包的汽水混合物,先经锅炉汽包下部4根集中下降管,再由40根分配管分别引入16个定排联箱。通过布置在炉膛四周的水冷壁管,吸收炉膛的大量辐射热及部分对流热,最后经集汽集箱送至蒸汽分配箱向汽轮机输送合格蒸汽[1]。

合格蒸汽经过蒸汽管道送入汽轮机,蒸汽在膨胀过程中压力、温度不断降低,最后排入凝汽器。汽轮机排汽在凝汽器内凝结后,汇集到凝汽器热井中,由凝结水泵升压,经冷却器、低压加热器,进入除氧器除氧后(为与锅炉补水区别,将除氧后的凝结水称为锅炉给水)再经给水泵进入锅炉。在汽轮机汽缸中间设有两个抽汽口:一个为可调抽汽口,抽出一定压力的蒸汽送至热用户,满足生产需要。另一个为不可调抽汽口,抽出的蒸汽送至低压加热器,加热凝结水,提高凝结水温度。

2 故障表现

2020年12月20日,对发电站进行例行停机检修,并特意检查了凝汽器的铜质换热管,发现铜质换热管状态良好。此外,还处理了低压加热器漏水问题,检查了低压加热器换热管。对有缺陷的低压加热器换热管截断、焊接封堵,待备件到来后择机更换。经过例行停机检修,于2021年1月2日,启动锅炉及汽轮发电机组,但在设备启动过程中发现低压加热器出口凝结水水质出现异常。

例行停机检修前后锅炉补水参数、低压加热器出口凝结水参数分别见表1、2。表1、2中例行停机检修前的水质为每日10:00的取样化验数据,在2021年1月2日进行了2次取样化验。由表1、2可知,例行停机检修前后锅炉补水水质稳定,例行停机检修后低压加热器出口凝结水电导率、硬度明显增大。

表1 例行停机检修前后锅炉补水参数

表2 例行停机检修前后低压加热器出口凝结水参数

考虑例行停机检修涉及凝汽器、低压加热器,怀疑可能有掉落的铁锈或异物造成低压加热器出口凝结水电导率、硬度增大。于是采取了加强凝结水循环和外排的临时措施,经过4 h的凝结水循环和外排,水质仍没有好转迹象。

确保锅炉补水、锅炉给水水质稳定是汽轮发电机组安全运行的基础[2-4]。将不合格凝结水作为锅炉给水,不仅炉内易产生水垢与沉渣,还会进一步恶化蒸汽品质。在临时措施没有奏效的情况下,我们只能采取紧急停炉停机的策略。

3 原因查找及解决方法

3.1 原因查找

由于例行停机检修中对低压加热器换热管进行过处理,因此怀疑在检修过程中有铁锈或异物掉落。为彻底解决问题,再次打开低压加热器,对换热管进行检查。检查结果发现,低压加热器内没有铁锈、异物掉落,因此排除低压加热器内铁锈或异物掉落造成凝结水水质异常。

在排除低压加热器内铁锈或异物掉落造成凝结水水质异常后,将原因锁定在有其他水窜入凝结水系统中。我们首先想到的是有凝汽器循环冷却水进入凝结水系统。虽然凝汽器的检修结果正常,但在启动汽轮发电机组过程中,凝汽器铜质换热管有可能因应力导致开裂,从而使循环冷却水进入凝结水系统,导致低压加热器出口凝结水水质超标。经过核验,凝汽器铜质换热管工作情况良好。因此,排除凝汽器铜质换热管开裂导致循环冷却水窜入凝结水系统。

结合凝结水系统工艺流程,经过分析,最终将疑点集中在有工业水(未经处理的工艺用水)参与工作的凝汽器不凝性气体抽引工艺流程。凝汽器不凝性气体抽引工艺流程见图1。

图1 凝汽器不凝性气体抽引工艺流程

射水泵将工业水以一定压力送入射水抽气器。水流从射水抽气器喷嘴高速喷出,使吸入室产生负压,抽引凝汽器内的不凝性气体。不凝性气体与工业水一起进入扩散管,以略高于大气压力排出扩散管,最后排入工业水池。射水抽气器1用1备,每台射水抽气器配置1台射水泵。为防止凝汽器负压环境抽吸工业水池中工业水,在两条不凝性气体管道上均设置止回阀。工作状态射水抽气器不凝性气体管道止回阀处于打开状态,备用状态射水抽气器不凝性气体管道止回阀处于关闭状态。

在仔细检查射水抽气器及其附属管道发现,其中1个止回阀阀座回座后仍留有0.5 cm的间隙,导致止回阀关闭不严。由此,可以确定造成低压加热器出口凝结水水质异常的原因是止回阀关闭不严,导致工业水池中工业水被凝汽器负压环境抽吸后进入凝结水系统。

3.2 解决方法

找到问题的原因后,我们马上组织设备抢修,将两路不凝性气体管道上的止回阀均进行了更换。

4 效果

抢修结束后,立刻启动锅炉及汽轮发电机组,并密切关注水质变化。化验结果显示,低压加热器出口凝结水参数、锅炉给水参数均符合要求。