高压机组凝汽器泄漏的判断及处理

刘瑛，熊小刚，余邦才
(攀枝花钢铁公司发电厂，四川 攀枝花 617012）

　　摘要：通过对凝汽器泄漏后的水汽品质分析，认为采用凝结水中钠离子的增加和炉水的pH值、PO₄^3-和R值等指标的变化作为泄漏的判断依据，比以凝结水硬度作依据更能及时发现凝汽器泄漏。发现泄漏后，采取向循环水中加入锯木屑等措施，可将漏点堵住。
　　关键词：电厂；凝汽器；循环冷却水
　　中图分类号：TU991．4　　 文献标识码：B　　 文章编号：1009—2455(2004)01—0023—02

　　在热力发电厂中，凝汽器是汽轮发电机组的重要辅机。由于凝汽器结构复杂、材质多，接触的运行介质多，易发生腐蚀。对于无凝结水精处理的高压机组，铜管腐蚀泄漏后，含盐量高的循环水漏人凝结水中，势必造成热力系统的水汽品质劣化。从而引发省煤器、水冷壁管等结垢，发生垢下腐蚀爆管等事故。

1 凝汽器泄漏的诊断问题

　　攀钢电厂于1993年投产，为3台100 MW汽轮发电机组。水汽流程为：蒸汽作功后在凝汽器中冷却为凝结水，与水汽损失的补水——除盐水一起作为给水再进入锅炉中变成蒸汽，蒸汽带动汽轮机发电。炉内水处理为在给水中加入氨、联胺以除氧和防止CO₂腐蚀，炉水采用协调pH值磷酸盐控制，这种控制方法是在锅炉中加入一定比例的Na₃PO₄与Na₂HPO₄的混合液，从而控制炉水pH值：9.0—10；ρ(PO₄^3-)：2.0-10.0mg／L；R值：2.3-2.8。这样，使炉水既有足够高的pH值，又不含游离NaOH，达到防腐、防垢的目的。运行以来，水汽品质正常。
　　2001年5月，1^#机大修，按常规对凝汽器灌水查漏，发现甲侧空冷区有两根铜管泄漏。
　　查阅运行记录，该机从2000年8月从备用转为运行，至2001年5月停机大修，共运行9个月。其间，凝结水硬度一直为0，溶解氧15μg／L，没有发现凝汽器泄漏的迹象。说明以凝结水硬度作为泄漏的诊断标准可能存在盲点。

2 凝汽器泄漏后的水质分析

　　电厂凝汽器循环水浓缩倍率在3倍左右。年平均硬度为7 mmol／L，钠离子为50 mg／L。而凝结水硬度为0。钠离子为2-3 μg／L。即使凝汽器发生很小的泄漏，也会使凝结水离子含量增加。电厂的水汽化学分析一般为容量分析和仪器分析，容量分析适用于常见成分分析(mg／L级)，仪器分析适用于微量分析(μg／L级)。
　　与凝汽器泄漏相关的指标，有凝结水钠离子、硬度等。但中、高压机组的水汽分析中，未对凝结水的钠离子提出监测要求。
　　当负荷在100 MW时，凝结水量为250t／h。计算凝汽器泄漏量的最小值，对凝结水的钠离子和硬度的变化作一个探讨。
2.1 用钠离子判断泄漏
　　水汽系统中钠离子采用钠离子分析仪，钠离子敏感电极的测试精度为0.23μg／L，即可检测到水中0.01μmol／L的钠离子增加量。
　　当凝汽器泄漏，使凝结水的钠离子增加0.1μmol／L，此时凝结水中单位时间钠离子的增加量为：250×10³L／h×0.1×10^-6mol／L=0.025mol／h。
　　根据物料平衡，循环水漏人到凝结水中的离子量与凝结水中离子的增加量相等。循环水中离子的质量浓度为50mg／L，即物质的量浓度为2.1 mmol／L，则每小时漏人的循环水量为：0.025mol／h÷(2.1×10^-3mol／L)=11.9L／h。
　　凝汽器的泄漏率：漏人的循环水量(t／h)÷凝结水量(t／h)×100％=11.9×10^-3t／h÷250t／h×100％=0.0048％
　　也就是当泄漏率仅为0．004 8％，就可发现凝汽器泄漏。
2.2 用硬度增加判断泄漏
　　凝结水的硬度采用容量分析，其测试范围为1-500μmol／L，滴定终点的颜色靠肉眼判断，硬度低于1μmol／L的就无法测试出来。当凝结水硬度增加1μmol／L时，凝结水单位时间硬度的摩尔数增加：250X×10³L／h×l×l0^-6moL／L=0.25mol／h。
　　循环水中的硬度为7.41 mmoL／L，根据物料平衡：每小时漏人的循环水量为0.25mol／h÷(7.41×10^-3mol／L)=33.7L／h。
　　凝汽器的泄漏率：漏人的循环水量(t／h)÷凝结水量(t／h）×100％=33.7×10^-3t／h÷250t／h×100％=0.013％。
　　从以上分析，当泄漏率在0.0048％时，就能根据凝结水的钠离子增加量判断凝汽器发生泄漏，而以硬度判断，则需要泄漏率达0.013％。说明凝结水中钠离子比硬度的测定灵敏。

3 凝汽器泄漏的判断及处理

　　国标对凝汽器泄漏以硬度作为判断和处理的依据，运行中要求凝结水硬度<2μmol／L，溶解氧小于50μg／L。当硬度>2μmol／L，要求72h必须恢复至标准；当硬度>5 μmol／L，24h必须恢复至标准；当硬度>20μmol／L，4h必须停机。
3.1 运行中的水质监测
　　攀钢电厂根据自身实际和理论分析，在运行中，每2h增加一次凝结水的含钠量的分析，当发现凝结水Na⁺增加2μg／L时，增加分析给水、除氧水、蒸汽的Na⁺，如果其含量也随之增加，且炉水pH增加、PO₄^3-降低、R值增加，即使没有硬度，也是凝汽器发生了泄漏，必需采取堵漏措施。
3.2 凝汽器泄漏的处理
3.2.1 锯末堵漏
　　当发现凝结水Na⁺增加2μg／L，在系统正常运行时，可通过胶球清洗装置向循环水中加锯末面，进行加锯末堵漏，使泄漏得到及时控制。加锯末堵漏的原理如下：锯末被循环水带人凝汽器中，流经泄漏点时，由于凝汽器负压作用，锯屑被吸到铜管穿孔处，将其塞紧，即可将漏堵住。随着运行时间的推移，锯末会腐烂或吸人凝汽器汽侧，使泄漏重新出现，这时可再次投加锯末进行堵漏，如此反复，直到停机堵管。
　　这种方法已在本厂实施30余次，当化验人员发现凝结水中Na‘增加，判断为凝汽器泄漏时，即通知汽机值班员，在胶球清洗罐中加入50kg经筛选的锯末，启动胶球清洗泵，打人循环水人口管道中，约15min锯末加完。几分钟后，水质就能合格，运行正常，说明已将漏点堵住。待机组计划停机后，停机灌水检查，在空冷区均发现泄漏情况。
3.2.2 降负荷查漏
　　发生泄漏后，加锯末堵漏效果不佳或凝汽器发生渗漏或裂纹穿孔，泄漏率大于0.05％时，必须进行降负荷单侧查漏堵漏。将机组负荷降为额定的70％，停一侧凝汽器，将人孔打开，用压缩空气将管板吹干，人进人凝汽器中，手持点燃的蜡烛，轻微的移过凝汽器管口，发现烛光火焰向管口倾斜，可认为该管可能泄漏。将该管一端用胶皮塞塞紧，另一端用带U型管的胶塞塞住，U型管中加水，观察是否有负压，有即为泄漏，将其堵住。
3.2.3 停机堵漏
　　如果铜管泄漏严重，运行中堵漏收效不大，而此时按标准规定必需停机处理时，则应申请停机。
　　停机查漏能较彻底地消除泄漏铜管，停机后，先放净循环水，使铜管中无水残留。然后向凝汽器汽侧灌人除盐水，在水位上升过程中，观察凝汽器两端是否有水自铜管中流出，有流出水的铜管即为泄漏管，用铜塞将铜管两端堵住。
　　使用寿命晚期的铜管，每次停机后都应该安排灌水查漏，再配合涡流探伤查漏，对有怀疑的铜管预先堵漏，可减缓泄漏对运行的威胁。

4 结语

　　由于采用了以上水质判断和堵漏方法，锅炉大修时对垢样分析，无碳酸盐硬度，虽然机组已运行10余年，水冷壁向火侧的垢量仅为160g／m²，结垢速率低，结垢率得到有效控制。

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作者简介：刘瑛(1967—)，男，四川安岳人，高级工程师，电话(0812)3395921—2205。