莱钢能源动力厂型钢区50 MW汽轮发电机组配套除氧器型号为GCM-260, 额定出力为260 t/h, 给水温度158℃, 溶氧指标≤7μg/L。GCM-260除氧器的工艺原理是利用发电机工业抽汽加热凝结水、系统除盐水补水, 除去其中的溶解氧, 减少溶氧在锅炉省煤器、水冷壁造成的氧化腐蚀, 避免锅炉漏水事故发生;同时提高锅炉给水温度, 降低锅炉燃耗, 提高循环热效率。除氧器设备结构如图1所示。

50 MW汽轮发电机组运行以来给水除氧系统出现多种问题, 分析汇总如下:

(1) 查阅运行日志溶氧含量达80～160 mg/L, 严重超标 (溶氧指标≤7μg/L) , 生产不达标, 影响锅炉安全生产和整个热力系统生产稳定。

(2) 除氧器塔头安全阀动作8次、除氧器排气管喷水10次、除氧器电动蒸汽调节阀卡死3次, 除氧器多次出现设备故障, 如不及时处理, 极易造成除氧设备本体破坏, 后果严重。

(3) 凝结水管道发生振动12次, 除氧器多次发生振动, 管道振动会影响管道、法兰、垫片以及相关配套设备的使用寿命。

(1) 通过现场分析验证, 阀门设计工作温度为250℃, 实际工业抽汽温度为280℃, 长时间超负荷温度运行造成阀门、阀芯、阀杆等金属材料变形, 极易造成阀门卡死。

(2) 蒸汽调节阀门执行器功率不够, 随机组负荷逐渐提高, 工业抽汽压力也逐渐升高, 当抽汽压力高于0.65 MPa时, 蒸汽调节阀不能关闭, 压力越高, 调节阀打开的开度越大。

(3) 对操作法、运行方式进行研究分析, 机组并网后, 随负荷升高, 除氧加温在110℃以上时, 塔头内部气流速度过大, 热交换不充分, 经常出现排汽管喷水现象, 造成补水和加温困难。

(1) 针对当前阀门工作条件、环境与现场工况不匹配情况, 将原来的250℃、PN10阀门更换为鉻钼钢阀体, 密封形式为双面硬密封, 参数为400℃、PN40, 设计条件与实际蒸汽参数留有足够大的富余量。

(2) 计算现场工况需要阀门输出扭矩7 950 N·m, 而原执行器的最大扭矩为10 000 N·m, 阀芯形式不合理, 需要的力矩较大, 调节阀一直在不停地工作, 造成电机过热, 经常保护动作, 故障率自然就高。经计算将执行器更改为20 000 N·m扭矩, 这样在电动阀工作时, 工作负荷小于其额定负荷, 有足够的富余功率, 调节阀满负荷工作就不会引起电机过热。另外, 更换节流孔式调节阀芯, 减少阀门动作时所需要的力矩。

(3) 管道振动问题:锅炉尾部余热回水管道存在死角, 空气无法排除, 凝结水受热后产生蒸汽, 水击引起管道振动。除氧器内部蒸汽管道存水, 加温时塔头水击, 内部蒸汽管道振动。

如图2所示, 重新布置锅炉尾部加热回水管道, 从加热器出口直接引至除氧塔头进水口, 消除管道死角, 便于管道内气体及时排除。

如图3所示, 经研究, 在除氧器内部蒸汽管道最低端开直径30 mm的排水口, 开孔过大会使水面蒸汽压力升高, 过小则会导致排水不彻底。另外, 蒸汽管道出口加装挡水罩, 消除管道内积水, 防止下落的凝结水进入蒸汽管道。

(4) 完善操作方式。3台低压加热器随机组建立真空、启动一起投入, 运行中随负荷变化控制加热器进口蒸汽阀门开度。保持低加出口凝结水温度在90～110℃之间, 尽量避免除氧器进水温度过低的情况发生, 同时关小除氧塔头排汽阀门开度, 保持塔头压力在0.45 MPa左右。关小加热蒸汽一次阀, 全开蒸汽二次阀, 增加了凝结水与蒸汽对流换热的时间和面积。关小塔头排汽阀, 降低了蒸汽在塔头内上升的流通速度, 使汽水热交换更充分。

(1) 查阅运行日志, 溶氧含量达到平均6μg/L (溶氧指标≤7μg/L) , 除氧器生产指标达标。

(2) 除氧器塔头安全阀动作0次, 除氧器排汽管喷水0次, 除氧器电动蒸汽调节阀卡死0次, 凝结水管道振动0次, 除氧器振动情况消除, 达到预期效果。