凝结水精处理系统凝结水压力降低的原因分析

姜　波

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司，陕西 西安　710065）

凝结水精处理系统凝结水压力降低的原因分析

姜波

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司，陕西 西安710065）

介绍了某电厂1 000 MW机组在启动调试阶段，由于凝结水精处理系统混床投运引起凝结水压力降低，最终导致机组停机的事故，分析了事故发生的原因，针对目前常用的凝结水精处理系统排污方式，提出了防止同类事故发生的方法。

凝结水；精处理系统；主燃料跳闸；压力低

0　引言

随着国家“十一五”对节能减排的要求，近年来我国火力发电厂结构调整取得了实质性进展。高效节能的火电机组，特别是超超临界的百万千瓦机组更是得到了迅猛的发展。截至目前，我国投运的百万千瓦超超临界火电机组已有数十台，并且装机数量还在不断扩大。凝结水精处理系统作为超超临界机组凝结水系统的重要组成部分，其运行状态及出水品质直接影响着机组的给水品质及机组的安全、经济、稳定运行。

1　凝结水精处理系统概况

国内某火电厂1期扩建工程3号机组为1 000 MW超超临界燃煤机组，锅炉最大连续蒸发量为3 110 t/h。正常工况下的凝结水流量为1 973 t/h，最大凝结水流量为2 203 t/h，凝结水压力为3.2 MPa。设置1套凝结水精处理系统，系统由2台前置过滤器（按2×50 %凝结水全容量处理设计，单台出力为987-1 102 t/h）、4台混床和4台树脂捕捉器（按4×33.3 %凝结水全容量处理设计，单台出力为658-735 t/h）组成，并设1台再循环泵。

此外，凝结水精处理系统还设计了一套体外再生系统，再生系统采用“锥体分离法”技术工艺，将一台树脂贮存罐作为再生频繁时使用。该贮存罐具备混脂及输送功能。阴、阳树脂的分离率达到：阴树脂在阳树脂层内的含量，即阳中阴（体积比）＜0.1 %；阳树脂在阴树脂层内的含量，即阴中阳（体积比）＜0.07 %。再生碱液温度控制在35-40 ℃，碱液采用电加热方法进行加热，酸、碱再生液采用酸碱喷射器进行输送。

在前置过滤器入口母管和混床出水母管间装有大旁路，启动初期，该旁路只有在凝结水铁离子含量大于2 000 μg/L或凝结水完全不处理和精处理系统检修时才开启。在前置过滤器进出口母管间装有前置过滤器单元旁路，当凝结水铁离子含量不大于2 000 μg/L时，前置过滤器投入运行，关闭该旁路。在混床进出水母管间装有混床旁路系统，在机组初次投运时，当前置过滤器出水铁离子含量不大于1 000 μg/L时，混床投入运行，关闭该旁路。在机组正常运行期间，当进水母管温度达到高值（50 ℃）或旁路阀前后压差升高到0.35 MPa时，控制盘上高值报警，旁路阀100 %自动开启，同时混床自动解列，以保证机组安全运行（不会断水）和凝结水精处理系统的安全。当某台高速混床出水导电度（经氢离子交换后，25 ℃）＞0.1 μS/cm或二氧化硅（SiO2）＞10 mg/L或钠离子（Na+）＞1 mg/L或累积制水量达到设定值时，备用混床自动投入运行，同时失效混床自动解列；失效树脂送至再生系统进行再生，待失效树脂全部输送完以后（混床内残留树脂＜0.1 %），再将体外再生系统已再生好的阴、阳离子交换树脂输送到此高速混床。

2　事故所涉及的保护

2.1锅炉主燃料跳闸

锅炉主燃料跳闸（MFT）是炉膛安全监控系统（FSSS）中最重要的保护功能。如果机组启动、运行过程中出现任何达到保护动作条件的危险工况时，MFT保护将迅速动作，快速切断所有燃料，实现紧急停炉。单元制运行的机组在MFT动作锅炉停炉的同时会将汽机跳闸，并网主开关脱开，以保证设备安全，避免重大事故发生。

该机组与本次事故相关的锅炉主燃料跳闸动作条件是：

（1） 低压旁路调节阀开度＜15 %；

（2） 右侧低压主汽调节阀、低压主汽门全关；

（3） 左侧低压主汽调节阀、低压主汽门全关；

两个胡人牵着马走过来，用长矛把草堆捅倒，马儿吃草，不时打着响鼻。农夫紧张死了，草堆离山芋窖子不过几尺远，窖口用树枝遮着，再铺上干草，要是马儿来吃草，或胡人来这里扯一把草，他就藏不住了。突然，胡人不知什么原因跨上马走了，农夫悬着的心放下一半。

（4） 总燃料＞20 % MCR。

当上述条件全满足且达到15 s时，MFT才会动作。

2.2凝结水泵联锁保护

凝结水泵联锁保护是在凝结水压力下降至设定值（并延时2 s）或处于运行的凝结水泵状态发生改变时，自动启动备用水泵的保护装置。它的主要功能是监视凝结水系统运行工况以及凝结水泵的运行状态，如果凝结水压力下降或处于运行的凝结水泵状态发生改变，则自动启动备用设备。该机组与本次事故相关的凝结水泵联锁为凝结水压力低于1.5 MPa（并延时2 s），投入联锁的备用凝结水泵启动。

2.3低压旁路保护

低压旁路减温水主要用于降低经过低压旁路直接排入凝汽器的蒸汽温度，从而保护凝汽器及低压缸不会过热。因此，低压旁路减温水压力低未达到设定的保护值（并延时5 s）时，低压旁路保护动作关闭。

3　事故经过

2013-07-03，该机组进行冷态启动，锅炉升温升压，随后进行吹管。

16：30，主汽压力为4.2 MPa，温度为290 ℃，汽轮机高压旁路、低压旁路全部投入运行；A凝结水泵运行，凝结水压力为2.8 MPa，B凝结水泵处于备用状态；凝结水精处理系统2台过滤器均投入运行，4台精处理混床均处于备用状态，凝结水全部走混床旁路。

16：42，化验凝结水铁离子含量为652 μg/L，符合投入精处理混床的条件，按照混床投运步序（见表1）逐步投入1号混床。

16：52，1号混床升压步骤完成，进入再循环正洗步骤，控制程序自动打开1号混床进水阀、混床再循环门、再循环水泵出口门，启动再循环水泵。凝结水压力出现降低情况，当压力降至0.9 MPa时触发凝结水泵联锁，备用凝结水泵因变频器故障未成功启动，引发低压旁路保护启动，从而导致MFT动作。

16：53，锅炉MFT动作，导致锅炉灭火。

表1　混床投运步序

4　原因分析

经过分析，发现事故是由于投运混床时引起凝结水压力降低造成的，具体原因分析如下。

（1） 精处理混床投运前需要经过树脂送入、充水、调整水位、树脂混合、沉降、充水等步骤（见表2），位于再循环水管道上的排水阀会打开，造成再循环管道缺水，且处于低压状态。

（2） 混床投运时只对混床床体进行升压，未对再循环管路进行升压，在此情况下再循环管路与凝结水管道压力相差约1.9 MPa。当混床进入再循环阶段时，进水阀、再循环阀同时打开，造成中压的凝结水管路与低压的再循环管路联通，所以当混床进入再循环阶段时会导致凝结水压力降低。

（3） 由于凝结水泵为变频工况运行，当机组处于吹管阶段时，凝结水泵处于低负荷状态运行，凝结水泵压力约为2.0 MPa，投运混床造成凝结水压力降低从而触发凝结水泵联锁动作。由于备用的凝结水泵变频器故障未能联锁启动，凝结水压力低信号保持5 s触发低压旁路保护信号，低压旁路快速关闭，最终触发MFT动作。

表2　混床树脂送入步序

5　解决方法

为防止类似事故再次发生，对凝结水精处理系统的运行进行了以下优化和控制。

（1） 优化混床投运步序。将原来混床投运步序表（见表1）中第1步“升压”步序中不打开的混床再循环门打开，使精处理混床与混床再循环管路同时进行升压，消除再循环管路存在的低压状态。

（2） 优化混床树脂送入步序。将原来混床树脂送入步序表（见表2）中最后1步“混床充水” 步序中不打开的混床再循环门打开，使精处理混床再循环管路与混床同时进行充水，消除再循环管缺水的状态。

（3） 对于长期备用的混床，在投运前要求运行人员采用点操方式对混床及再循环管路进行充水，保证混床及再循环管路处于满水状态。投运混床时为了保证不造成凝结水压力降低的情况，采用运行人员在就地确认压力并与在线压力表对比的方法，确保混床及再循环管路升压正常后再进行投运。

该厂按照上述方式对程控步序进行了修改，并在投运混床时加强了对压力的监控，至今该机组凝结水精处理系统未再发生同类事故。

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2016-04-07。

姜波（1981-），男，工程师，主要从事火力发电厂化学相关系统调试、化学监督及技术服务工作，email：jiangbo_317@163. com。