（珠海金湾发电有限公司 广东珠海 519000）
摘要：分析了精处理引起凝结水泄露并造成凝结水流量低、除氧器水位下降的原因，并提出了解决方法和应对措施。
关键词：超临界机组；前置过滤器；精处理混床；树脂捕捉器；泄露
前言：
目前大部分600MW火电机组在凝结水管路上装有精处理以及前置过滤器设备，精处理系统具有以下几个作用：⑴具有连续除去热力系统内的腐蚀产物、悬浮杂质和溶解的胶体 SiO2，防止汽轮机通流部分积盐；⑵机组启动时投入凝结水精处理装置，可缩短机组启动时间；⑶凝汽器微量漏泄时，保障机组安全连续运行，可除去漏入的盐份及悬浮杂质，有时间采取查漏、堵漏措施；严重漏泄时，可保证机组按预定程序停机；⑷除去漏入凝汽器的空气中的 CO2；⑸除去因补给水处理装置运行不正常时，带入的悬浮物杂质和溶解盐类。另外每床树脂后都配有一台树脂捕捉器，树脂捕捉器的作用主要用来捕捉离子交换器中跑、漏的树脂，防止树脂的进入热力系统损坏设备。因此，精处理系统是保证火电机组运行必不可少的设备，由精处理设备故障导致凝结水泄露是机组运行出现比较多的情况。而凝结水泄露严重会导致机组故障停机，因此我们必须加以重视。
机组概况：珠海金湾发电有限公司锅炉采用的是上海锅炉厂生产的超临界螺旋管圈、一次中间再热、平衡通风、四角切圆燃煤直流炉，型号为SG1910/25.40-M960，采用定-滑-定运行方式。汽轮机为上海汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，型号为N600/24.2/566/566。金湾发电公司的精处理系统采用武汉凯迪股份有限公司生产的中压凝结水精处理系统。每台机组配置二台出力为380t/h的体外再生高速混床，每二台机组共用一套体外再生系统。凝结水精处理装置直接串联在凝结水泵与低压加热器之间，不设凝升泵。精处理系统设有前置过滤器，在机组启动时可以有效去除可见杂质及铁氧化物，设置二级旁路，提高机组安全运行。凝结水精处理系统采用以微机处理器为基础的可编程序控制器（PLC）进行程序控制，控制系统对整个工艺进行集中监视和自动控制。控制方式分为全自动、半自动、CRT点动和就地手操四种。
每台机组设置1套凝结水精处理系统，每套系统由2台前置过滤器（按2×50%凝结水全容量处理设计）、3台圆柱形混床和3台树脂捕捉器（按3×50%凝结水全容量处理设计）组成。并设1台再循环泵。凝结水系统设计基本参数，单台600MW机组的凝结水正常运行流量：1313m3/h，最大流量：1451m3/h。凝结水精处理系统入口凝结水正常运行压力：2.93Mpa，最大压力：3.53MPa。凝结水精处理系统入口凝结水正常温度：34.2℃，最大温度：50℃。
凝结水精处理系统流程见图。
精处理系统流程图
精处理树脂捕捉器由9条绕丝间隙0.2mm梯形绕丝滤元组成，为易拆结构，即在检修时不用拆管道就可以吊芯检修，方便运行维修。
前置过滤器旁路和混床旁路。旁路允许通过100%的最大凝结水流量。前置过滤器旁路为全开、全关设置，可以中间停止；混床旁路为0-50%-100%凝结水流量3位调节；当系统进口凝结水温度超过50℃时，前置过滤器和混床的旁路自动打开，并关闭相应设备的进出水阀。当前置过滤器或混床的进出口压差超过规定值时，相应的旁路自动打开，凝结水全流量通过旁路，同时自动关闭前置过滤器和（或）混床进、出水门，上述控制信号均送至主控室。
一、事件过程：
当日下午14：12左右，机组负荷480MW，金湾发电厂4号机准备进行工频凝泵定期试运工作，为了防止双凝泵并泵后母管压力突升，导致精处理混床及前置过滤器跳旁路，防止混床及前置过滤器漏水（之前定期多次出现漏水情况），并泵前全开精处理混床及前置过滤器旁路电动阀，保持4号机精处理系统4B、4C高速混床运行中。14：17左右，操作员将4A凝结水泵变频输出控制切手动缓慢输出至100%，凝泵变频器刚到100%（4B凝泵尚未启动），试运过程中出现4C树脂捕捉器上部端盖法兰密封面突然大量喷水，喷出的带压力水柱喷入距离其仅两米远的4号机精处理系统PLC控制柜内，操作员紧急减小变频输出，降低凝结水压力。运行人员发现精处理CRT操作画面全部显示坏点，精处理系统瘫痪，4C混床一时无法隔离。事故发生时，凝汽器水位四分钟内从-5mm急降到-233mm，除氧器的水位也在五分钟内从-100mm迅速下降到-600mm。情况万分紧急，按照这样的趋势，几分钟内凝泵就会跳闸，给水泵也会跳闸，机组将被迫MFT（我厂凝汽器水位低于-575mm时，凝泵跳闸，除氧器水位低于-205mm时，给水泵跳闸）。集控值班员紧急启动备用凝补水泵，向凝汽器、除氧器紧急供水，立即推出AGC、CCS，手听4F给煤机，快速减负荷之300MW（10分钟内将负荷由480MW降至300MW）。处理过程中，CRT上两次显示凝结水流量为零（14：22凝结水断水后马上回复，时隔10秒后凝结水再次断水，直到14：25分恢复流量。经过后期分析，应该是前置过滤器旁路与混床旁路在分别关闭过程中的一个时间差导致10秒分凝结水恢复（如表1））。14：21左右，运行人员就地发现4号机精处理及前置过滤器旁路阀自动关闭，这是导致凝结水断水的原因，立即强制开启精处理及前置过滤器旁路阀并马上断开其电源，但因精处理控制系统浸水发生故障，系统气动阀失控，运行中的4B高速混床树脂输入气动阀、床体排气阀打开，中压的凝结水大量涌入地沟，凝结水流量迅速下降，除氧器开始紧急补水。14：45左右，检修配合隔离完3台混床，凝结水流量恢复正常，但现场地沟仍有较大水量喷涌，再生间管道喷水，检查确认中压系统向低压再生间的管道安全阀动作、4B床上部进冲洗水阀、顶部进水升压阀、排气阀、树脂输入阀均打开。15：25左右，热工强制关闭上述阀门后，精处理系统泄漏处理结束。制定整套精处理系统投运计划，进行投运前检查确认。15：50逐步 投入4A、4B混床，高压给水氢电导率最高达到0.19us/cm。17：15汽水参数逐渐恢复正常。21：30左右精处理控制室PLC控制系统恢复正常。这就是整个事故的全过程，中间有数次危险点一旦处理不及时就会机组MFT，对公司造成巨大的损失。
二、事故原因分析
1、凝结水泵至精处理系统间管道有残留气，备用泵试运前，运行泵在变频状态，在变频器切手动开至100%后，母管压力增大，压力由2.92Mpa升至4.09Mpa，依次传递冲击前置过滤器、4PB运行床体、4PC运行床体，4PC树脂捕捉器。凝泵变频出力与混床入口压力以及凝结水流量变化趋势图：
由图2可以看出图，14：17：35 4C床体压力由之前的2.92Mpa升至4.09Mpa，进口流量由142 m3/h升至675m3/h，树脂捕捉器差压由之前0.0145MPa升至0.069Mpa，此时就地发现4C树脂捕捉器上部端盖法兰密封面突然大量喷水。
2、捕捉器顶部也很容易积聚气体，凝结水压力升高的过程中，捕捉器压力超过了设计压力。由于我厂机组凝结水泵大部分时间采取变频运行，变频运行时凝结水母管压力相对较低，因此精处理混床、精处理树脂捕捉器压力长时间在压力低的环境下运行，凝结水压力大幅变化升高时，会造成顶部压力过高而造成泄漏。事故发生时因冲击传递，C床流量从142 m3/h突升至675 m3/h，受水锤冲击及积气影响，床体压力由2.92Mpa突升至4.09Mpa，而精处理系统设计压力2.9Mpa，最大允许压力为3.5Mpa。
三、发生故障的设备原因
（1）金湾电厂精处理树脂捕捉器采用的是底部进水，中部出水，因而顶部穹顶盖常常存在着积存气体死角；
（2）树脂捕捉器为衬胶设备，法兰密封面为8mm厚的衬胶层，衬胶层受衬胶工艺的影响无法达到很高的平整度，密封面存在一定咬合间隙，为弥补该缺陷，密封垫片必须选用压缩率较高的材料，因此过硬的聚四氟以及会损坏衬胶面的金属缠绕垫等均不能使用，从12年至今尝试过数种材料垫片，以胶垫与近期发现的无石棉纸垫效果最好；
（3）为避免过度挤压，损坏衬胶面，捕捉器法兰面紧固螺栓扭矩有一定限制；上述客观原因的存在，使得精处理树脂捕捉器成了整个汽水系统最薄弱的地方，承压能力差。
（4）凝泵变频改造后，凝结水系统压力变化幅度由以前的0.5Mpa左右大幅提高到1.5Mpa，运行工况的变化扩大。而运行部门为了保证备用设备的正常，都会对备用设备进行定期的试运以及切换，凝泵也是如此。因此每次凝泵试运和切换时压力的升高会让捕捉器密封面频繁承受冲击，尤其两台凝泵并列工频运行时，压力更高，这也增加了积气的可能性，从而增加了其泄漏的风险。
上表为两台机组凝泵采用变频方式后对比工频状况在不同的负荷段下压力的变化。可以看出来，压力明显的降低了。
（5）精处理控制装置离精处理混床、树脂捕捉器太近，半米左右，平常控制装置也不一定完全关好，因此一旦发生精处理泄露，泄露的水很容易碰到精处理设备，会控制柜中的元件，因此极大了增加了机组运行的风险。
四、整改措施及应对
1、精处理床体投运时，严格按操作票执行注水排气操作，尤其是树脂捕捉器的排气；每次试运时提前通知检修人员在场监护，将风险降到最低。
2、优化凝泵试运、切换操作：升压前，分别对前置过滤器及树脂捕捉器排气；尽量减缓升压速度，如发现床体入口压力异常上升，停止升压，重新排气后再升压；
3、精处理树脂捕捉器尽快更换为压力等级为25Mpa的无石棉纸垫
4、精处理就地PLC控制柜的一面加装挡水隔板或墙，防止类似事故再次出现；
5、参考珠海电厂的设备情况，将树脂捕捉器更换为不锈钢材质，上部端盖法兰密封面采用凹凸面或榫槽面法兰，可有效防止泄露；
6、研究在精处理系统加装安全阀的可行性，超压情况下自动泄压保护精处理系统；
7、化学运行人员做好应对极端情况（精处理出现热工程控系统失控、凝结水断流等）的事故预想。
总结：精处理系统尤其树脂捕捉器泄露是凝结水泄漏的发生概率比较大的区域，我厂自投产以来，已经发生了多次精处理设备以及管道泄漏的情况，严重的就犹如此次一样，几乎造成了机组停运。为了保证机组的安全运行，我们应该借鉴其它厂的经验结合本厂的实际情况，积极的分析探索，从根本上解决树脂捕捉器频繁泄露的情况。
参考文献：
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[4]杨东方.凝结水处理.北京：水利电力出版社，1989：107-107.
论文作者:伍炳迎,吴智,刘泽深
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/5
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