凝汽器泄漏导致汽水污染事故分析

程志磊

摘 要：某电厂某机组进行C级检修，检修后于5月4日11时58分并网，5月9日12时21分打闸停机。期间发生了一起由于设备检修质量不良、汽机低压叶片断裂的主设备损坏并导致凝汽器泄露事故。事故导致某电厂机组主给水回路、主蒸汽回路、再热蒸汽回路、汽轮机通流部分等设备严重结盐积垢，锅炉金属部件受到严重腐蚀，造成了无法挽回的严重损害。

关键词：凝汽器泄露；积盐；腐蚀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.024

0 前言

凝汽器是凝气式汽轮机的重要组成部分，其工作的好坏直接影响设备运行的可靠性。目前电厂使用的主要是表面式凝汽器[1]，凝汽器外壳两端连着端盖，内部用管板隔开，管板上装有很多铜管，铜管内侧通冷却水，铜管外是蒸汽通道[2]。汽轮机排汽进入凝汽器，循环水泵把冷却水送入凝汽器，吸收凝结水放出的热量，蒸汽被冷却至凝结水，凝结水被凝结水泵抽出，送往锅炉作为锅炉给水。在凝汽器中，蒸汽与冷却水的热量是通过冷却水管来传递的，如果管壁腐蚀穿孔，冷却水就会漏入对凝结水污染，对锅炉、汽轮机造成严重损坏。

1 汽水系统污染事故

某台机组按计划进行C级检修，检修后于5月4日11时58分并网，5月9日12时21分打闸停机。在此期间，发生了一起由汽机低压叶片断裂导致凝汽器泄露事故。

凝汽器由外包单位进行高压水冲洗，由于设备部没有事先制订“凝汽器清洗技术方案”，也没有履行三级验收手续，在凝汽器高压水冲洗结束后，施工队也没有进行水室钛管的全面查漏。检修结束，锅炉上水进行再热器水压试验时，凝结水水质异常超标，钠含量为1410μg/L。汽机专业人员提出进行凝汽器汽侧灌水查漏，设备部认为灌水查漏工作量较大，要现场加支撑点，不同意灌水查漏方案，主张开机过程用真空查漏方式查漏。

起机及运行过程中，凝结水含钠量最高达到100000μg/L，是标准值15μg/L的6千多倍。对凝汽器进行隔离，察漏检查，发现并处理了3个漏点，凝结水泵出口钠离子降至1000～2000μg/L，继续进行排补。后机组负荷带至300MW，水质化验情况：凝结水钠含量为28.8μg/L（标准值≤10μg/L），主蒸汽钠含量为33.2μg/L（标准值≤5μg/kg），继续排补，运行中凝结水泵出口阳电导率突然上升，2分钟后顶表，随后，凝结水泵出口、省煤器入口和主蒸汽阳电导率急剧上升，省煤器入口和主蒸汽等监测点的水汽监测指标也严重恶化，机组发出“嗡嗡”沉闷响声，调节级压力、轴向位移、推力轴承温度等参数均异常，打闸停机检查。

凝汽器内外侧各查到2根泄漏钛管。凝结水泵停运，打开两个凝汽器喉部检查汽侧钛管，在凝汽器高压侧发现有7根钛管受到严重损伤（见图1），并发现有2块金属块（见图2），光谱分析，其化学成分同汽轮机低压缸次末级叶片材质相近，怀疑汽轮机叶片损伤，对汽轮机高、中、低三缸揭缸检查。拆缸后发现叶片损伤、以及汽轮机流通部分严重积盐。

2 事故分析

对垢样进行分析：

炉水壁管垢样主要成分为：FeO（OH）、Fe2O3、Fe3O4、SiO2 、CaO。

汽轮机叶片垢样主要成分为：FeO（OH）、Fe2O3、Fe3O4、NaCl。

垢主要成分为铁的氧化物，水冷壁管、汽轮机叶片铁垢沉积主要是由于铁的腐蚀沉积。腐蚀原因主要由机组启动期间水质差、正常运行期间凝汽器腐蚀泄漏、锅炉运行燃烧调整及排污控制等引起。

炉水管壁垢样成分中有钙的沉积，是凝汽器的泄漏，循环冷却水进入给水系统，循环冷却水中的碳酸盐进入给水，炉水温度高，发生下列反应：

Ca（HCO3） →CaCO3↓+ CO2↑+H2O

CaCO3 → CaO↓+ CO2↑

垢成分中硅、钙含量大，说明凝汽器泄漏导致凝结水、给水和炉水变差，通过加大磷酸盐处理形成水渣排污才能保证炉水水质合格，硅、钙的沉积表明锅炉排污的及时性不够。

在事故过程中，锅炉磷酸三钠加药量增加了4～7倍，才能维持锅水磷酸根含量在合格的范圍内，除水质硬度增加，磷酸三钠消耗量增加外，怀疑磷酸三钠质量也有问题。

对所用的磷酸三钠进行取样分析，分析数据如下：

根据分析结果，计算得出：Na3PO4占55.8%，Na2SO4（包括氯化物）占43.20%，杂质含量高，不符合工业磷酸三钠质量98%的要求。

事故的原因：

（1）机组检修后期，特别是锅炉上水时已发现凝结水水质严重超标，设备部门没能及时对凝汽器钛管进行有效的检查和彻底的处理，导致水质在整个机组启动过程中一直不合格，这是导致机组检修后首次开机过程中反复查漏和反复冲洗排补水质仍严重超标的直接原因。

（2）在汽水品质已严重超标的情况下，强行进行机组启动和并网运行，在已经确认凝汽器钛管严重泄漏、汽水品质已得不到有效控制的情况下，没能按规定及时停机，也是这是造成水汽系统严重污染的直接原因。

事故暴露的问题：

（1）检修过程的质量监督和项目验收不到位。机组汽器钛管清洗只完成了清洗工作，没有在机组启动前进行查漏就投运。

（2）制造质量存在重大隐患。汽轮机低压转子叶片运行中断裂，检修质量低劣，使设备缺陷未能及时发现，危及机组主设备安全运行。

（3）化学药品质量不合格，化学监督工作不到位，要特别加强凝结水质、蒸汽品质等技术监督。

参考文献：

[1]肖增弘，盛伟.汽轮机设备及系统[M].北京： 中国电力出版社，

2014.

[2]火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量[S].GB/T12145-2016.endprint