N-10610-1凝汽器抽真空管短节泄漏案例及处理

陈三发 1 王欢 2

摘要：介绍了某燃气电厂凝汽器泄漏后在线处理的案例，并分析凝汽器泄漏的原因，提出全厂机组凝汽器彻底解决泄漏隐患的方案。

关键词：凝汽器；半侧隔离；真空短节；虹吸；硬度；改性丙烯酸脂胶

0.概述

某厂为两套M701F3燃机-蒸汽联合循环机组。某日，2#机组N-10610-1凝汽器泄漏，电厂必须在线对凝汽器进行堵漏。本文主要就在线紧急处理凝汽器泄漏的过程进行阐述，并分析引起泄漏的原因，以及对最终的解决方案进行剖析，以供大家参考。

N-10610-1凝汽器为全焊接，单壳体、双流程、表面式凝汽器。冷却管的两端采用胀焊方式固定在端管板上，端管板与壳体采用焊接形式构成一个整体。前水室分为两个独立腔室，上部水室为进水室，下部水室为出水室，后水室为一个腔室。在壳体内有四组向心流动的管束，凝汽器抽真空管分A、B两侧穿过前上水室，通过工程塑料抽真空管短节与向心流动的管束中的空冷区用螺栓连接，抽真空管短节吸收端管板变形产生的应力。

该厂循环水系统采用闭式循环，水源为河水，水质属于中等含盐量（200-50mg/L），中等硬度（3.0-6.0mmol/L），经过絮凝沉淀处理，出水水质≤5NTU(浊度）。每台机设计有一个循环水池，循环水池配有机力冷却水塔，机力塔高10M。#1、#2机组的循环水池通过连通管连接，循环水泵出口母管采用联络母管，正常运行时可以单元制运行，也可母管制运行，运行灵活可靠。循环水泵采用卧式单级双吸中开式离心泵，扬程18M，到两台循环水泵运行时，母管压力0.19Mpa。每个机力塔有6台风机，采用逆流式机械通风冷却塔，通过冷却塔风机的抽吸使机组循环水回水同空气接触换热，以达到机组循环水回水降温冷却的效果。

1.确认漏点

某日06:40化水化验#2机凝结水硬度为2.8umol/L(标准≤1.0umol/L)，Na为20.5ug/L(标准≤5.0ug/L)，联系化学确认除盐水水质，检测#2机凝结水补充水箱水质，硬度2.5umol/L(标准≤1.0umol/L)、硅90ug/L、钠35ug/L(标准≤5.0ug/L)。安排#2机凝结水补充水箱放水，重新注水检测，检测合格，排查确认无生水进入系统。多次化验凝结水水质，水质逐渐恶化。至22:00，凝结水硬度5umol/L、Na49.1ug/L；高压炉水电导率73.1us/cm(标准≤60us/c)、硅830ug/L(标准≤450ug/L)，水质、蒸汽品质已严重恶化，若不处理将导致锅炉受热面和汽轮机叶片污染结垢。经公司研究决定，立即对#2机凝汽器半侧隔离查漏。

操作前进行全面的风险评估及应急准备：A.循环水半侧隔离不严密，当循环水室人孔门打开后大量漏水，威胁负米设备安全。采取一台循环水泵运行，在确保真空稳定的情况下尽量降低循环水母管压力；在负米层加装足够的潜水泵，以备大量漏水时紧急排水。B.循环水人孔门打开后，由于管板或者真空区泄漏漏空，导致真空无法维持。在打开循环水室人孔门时要严密监视机组真空，并增起真空泵。如果发现真空有下降趋势，马上停止工作恢复人孔门。

准备就绪，次日04:152#机组缓慢降负荷至135MW。启动两台真空泵运行，停运一台循环水泵，缓慢关闭#2机组凝汽器A侧抽空气手动门，关闭凝汽器A侧循环水进、出口蝶阀并断开电动门电源，缓慢开启放水门，放水泄压。缓慢开启凝汽器循环水A侧进水室人孔门，严密监视凝汽器真空。

05:00凝汽器A侧人孔门缓慢打开，机组真空正常，水室可靠隔离。检查发现A侧抽真空管塑料真空短节变形，呈三角形收缩，塑料真空短节与凝汽器端管板下端拉裂，真空短节固定螺栓孔拉出，露出直径10mm左右的孔。

05:50再次化验凝结水水质，硬度为0.5umol/L，Na为6.6ug/l。至此，#2凝汽器水质正常，漏点确定。

2.处理

漏点已可靠隔离，如何堵漏考验着检修人员，面临着一系列的难题。1）首先，机组运行中更换真空短节的条件不具备，一旦真空短节拆除机组的真空将无法保证。2）该真空短节变形现象比较罕见，同类型机组出现该情况的很少，因此，本厂内无该真空短节的备件。即使申请停机也无法马上更换。3）根据当时电网负荷分配，本厂机组一旦停运，燃煤机组投运后，本厂将失去继续生产运行的机会，今年的生产任务将无法完成，机组只能在线进行处理。4）凝汽器抽真空管浸泡在循环水中，采用普通粘胶，很难保证强度和持久性。

争分夺秒采取合适的补救方法是抢修的关键。经研究，最终采取粘固的方法，粘接材料为改性丙烯酸脂胶。本品可用于钢、铁、铝、钛、ABS、PVC、尼龙、聚碳酸酯、有机玻璃、聚酯树脂、聚氨酯、水泥、陶瓷、木材等同种或异种材料之间的粘接，室温快速固化，粘接强度高，耐酸碱、水、油介质性好，耐高低温，耐老化性能好，使用方便。将黏合面污物擦掉，使其干燥。用涂胶片混合后指压下粘接，5～10min定位，30min达到可达到使用强度，在-60℃～100℃可以使用。

在清理完真空短节处污物后，按要求使用改性丙烯酸脂胶进行了粘接，30min施工完毕，为保证粘接强度，放置5h，通水试压，化验水质正常，逐渐恢复机组负荷。

13天后，水质再次恶化，且严重的多，再次隔离，破裂口较之前更严重，重新粘接3个小时后再次泄漏，检查发现泄漏口越来越严重，已经不具备继续粘接的条件。综合讨论，采用了在真空管短节外用伍尔特0894650增强带加固，然后在真空管短节外焊接罩壳，泄漏暂时解决。为了解决真空管短节泄漏的问题，月底，利用机组停机的机会，将该凝汽器A侧抽真空口用档板完全封堵，封堵真空口后机组抽真空时间较正常运行延长10min，正常运行时真空保持稳定，虽然影响机组经济性，但能够保证机组安全。进一步研究认为，若要真正彻底解决真空管短节问题，焊接和封堵都不是可靠的办法。焊接存在着凝汽器端板的应力无法消除的风险，若长时间运行或者工况交替变化将引起端板变形，有导致钢管胀口泄漏的严重后果。单侧抽真空口封堵将引起凝汽器两侧受力不均，同时封堵侧不凝结气体长时间聚集将影响机组真空，和凝汽器除氧效果。

联系到某厂家，在充分论证了工作环境和运行状况后，定制金属真空膨胀节。综合考虑，最终决定赶制金属真空短节。该真空短节为不锈钢材质，满足淡水防腐要求。主体部分为波纹管结构，用于吸收凝汽器钢管的热变形，消除热应力。工作压力1.6MPa，能够可靠承载机组循环水满负荷工况下的压力。某日，将凝汽器A侧水室真空管短节更换为金属真空短节膨胀节。运行半年无异常后，将本厂2台机组的凝汽器水室真空管短节塑料真空短节更换为金属真空短节膨胀节。至此，影响本厂凝汽器泄漏的真空管短节问题彻底得到解决。机组检修期间，对锅炉各系统全面检查未发现腐蚀痕迹，该次凝汽器泄漏未对系统造成不良影响。对凝汽器抽真空金属真空短节膨胀节进行详细检查，未发现变形、腐蚀或者应力集中等异常现象，此次改造成功。

3.分析

直观分析，泄漏原因为真空短节变形幅度过大，将固定螺栓处拉脱，导致循环水沿螺栓孔漏入凝汽器汽侧，污染凝结水。凝汽器真空短节主要起吸收抽真空管与凝汽器端部管板受热变形的应力，防止凝汽器管板受热后位移过大导致凝汽器端部管板变形，引起凝汽器钢管胀口应力大而泄漏。真空短节需要承受进水室0.19MPa压力的正压，同时承受真空管内-94KPa的负压。咨询厂家，该凝汽器设计时同类型的凝汽器多用在海水冷却的机组上，考虑到海水的腐蚀性，所以采用了塑料真空短节。由于海水冷却的凝汽器循环水多采用虹吸，循环水泵为混流泵或者轴流泵，循环水泵出口压力在0.02MPa左右，凝汽器真空短节处承受的压力小得多。本厂机组循环水为闭式循环，为了克服循环水机力塔10m的高度，循环水泵采用离心泵，出口压力较高，所以塑料真空短节承受的压力远高于虹吸效应机组的压力，加之凝汽器真空负压的作用导致严重变形。由于塑料强度不足以抵抗作用在凝汽器真空短节上的压力，紧固螺栓变形，真空短节即沿螺栓孔处拉脱，循环水进入凝汽器汽侧，造成锅炉炉水品质的恶化。

真空短节采用改性丙烯酸脂胶后维持运行一段时间，凝汽器各项指标参数正常。半个月左右再次发生泄漏，拆出检查发现，破裂面积较第一次泄漏更严重。这是因为，塑料真空短节拉脱后已经不具备承受四周压力产生了继续变形，导致拉口逐渐变大。另外，由于机组所处的潮湿环境，不利于胶水发挥最好的效果。改性丙烯酸脂胶刚性受到了考验，不足以承受凝汽器负压环境下的压力。变大的拉口无法再进行普通的粘接，不得已使用套筒焊接，但该种焊接存在着凝汽器端板的应力无法消除的风险，若长时间运行或者工况交替变化将引起端板变形，有导致钢管胀口泄漏的严重后果。所以焊接也不是最终方案，直到定制的不锈钢金属短节安装到位，该安全隐患才最终得到解决。

4.结语

凝汽器水室真空管短节更换为不锈钢金属短节后，一直可靠运行。多年来，未发生凝汽器由于真空管短节泄漏的问题。实践证明，不锈钢金属短节具有很好的刚性，适应水质和消除应力要求，达到理想的效果。

燃气轮机联合循环机组的循环水系统采用闭式循环比较少见，闭式循环水质好，但要求压力较高，凝汽器结构应适应，任何的薄弱环节均可能产生不良影响。本厂凝汽器出现异常后，在复杂的环境下采取了及时有效的补救措施，取得较好的效果，也消除了全厂凝汽器真空短节的安全隐患，值的同类型机组借鉴。

参考文献：

[1]M701F3燃气蒸汽联合循环机组热机运行规程

作者简介：陈三发（第一作者）（1980-），男，湖北宜昌，本科，工程师，原从事燃气蒸汽联合循环电厂运行值长工作，现从事燃气蒸汽联合循环电厂安全管理工作。

王欢（第二作者）（1982-），女，重庆，本科，工程师，原从事燃气蒸汽联合循环电厂电气检修工作，现从事燃气蒸汽联合循环电厂环保工作。