余热发电凝汽器结垢清洗及注意事项

余热发电凝汽器结垢清洗及注意事项

李凯明

广东清新水泥有限公司 广东清新 511890

摘要：本文简要介绍了余热发电凝汽器铜管结垢的原因，以及氨基磺酸清洗在清新海螺发电16MW机组N-2400-2型凝汽器上的工艺流程，并对清洗注意事项进行了总结，对清洗前后做了简要的经济效果对比分析。

关键词：余热发电 凝汽器 化学清洗 铜管 结垢

引言

凝汽器设备是汽轮机组的一个重要组成部分，它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。而凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，如机组真空下降 1%，机组热耗将要上升 0.6%～1%。因此保持凝汽器良好的运行工况，保证凝汽器的最有利真空；是余热发电厂节能的重要任务。

凝汽器结垢严重影响了冷凝效果，影响端差、真空度和发电量。结垢缩短了凝汽器设备使用寿命和正常出力。如凝汽器管结垢达0.3mm，可影响汽轮机效率；超过0.5mm，可影响汽轮机出力，大幅浪费能源。凝汽器管泄漏将引起锅炉机组各类水质故障，而腐蚀泄漏多由于循环水结垢而引起。结垢导致凝汽器工作效率大大降低，影响机组运行经济性和安全性。

一、我公司机组凝汽器铜管系统概况

广东清新水泥有限公司2*4500T/D水泥窑生产线配套16MW纯低温余热发电机组，于2010年1月30日并网运行，其中汽轮机为南京汽轮机厂生产，凝汽器型号为N-2400-2型，型式为分列二道制表面回热式，冷却水采用敞开式循环冷却水系统。

机组于2019年8月开始，凝汽器真空度逐渐降低，端差持续增大,最大时达8.6℃，给安全生产工作带来了严重影响，通过多方面检查和数据分析，最终确定为凝汽器不锈铜管轻微结垢造成，这些垢类物质在机组运行过程中降低了凝汽器的换热效率，导致发电负荷下降。为了保证机组安全稳定经济运行，清新海螺余热发电在2020年3月下旬机组淡季检修期间对凝汽器进行了化学清洗。。

二、余热发电凝汽器铜管结垢原因分析

清新海螺发电原水取自厂前区的白湾河，公司所处周边地理环境为典型的喀什岩地貌特征，白湾河由白湾乡山区溶洞内水形成，流经之处污染较大，水质情况较差，虽经一定处理，但是水质变化较大。系统运行中，随着水分的蒸发和风干，水中溶解的盐类浓度（重碳酸盐、硅酸盐、氯化物、硫酸盐等）升高，一些盐因过饱和而析出。冷却水通过换热器传热表面时，会发生如下反应：

同时，冷却水通过冷却塔则相当于一个曝气过程，溶解在水中的CO₂会逸出，水的pH值会升高，此时重碳酸盐在碱性条件下会发生如下的反应：
Ca（HCO₃）₂ + 2OH- →CaCO₃ +2H₂O + CO

当水中溶有氯化钙时，还会发生如下的置换反应：
CaCl₂ + CO → CaCO₃ + 2Cl^-
如水中溶有适量的磷酸盐时，磷酸根将与钙离子生成磷酸钙，其反应为：
2PO4^3- +3Ca²⁺ →Ca₃（PO₄）₂
上述一系列反应中生成的碳酸钙和磷酸钙均属微溶性盐，它们的溶解度比氯化钙和重碳酸钙要小得多。此外，CaCO₃和Ca₃（PO₄）₂的溶解度是随着温度的升高而降低。因此在冷凝器的传热表面上，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出。当水流速度较小或传热表面比较粗糙时，这些结晶沉积物就容易沉积在传热表面上，形成水垢。
另外，循环水因季节性原因，夏季雨水季节浊度偏高，水中一些细小的泥沙、尘土、不溶性盐类的泥状物，杂质碎屑，腐蚀产物、油污、菌藻的尸体及粘性分泌物组成了泥垢，上述物质在冷却水中起到了CaCO₃ 微结晶的晶核作用，加速了CaCO₃结晶的析出,当含有这些物质的水流过铜管表面时，容易形成污垢沉积物，这些沉积物影响传热还助长细菌繁殖，导致铜管表面穿孔泄漏。

清新海螺余热发电在2013-2014年期间，曾对凝汽器铜管进行过两次高压水射流清洗，但因垢质坚硬且不均匀，清洗不彻底，进水侧和出水侧的水垢厚度均有差异，出水侧情况较重，经取样检测，垢成分90%为碳酸钙，有少量磷酸盐。

三、凝汽器铜管化学清洗过程

3.1凝汽器铜管清洗方案确定

通过对凝汽器铜管垢样 分析表明其主要成分为CaCO₃和MgCO₃，占80％以上，而FeO和CuO所占比例不到2％。结合垢样的主要成分，综合考虑安全、经济因素，依据DL/T957— 2005《火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导则》，最终确定采用操作安全性高的氨基磺酸酸洗法除垢，酸洗液中添加陕西石化院生产的IS-137氨基磺酸缓蚀剂及适当助剂，清洗后进行钝化成膜保护，废液中和后排入中和池，待进一稀释后排入公司污水处理系统。

3.2清洗过程

3.2.1水室清理

打开水室人孔门，对水室进行人工清理，将所有能清掉的杂物清理干净。

3.2.2汽侧灌水和水侧查漏水压试验

系统上满水后启动清洗泵做0.2MPa压力的严密性试验，压力维持20分钟不下降，则系统严密不漏，试验合格，否则查漏消缺，至试验合格。

3.2.3水冲洗

启动清洗泵，向清洗系统上水，待凝汽器排空出水后，开排水门，开式冲洗，至出水澄清、透明，没有固体颗粒沉淀物。冲洗水排至循环水坑，冲洗过程中维持排空出水。

3.2.4酸洗

(1)启动清洗泵向清洗系统上水，上满水后启动两台清洗泵进行循环，循环稳定后，清洗箱内投蒸汽加热，至系统水温50～60℃，调整低水位运行，边循环边依次加入定量的缓蚀剂、助溶剂、氨基磺酸。

(2)系统按清洗工艺参数控制，按第一、二两回路每小时切换一次。监测酸液浓度、温度、水位。当酸浓度连续1小时稳定不变，进出口酸液无气体产生，酸洗到终点，清洗时间约6～8小时。清洗过程中维持排空出水。

3.2.5酸洗后水冲洗：

(1)按水冲洗流程水冲洗，冲洗至出水pH＞6。

(2)排干系统内水，打开水室人孔门，人工进入，用大流量除盐水（控制压力0.2～0.3MPa）人工冲洗冷凝管，将冷凝管内疏松的垢物冲洗干净，然后人工清理水室，将渣物清除干净。

3.3钝化成膜

启动清洗泵向系统上水，水上满后启动两台清洗泵按清洗回路进行循环，循环稳定后，在清洗箱内逐渐加入定量的双氧水，双氧水浓度按清洗工艺参数控制，调pH 9.5~10.0，同时投蒸汽加热到55℃，维持温度53～57℃循环4～6小时，视冷凝管样管的成膜状况定成膜终点。

3.4排空、干燥

排空，打开人孔，安装工业风机通风干燥、查漏、清扫水室。

3.5废液处理

酸洗及钝化废水排至废水池，钝化液排至废水池中和酸洗废水，加氢氧化钠将废水pH调至6~9，然后再排放。

3.9清洗后对清洗效果检查与评价

清洗结束后，对凝汽器水室、清洗箱等进行检查。抽取铜试样管检查清洗效果．同时检查腐蚀指示片．经验收：

五、结论

随着节能减排要求的进一步提高，循环水系统外排量会越来越小，向着高浓缩倍率方向发展的趋势越来越大，另外公司现阶段追求窑的长周期运行，这种情况下机组停机检修次数更少，在高浓缩倍率运行下长期运行后难免会发生结垢的问题，因此凝汽器化学清洗是解决这一难题的重要手段。

参考文献

1. 梅其政,杨道武,王钢,张云云.凝汽器铜管的氨基磺酸清洗及2-硫基苯骈噻唑成膜技术[J].清洗世界,2010,26(01):5-9+14.

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