330 MW機組鈦管凝汽器在線化學清洗研究

周 多，李 兵

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

330 MW機組鈦管凝汽器在線化學清洗研究

周 多，李 兵

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

某電廠330 MW機組鈦管凝汽器內(nèi)壁存在結(jié)垢現(xiàn)象，導致凝汽器運行真空度下降，端差升高，機組效率下降，煤耗上升，為此對機組凝汽器進行不停機在線清洗。采用稀硫酸清洗介質(zhì)，進行除泥和除垢兩次清洗，在一定流速下控制pH值。結(jié)果表明，清洗效果好，除垢率達到95%，機組重新啟動后，凝汽器端差降低，真空度上升，經(jīng)濟效益顯著。

凝汽器；鈦管；化學清洗；硫酸

凝汽器是火電廠最重要的附屬設備之一，凝汽器冷卻水管結(jié)垢對整個電廠的安全性和經(jīng)濟性影響很大，其主要危害是降低汽輪發(fā)電機組的效率，影響汽輪發(fā)電機的出力，也將導致凝汽器管內(nèi)結(jié)垢和點腐蝕，一旦凝汽器管泄漏，會造成鍋爐給水水質(zhì)惡化［1］，引起鍋爐、水冷壁、過熱器等受熱面結(jié)垢。因此，當凝汽器管存在嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象，凝汽器端差升高到一定數(shù)值時，必須采用合理的除垢技術進行凝汽器除垢。

目前，凝汽器清洗技術有：高壓水射流清洗、化學清洗、凝汽器膠球自動清洗、凝汽器射彈清洗技術、超聲波除垢技術等［2］，電廠凝汽器的清洗方式分為離線清洗和在線清洗。在保證機組多發(fā)電、減少非計劃停機，在相同除垢效果條件下，采用在線清洗技術比離線清洗技術更佳。

1 清洗系統(tǒng)情況

某熱電廠新建工程裝機容量2×330 MW，1、2號機組于2009年12月投運，其凝汽器管為鈦管，管板為316不銹鋼材質(zhì)。電廠循環(huán)水補充水為污水處理廠二級排放水經(jīng)過回用水廠混凝、沉淀、過濾處理后送至電廠，在電廠內(nèi)進行深度處理后的再生水，循環(huán)水處理方式為排污水經(jīng)反滲透除鹽后回補和循環(huán)水加阻垢劑聯(lián)合處理，設計濃縮倍率為3倍。

2臺機組投運初期循環(huán)水系統(tǒng)均能達設計標準運行，后因排污不暢、加藥設備缺陷等多種原因造成循環(huán)水濃縮倍率超標，凝汽器運行真空度下降，端差升高［3］，經(jīng)打開凝汽器檢查，發(fā)現(xiàn)2臺機組凝汽器管內(nèi)壁都發(fā)生結(jié)垢，影響了機組的經(jīng)濟運行，對垢樣進行化驗分析，凝汽器管水側(cè)結(jié)垢約0.3mm，顏色為灰白色，70%以上為碳酸鈣鹽垢。經(jīng)與電廠協(xié)商，決定于2010年8月12日—21日對2臺機組凝汽器進行化學清洗。1、2號凝汽器管內(nèi)垢成分分析見表1。

表1 垢成分分析結(jié)果%

由此可見，垢的主要成分為Ca、Mg。

2 化學清洗工藝的選擇

由于電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)材質(zhì)包括碳鋼、不銹鋼和鈦等多種材質(zhì)，并且發(fā)電任務較重、不便安排停機等因素，結(jié)合垢成分分析，決定采用不停機在線清洗工藝，清洗介質(zhì)選擇加有緩蝕劑、粘泥剝離劑和潤濕劑等多種助劑的稀硫酸溶液。

為保證清洗成功，進行了動態(tài)模擬試驗和腐蝕速率試驗，試驗結(jié)果見表2和表3。

表2 一定pH值和清洗時間下的清洗流速和除垢率動態(tài)模擬試驗結(jié)果

由表2可見，在一定pH值和清洗時間下，當流速不小于0.35 m／s時，除垢率大于85%，確定流速不小于0.35 m／s。

表3 一定清洗流速和清洗時間下的pH值和除垢率動態(tài)模擬試驗結(jié)果

由表3可見，在一定清洗流速和清洗時間下，當pH值小于2.5時，除垢率大于85%，考慮到經(jīng)濟成本和防止對材質(zhì)的腐蝕，確定pH值范圍為1.5～2.5。

由此確定清洗配方：在保證清洗流速不低于0.35 m／s的情況下，使用pH值介于1.5～2.5的硫酸溶液清洗，不會發(fā)生硫酸鈣在管內(nèi)的二次沉積，除垢率可達95%以上。

腐蝕速率試驗結(jié)果：在pH值1.5未加緩蝕劑的稀硫酸清洗液中（使用塔盆循環(huán)水配制）A3碳鋼腐蝕速率為0.96 g／（m2·h），鈦管腐蝕速率為0.007 6 g／（m2·h），均符合標準要求［4］。

根據(jù)試驗結(jié)果確定采用上述清洗配方進行不停機在線清洗，清洗工藝分為除泥清洗和除垢清洗2個步驟進行。

2.1 除泥清洗

清除污泥采用有機助劑，清洗劑由除泥劑、消泡劑、潤濕劑等組成，清洗劑濃度控制在200～300 mg／L之間，清洗時間為1～3 h。

2.2 除垢清洗

當污泥清洗結(jié)束后，直接進入碳酸鹽垢清洗步驟。清洗溶液由硫酸、緩蝕劑、助劑等成分組成。

2.3 清洗系統(tǒng)流程

1號機組凝汽器清洗前，關閉系統(tǒng)中1號機組與2號機組有關的聯(lián)絡門和反滲透設備聯(lián)絡門，使1號機組循環(huán)水系統(tǒng)成為獨立運行系統(tǒng)，防止含酸的循環(huán)水進入2號機組系統(tǒng)中。清洗2號機組凝汽器時也采取同樣措施。1號機組不停機清洗工藝流程見圖1。

圖1 1號機組凝汽器不停機清洗工藝流程

3 化學清洗過程

1號機組凝汽器于2010年8月12日進行在線化學清洗。清洗前機組負荷已降至約200 MW，同時把循環(huán)水塔盆水位降至較低，保持機組正常運行方式，8：30開始將粘泥清洗劑1.5 t，表面活性劑1 t加入循環(huán)水泵入口方井中，循環(huán)清洗約1.5 h后，轉(zhuǎn)入除垢清洗：10：00首先將緩蝕劑8 t和消泡劑等藥劑陸續(xù)加入方井中對系統(tǒng)進行預緩蝕后，10：25將硫酸從方井中注入，加酸量控制以現(xiàn)場凝汽器入口取樣分析結(jié)果來決定，整個酸洗過程中控制凝汽器入口水樣pH值為2.5～2.0處于最佳酸度，同時監(jiān)測凝汽器出入口循環(huán)水的硬度、鈣離子和氯離子等指標。當凝汽器出、入口取樣分析結(jié)果基本相同時，表示清洗已達終點。1號凝汽器8月12日10：25開始加酸，至20：00出入口pH值和鈣離子達到平衡，共用93%的硫酸98 t。凝汽器化學清洗期間凝結(jié)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果均為正常值。

加酸清洗的同時，采用潛水排污泵對塔盆循環(huán)水進行排污換水，以降低鈣離子含量和濃縮倍率，排放點為雨水收集池。

清洗結(jié)束后連續(xù)對循環(huán)水進行排污和大量補水，并把循環(huán)水反滲透處理系統(tǒng)運行方式改為從2號機組塔盆取水，向1號機組塔盆補水，監(jiān)測1號機組循環(huán)水pH值的上升趨勢，當pH值上升到8以上時，輔助以加濃硫酸調(diào)節(jié)pH在7.8～8.0之間，最多不超過8.3，避免循環(huán)水堿度升高后重新結(jié)垢，直至換水完畢。

2號機組凝汽器于2010年8月21日進行在線化學清洗，清洗過程同1號凝汽器。2號凝汽器8月21日10：10開始加酸清洗，至18：00左右出入口pH值和鈣離子達到平衡，共用93%硫酸76 t。

1、2號凝汽器清洗期間化學分析的pH值、鈣離子和清洗硬度的變化趨勢如圖2—7所示。

圖2 1號機組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口pH變化曲線

圖3 1號機組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口Ca離子含量變化曲線

圖4 1號機組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口YD變化曲線

圖5 2號機組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口pH變化曲線

圖6 2號機組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口Ca離子含量變化曲線

圖7 2號機組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口YD變化曲線

4 清洗效果評價

1、2號機組凝汽器化學清洗后，8月24日打開凝汽器半側(cè)進行了檢查和清理，檢查結(jié)果為管內(nèi)和管板上的污垢均清洗干凈，鈦管內(nèi)的硬垢已清洗干凈，內(nèi)表面清潔光亮，無腐蝕、無過洗現(xiàn)象，除垢率均大于95%，達到優(yōu)良水平。清洗前后機組熱力參數(shù)比較見表4。

表4 1、2號凝汽器清洗效果

1號機組經(jīng)化學清洗后，凝汽器運行端差約減小至5.1℃，基本恢復正常范圍（設計值5.6℃），同時凝汽器真空約升高5.2 kPa。按資料介紹，330 MW機組凝汽器真空每升高1 kPa，煤耗約降低3.6 g／kWh估算，清洗后煤耗降低約18.72 g／kWh，則額定負荷時每小時節(jié)約燃煤約6.2 t，每年按設計發(fā)電5 500 h計算，可節(jié)約燃煤約3.4萬t。

2號機組經(jīng)化學清洗后，9月6日啟動并網(wǎng)，凝汽器運行端差約減小至2.2℃，基本恢復正常范圍（設計值5.6℃），同時凝汽器真空約升高4.6 kPa。清洗后煤耗降低約16.56 g／kWh，折合每小時節(jié)約燃煤約5.5 t，每年按設計發(fā)電5 500 h計算，可節(jié)約燃煤約3.0萬t，至此2臺機組化學清洗均取得了滿意效果。

5 結(jié)論

a.首次采用稀硫酸介質(zhì)對某電廠330 MW機組鈦管材質(zhì)的凝汽器冷卻水管結(jié)垢進行不停機清洗，清洗配方是：清洗流速不低于0.35 m／s，pH值介于1.5～2.5的稀硫酸溶液，此清洗工藝對1號、2號機凝汽器清洗取得了預期效果，清洗質(zhì)量優(yōu)于行業(yè)標準。

b.清洗采用除泥清洗和除垢清洗2個步驟，除泥清洗有效除去聚集在管內(nèi)的污泥，使除垢清洗達到很好的效果。

c.凝汽器效率顯著提高，經(jīng)本次清洗后，1號機組凝汽器真空平均值升高5.2 kPa，2號機組凝汽器真空平均值升高4.6 kPa，提高了凝汽器效率，降低了供電煤耗。

［1］李景和.海水作為冷卻介質(zhì)的汽輪機凝汽器泄漏原因及對策［J］.東北電力技術，2006，27（3）：41－44.

［2］李前鋒，鄭家衡，李 奎，等.電廠銅管凝汽器清洗技術及其選擇［J］.能源與節(jié)能，2012，13（3）：32－34.

［3］張德彬.汽輪機凝汽器真空的影響因素分析及處理［J］.東北電力技術，2016，37（4）：14－26.

［4］火力發(fā)電廠凝汽器化學清洗及成膜導則：DL／T957—2005［S］.

Study on On?line Chemical Cleaning of Condenser with Titanium Tubes in 330 MW Thermal Power Plant

ZHOU Duo，LI Bing
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

The condenser titanium tube of 330 MW power generation units wall have preblem with scaling phenomenon which can cause condenser vacuity descent，terminal temperature increment，efficiency decrease and increase of coal consumption，the condenser of unit 1 and unit 2 is cleaned on?line.Dilute sulfuric acid cleaning medium is used，the sludge cleaning and descaling cleaning is used twice，control pH value under certain current speed conditions.The cleaning results show that the high cleaning effect and the fouling?cleaning rate reaches 95%.After restarting，terminal temperature difference drops and the condenser vacuum increa?ses，economic efficiency has greatly improved.

condenser；titanium tube；chemical cleaning；sulfuric acid

TM621.8

A

1004－7913（2016）12－0034－04

周 多（1979），女，碩士，工程師，主要從事電廠化學專業(yè)相關工作。

2016－09－16）