600 MW機組凝汽器嚴重結(jié)垢原因分析

劉金祥，袁新民，馬金臣，查方林，石磊

(1.貴州黔東電力有限公司，貴州黔東557702；

2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

600 MW機組凝汽器嚴重結(jié)垢原因分析

劉金祥1，袁新民2，馬金臣1，查方林2，石磊1

(1.貴州黔東電力有限公司，貴州黔東557702；

2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

某600 MW亞臨界汽包爐1號機在大修中發(fā)現(xiàn)凝汽器不銹鋼管嚴重結(jié)垢的問題。對垢樣的外觀，垢量和成分進行了分析。從原水水質(zhì)、運行控制、膠球清洗投運情況和阻垢緩蝕劑質(zhì)量等方面調(diào)查了事故原因。調(diào)查結(jié)果表明，不銹鋼管結(jié)垢嚴重是由原水水質(zhì)易結(jié)垢且阻垢緩蝕劑加藥控制存在偏差，膠球清洗投運不正常等多重因素共同造成的。

凝汽器；不銹鋼管；結(jié)垢；阻垢緩蝕劑

某600 MW亞臨界汽包爐1號機2008年投產(chǎn)，其循環(huán)冷卻水采用二次循環(huán)，濃縮倍率按3倍設計，2臺9 000 m2的冷卻塔，循環(huán)冷卻水補充水為地表水，凝汽器管材為TP304不銹鋼，輸水管道為Q235碳鋼。2臺機組循環(huán)總量為134 774 m3/h，循環(huán)水補充水量2 780 t/h，排污量243 t/h。循環(huán)水系統(tǒng)采用加阻垢緩蝕劑處理，加藥方式采用連續(xù)式投加。2014年4月該機組大修檢查發(fā)現(xiàn)凝汽器不銹鋼管有明顯結(jié)垢，垢量最高達395.96 g/m2，厚度約0.5 mm，按文獻〔1〕結(jié)垢評價標準為二類，接近三類。

1 事件調(diào)查經(jīng)過

1.1 現(xiàn)場檢查情況

現(xiàn)場檢查凝汽器管結(jié)垢情況見圖1。由圖中可見，凝汽器管內(nèi)壁結(jié)垢普遍，呈深灰褐色，個別不銹鋼管結(jié)垢呈淺藍色或褐黃色。對凝汽器管隨機割管，管內(nèi)水垢分兩層結(jié)垢，外層疏松易脫落；內(nèi)層結(jié)垢緊密，質(zhì)地堅硬，內(nèi)層水垢呈灰白色。

圖1 凝汽器管內(nèi)壁結(jié)垢情況

1.2 垢量分析

對凝汽器不同位置取樣進行垢量分析，見表1。

表1 凝汽器管結(jié)垢量g/m2

從分析結(jié)果看，其最高結(jié)垢量達395.96 g/m2，測試垢厚度約0.5 mm，結(jié)垢已十分嚴重。

1.3 垢成分分析

刮取管內(nèi)垢樣進行成分分析，結(jié)果見表2。

表2 管垢成分(EDS能譜分析)%

從分析結(jié)果看，主要成分包括鈣44.36%，鎂1.02%，硅3.13%等易形成硬垢的成分，應是阻垢效果不佳導致，此外還有磷、鋅、鐵等成分，應是阻垢劑成分和腐蝕產(chǎn)物在管壁內(nèi)沉積的產(chǎn)物。

1.4 原水調(diào)查分析

查閱電廠原水全分析數(shù)據(jù)，主要指標見表3。

表3 原水分析數(shù)據(jù)

從分析數(shù)據(jù)看，電廠循環(huán)水原水為弱堿性水，硬度和全硅含量均較高，根據(jù)朗格利爾飽和指數(shù)判斷原水濃縮至3倍后有明顯結(jié)垢傾向。

1.5 循環(huán)水控制及水質(zhì)調(diào)查

查閱電廠2013至2014年循環(huán)水處理情況和分析報表，電廠1號機組循環(huán)水采用加阻垢緩蝕劑和殺菌滅藻劑處理，濃縮倍率控制在3倍內(nèi)，根據(jù)電廠運行報表計算日常阻垢緩蝕劑加藥量在5～10 mg/L，循環(huán)水中總磷控制在2～4 mg/L，余氯控制在0～0.2 mg/L，濁度在5～20 NTU范圍波動。

1.6 凝汽器膠球清洗投運情況

從垢的形貌看，外層水垢較粗糙，易脫落，有軟垢附著在壁上，證明電廠膠球清洗投運有不正常的情況。查閱電廠膠球清洗投運、收球等記錄，亦未達到100%。

1.7 阻垢緩蝕劑質(zhì)量檢查

靜態(tài)試驗:加阻垢緩蝕劑15 mg/L阻垢率為79.59%，加25 mg/L阻垢率為89.17%，藥劑阻垢率偏低，阻垢效果一般。

動態(tài)模擬試驗:加阻垢緩蝕劑20 mg/L，濃縮倍率控制在3.5倍左右〔2〕，污垢熱阻為2.009 7× 10－4m2K/W，符合標準。

腐蝕試驗:加入20 mg/L阻垢緩蝕劑并濃縮至3.5倍，對TP304不銹鋼的腐蝕速率為0.001 5 mm/a，符合標準，對Q235碳鋼的腐蝕速率為0.345 2 mm/a，超過標準。

2 原因分析

電廠循環(huán)水原水為硬度、全硅含量高的弱堿性易結(jié)垢水，使用的阻垢緩蝕劑阻垢、緩蝕性能與加藥量關系甚大〔3〕，電廠未完全按評價試驗給出的加藥量進行加藥(試驗要求加藥量20 mg/L，實際加藥量為5～10 mg/L)，易導致管內(nèi)結(jié)鈣、鎂和硅垢等硬垢〔4〕。2013年前電廠殺菌滅藻處理采用人工投加次氯酸鈉方式，2014年采用人工投加三氯異氫脲酸方式，余氯控制在0～0.2 mg/L偏低，且未投加其它非氧化性殺生劑和黏泥剝離劑，易導致管內(nèi)滋生微生物，產(chǎn)生黏泥〔5〕，膠球清洗投運有不正常的情況，產(chǎn)生的黏泥等軟垢未及時清除，易在管內(nèi)沉積成垢。循環(huán)水濁度波動大，最高達20 NTU，高濁水中懸浮物低流速時易在管內(nèi)沉積。

綜合以上分析，1號機組凝汽器管結(jié)垢量偏大的原因是易結(jié)垢原水且加藥處理控制存在偏差，膠球清洗投運不正常等多因素導致。

3 處理措施或建議

1)根據(jù)垢量、結(jié)垢厚度分析結(jié)果，1號機組凝汽器管已達到文獻〔6〕DL/T957—2005《火力發(fā)電廠凝汽器化學清洗及成膜導則》化學清洗的要求，建議對凝汽器進行化學清洗。亦可采用高壓水槍清洗與人工清除相結(jié)合的方式處理，并在以后正常運行時適時進行在線清洗，投加適量滲透剝離劑，確保凝汽器端差得到有效降低〔7〕。

2)調(diào)整阻垢緩蝕劑加藥量，首次加藥劑用沖擊式投加，加藥量可按50 mg/L控制，正常運行采用連續(xù)加藥方式投加，按20 mg/L控制，同時根據(jù)加藥量對循環(huán)水總磷控制指標進行調(diào)整?；蛑匦逻M行篩選試驗選擇阻垢、緩蝕效果更好的阻垢劑。

3)改變殺菌滅藻加藥方式和加藥量，建議電廠修復二氧化氯發(fā)生器并采用間斷運行方式加入二氧化氯，控制余氯0.1～1 mg/L，同時人工定期投加非氧化性殺生劑和剝離劑，如季胺鹽等。

4 總結(jié)

1)循環(huán)水處理阻垢緩蝕劑的選擇非常重要，電廠要對使用的藥劑開展針對性的動態(tài)模擬試驗，確定適合本廠水質(zhì)的最優(yōu)加藥量和控制指標。

2)在機組運行時要保證膠球系統(tǒng)的良好運行，防止黏泥等沉積的發(fā)生。

3)考慮循泵節(jié)能、端差控制和凝汽器系統(tǒng)阻垢的要求，機組運行時循環(huán)水流速應大于1.0 m/s。

4)凝汽器系統(tǒng)存在一定腐蝕，電廠可對凝汽器水室堵板采取陰極保護等防腐處理措施，防止發(fā)生電化學腐蝕；檢修停機時應將凝汽器的循環(huán)水放凈，保持凝汽器處于通風狀態(tài)，減緩停用腐蝕。

5)正常運行時要避免長時間不補水及短時間大量補水，以免造成循環(huán)水濃縮倍率過高、過低以及循環(huán)水堿度和pH值的波動，給系統(tǒng)防腐、防垢造成不利影響。

〔1〕國家能源局.火力發(fā)電廠機組大修化學檢查導則:DL/T 1115—2009〔S〕.北京:中國電力出版社，2009.

〔2〕祝歡，陳穎敏，寇利卿，等.循環(huán)冷卻水濃縮倍率對凝汽器管路的腐蝕和結(jié)垢趨勢〔J〕.電力環(huán)境保護，2009，25(4): 52-54.

〔3〕張振東，耿衛(wèi)眾.凝汽器腐蝕結(jié)垢性故障的診斷〔J〕.華電技術(shù)，2011，33(11):37-40.

〔4〕周本省.工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕與防護〔M〕.北京:化學工業(yè)出版社，1995.

〔5〕邵罡北，李東.300 MW機組空冷凝汽器結(jié)垢分析及處理〔J〕.山西電力，2013，179(2):52-55.

〔6〕中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.火力發(fā)電廠凝汽器化學清洗及成膜導則:DL/T957—2005〔S〕.北京:中國電力出版社，2005.

〔7〕徐敬瑋，姜國策.330 MW機組不銹鋼管凝汽器化學清洗〔J〕.清洗世界，2009，25(3):38-42.

600 MW unit's condenser severe scaling analysis

LIU Jinxiang1，YUAN Xinmin2，MA Jinchen1，ZHA Fanglin2，SHI Lei1
(1.Guizhou Qiandong Power Co.，Ltd，Qiandong 557702，China；
2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

A severe scaling problem of a 600MW subcritical unit's condenser stainless steel tubes was discovered during the overhaul.The appearance，mass and composition of the scale sample were detected.The possible reasons of the quality of raw water，the operation control of circulating water，the commission of rubber balls and the quality of scale inhibitor were analyzed. The investigation showed that the severe scaling was caused by scaling sensitive raw water，the bad operations on the scale inhibitor and the un-normal cleaning mode of rubber balls.

condenser；stainless steel tubes；scaling；scaling inhibitor

TK264.11

B

1008-0198(2017)01-0056-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.01.014

劉金祥(1971)，男，本科，湖南岳陽人，主要從事火力發(fā)電廠運行管理工作。

2016-05-13