循環(huán)水在主機(jī)油換熱器中結(jié)垢原因分析

田 明

循環(huán)水在主機(jī)油換熱器中結(jié)垢原因分析

田 明

（邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054000）

某電廠在生產(chǎn)過程中用循環(huán)水作為主機(jī)油換熱器的冷卻水，設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后頻繁出現(xiàn)結(jié)垢問題，對(duì)循環(huán)水水質(zhì)、垢樣化學(xué)成分分別進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示循環(huán)水的硬度值偏高，垢樣中主要成分為碳酸鈣、硅酸鈣和二氧化硅。另外在換熱過程中循環(huán)水易產(chǎn)生有機(jī)物顆粒，加上主機(jī)油對(duì)油溫的要求，循環(huán)水流量不能過高，導(dǎo)致板式換熱器板間通道更容易堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)垢。

循環(huán)水；換熱器；結(jié)垢

某電廠裝有兩臺(tái)國產(chǎn)350 MW超臨界燃煤單抽供熱機(jī)組，配2臺(tái)1 166 t·h-1超臨界煤粉爐，機(jī)組采用二次循環(huán)水冷卻方式，年用水量約734.2萬m3，其中生產(chǎn)用水732.3萬m3全部使用污水處理廠的再生水，循環(huán)冷卻水補(bǔ)水全部采用污水廠排放的中水經(jīng)石灰處理后的出水。

1 主機(jī)油換熱器結(jié)垢

兩臺(tái)機(jī)組的主機(jī)油換熱器均為板式換熱器，所采用的冷卻水取自循環(huán)水水泵出口，水源為循環(huán)水。兩臺(tái)機(jī)組在2019年10月份啟動(dòng)后，主機(jī)油換熱器頻繁出現(xiàn)結(jié)垢問題。換熱器除結(jié)垢外還存在大量黏泥，影響主機(jī)油冷卻效果，造成板式換熱器頻繁拆卸清理，一方面使得設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作量激增，另一方面閥門頻繁開關(guān)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的嚴(yán)密性和安全性也會(huì)產(chǎn)生影響。

2 結(jié)垢原因分析

2.1 循環(huán)水水質(zhì)分析

對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水進(jìn)行采樣分析，結(jié)果如表1所示?？梢娧h(huán)水中可以生成沉淀的陽離子有Ca2+和Mg2+，但Ca2+含量約是Mg2+的6倍，初步判斷結(jié)垢物質(zhì)中主要以碳酸鈣為主。依據(jù)《火力發(fā)電廠再生水深度處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T 5483-2013）和《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T 3923-2007）中再生水回用于循環(huán)水的水質(zhì)要求[1]和表1所分析的循環(huán)水水質(zhì)情況看，兩臺(tái)機(jī)組所用的再生水的硬度、懸浮物、CODCr等關(guān)鍵指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。一般將循環(huán)水作為冷卻水主要是從節(jié)能減排等方面進(jìn)行考慮，盡量提高循環(huán)水的再利用率，而其冷卻效果如何因循環(huán)水水質(zhì)而異?？蓪?duì)循環(huán)水進(jìn)行再處理，降低循環(huán)水中的硬度，即Ca2+和Mg2+的含量，是有效降低循環(huán)水結(jié)垢的措施之一。

表1 2019年11月循環(huán)水水質(zhì)分析結(jié)果

2.2 垢樣化學(xué)成分分析

對(duì)主機(jī)油換熱器上的垢樣進(jìn)行采樣分析，結(jié)果如表2所示。從表2中垢樣分析結(jié)果看，垢樣中有機(jī)物含量占12.61%，無機(jī)鹽以鈣和硅為主，即垢樣主要是碳酸鈣、硅酸鈣和二氧化硅等[3]。2019年10月循環(huán)水濃縮倍率的變化如圖1所示，可見10月份循環(huán)水濃縮倍率的平均值為4.20，而對(duì)循環(huán)水濃縮倍率的控制指標(biāo)為3.5~4.5[4]，10月份濃縮倍率超過上限值8次，合格率僅為74.2%。濃縮倍率值偏高時(shí)可以減少再生水的補(bǔ)水量，降低水耗，但是增加了換熱器結(jié)垢的可能，并且冬季循環(huán)水的溫度較低，循環(huán)水中微溶物質(zhì)會(huì)大量析出，也是造成主機(jī)油換熱器結(jié)垢的原因之一。冬季循環(huán)水的蒸發(fā)量減少，建議少量補(bǔ)水使循環(huán)水濃縮倍率保持在較低值，同時(shí)增加循環(huán)水中緩釋阻垢劑的加入量，降低發(fā)生結(jié)垢的可能[5]。

表2 主機(jī)油換熱器垢樣分析結(jié)果

圖1 2019年10月循環(huán)水濃縮倍率變化圖

2.3 換熱器情況分析

某電廠兩臺(tái)機(jī)組主機(jī)油冷卻器采用的換熱器為板式換熱器，與管式換熱器相比，板式換熱器由于不同的波紋板相互倒置，構(gòu)成復(fù)雜的流道，使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)在維流動(dòng)，能在較低的雷諾數(shù)（一般 Re=50～200）產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認(rèn)為是管式換熱器的3～5倍[6]。但由于板片間通道很窄，一般只有2～5 mm，當(dāng)換熱介質(zhì)有較大顆粒時(shí)，容易堵塞板間通道[7]。

定州電廠二期之前也采用再生水循環(huán)水作為主機(jī)油冷卻器的換熱介質(zhì)，后因污堵結(jié)垢，切換為地表水，未再出現(xiàn)污堵結(jié)垢現(xiàn)象；沙河電廠采用地表水作為主機(jī)油冷卻器的換熱介質(zhì)，未出現(xiàn)污堵結(jié)垢現(xiàn)象。與地表水相比，處理過的再生水在換熱過程中更易產(chǎn)生有機(jī)物顆粒，造成板式換熱器板間通道堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)垢。

2.4 主機(jī)油溫度要求分析

根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行制度要求，汽輪機(jī)主機(jī)油需要控制在44~46 ℃之間[8]，因此板式換熱器內(nèi)冷卻水流量不能過高，以免油溫偏低，這也是造成板式換熱器板間通道易堵塞的原因之一。

3 結(jié)束語

某電廠主機(jī)油板式換熱器結(jié)垢原因主要是循環(huán)水在換熱過程中更易產(chǎn)生有機(jī)物顆粒，加上其濃縮倍率值和硬度較高，循環(huán)水流量不低，導(dǎo)致板式換熱器板間通道更容易堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)垢。在日常生產(chǎn)中可以通過降低循環(huán)水硬度和濃縮倍率值，預(yù)防在換熱器中結(jié)垢。建議更換冷卻水水源為其他水質(zhì)更好的水，如閉冷水、地下水、地表水等。在目前無法更換水源的情況下，建議定期對(duì)板式換熱器進(jìn)行停運(yùn)下的大流量沖洗，通過大流量形成紊流將板間通道內(nèi)的有機(jī)顆粒沖洗下來，有效降低板間通道堵塞，避免結(jié)垢。

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Cause Analysis of Circulating Water Fouling in Oil Heat Exchanger

（Xingtai Polytechnic College, Xingtai Hebei 054000, China）

In a power plant, the circulating water was used as the cooling water of the oil heat exchanger in the production process. After the equipment ran for a period of time, scaling problem frequently occurred. The circulating water quality and scale chemical composition were tested separately. The results showed that the hardness of the circulating water was high, and the main components in the scale sample were calcium carbonate, calcium silicate and silica. In addition, the circulating water was prone to produce organic particles, the circulating water flow was low to meet the requirement for the oil temperature, which caused the channel between the plates of the heat exchanger to be more easily blocked, and caused the scaling.

Circulating water; Heat exchanger; Scaling

2020-03-18

田明（1989-），男，工程師，碩士，河北省邢臺(tái)市人，2015年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，現(xiàn)從事電廠化學(xué)技術(shù)工作。

TK172

A

1004-0935（2020）07-0861-02