220MW機(jī)組凝汽器結(jié)垢的原因分析

江蘇華電通州熱電有限公司 江蘇 南通 226300

凝汽式汽輪機(jī)是現(xiàn)代火電廠廣泛采用的典型汽輪機(jī)。凝汽器設(shè)備是凝汽式汽輪機(jī)裝置的一個(gè)重要組成部分。它工作性能的好壞，直接影響到其理論及裝置的經(jīng)濟(jì)型和安全性。

凝器設(shè)備在其理論及裝置的熱力循環(huán)中起到冷源的作用，降低汽輪機(jī)排汽壓力和排汽溫度，可以提高循環(huán)熱效率，凝汽器冷卻塔表面的污臟或結(jié)垢，是凝汽器運(yùn)行中容易出現(xiàn)的問題。本文針對江蘇華電通州熱電有限公司機(jī)2凝汽器結(jié)垢的問題進(jìn)行了分析，提出了處理結(jié)垢問題的措施。

1 事情經(jīng)過

6月3日，1/2號(hào)機(jī)組啟動(dòng)后，機(jī)2凝汽器效率較差，相同供熱量、汽機(jī)負(fù)荷下，端差較機(jī)4凝汽器高0.8℃，循環(huán)水溫升高2.6℃，真空低2.8kPa，初步判斷凝汽器鋼管結(jié)垢，7月5日～7月7日，1/2號(hào)機(jī)組調(diào)停期間，機(jī)2凝汽器打開人孔門進(jìn)行檢查清洗。

機(jī)2凝汽器內(nèi)部檢查情況:1)抽檢部分凝汽器不銹鋼管，測量原始內(nèi)徑由24mm變窄至18mm，垢層厚度＞0.5mm，根據(jù)《火力發(fā)電廠機(jī)組大修化學(xué)檢查導(dǎo)則》(DL/T1115-2009)8.2結(jié)垢、積鹽評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，凝汽器管結(jié)垢評價(jià)三類；2)刮取部分垢樣觀察，垢樣堅(jiān)硬、呈灰白顆粒狀團(tuán)聚，垢樣經(jīng)電科院分析主要為鈣垢；3)凝汽器管出口、人孔門和水室內(nèi)壁均有結(jié)垢，結(jié)垢分布較為均勻；4)比較進(jìn)出水室結(jié)垢情況，凝汽器進(jìn)水室內(nèi)結(jié)垢較少，出水室結(jié)垢明顯增多。

凝汽器結(jié)垢嚴(yán)重，會(huì)降低蒸汽凝結(jié)傳熱系數(shù)，從而影響凝汽器真空，汽輪機(jī)汽耗增加；同時(shí)凝汽器的端差會(huì)增加，氣耗率也會(huì)增大；若啟動(dòng)備用循泵調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，則廠用電耗電量也會(huì)增大，都會(huì)影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 結(jié)垢機(jī)理

(1)因凝汽器出水室管簇布置較密及流程損失等原因，循環(huán)水流經(jīng)凝汽器出水室管簇時(shí)水溫逐漸升高、流速變緩，因凝汽器汽側(cè)高溫蒸汽不能被及時(shí)冷凝，所以凝汽器出水室管簇溫度較高。而鎂、鈣離子溶解度隨著溫度升高而降低，因此凝汽器出水室結(jié)垢比進(jìn)水室嚴(yán)重得多。

(2)在循環(huán)式冷卻系統(tǒng)中，由于冷卻水循環(huán)使用，不斷蒸發(fā)和濃縮，使含鹽量逐漸增加，濃縮倍率如經(jīng)常超標(biāo)，堿度、pH不斷上升，超過控制指標(biāo)濃縮倍率和堿度，導(dǎo)致重碳酸鹽不斷分解，碳酸鈣、碳酸鎂的濃度超過飽和極限濃度而沉淀，從而造成結(jié)垢。

(3)補(bǔ)充水中含有重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽及鈣離子、鎂離子等，一方面在冷卻器進(jìn)行熱交換過程中水因蒸發(fā)而產(chǎn)生損失，循環(huán)水中的鹽類被濃縮；另一方面循環(huán)水中溶解的重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2不穩(wěn)定，當(dāng)循環(huán)水與熱交換器表面接觸時(shí)一部分重碳酸鹽受熱分解，從而造成結(jié)垢。

(4)部分二氧化碳被空氣帶走，堿性物質(zhì)增多，pH值上升，若不對循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理，當(dāng)循環(huán)水濃縮超過飽和pH值時(shí)，碳酸鈣、碳酸鎂等處于過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出，沉積在傳熱表面從而結(jié)垢。

3 原因分析

(1)根據(jù)2018年全年循環(huán)水補(bǔ)充水情況，原水水質(zhì)隨著季節(jié)時(shí)間波動(dòng)很大，2018年10月份，循環(huán)水阻垢劑廠家根據(jù)公司循環(huán)水水質(zhì)情況，提供的動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

考慮到我廠原水實(shí)際情況，未完全按照動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)給出的參數(shù)進(jìn)行水質(zhì)控制，同時(shí)盲目認(rèn)為按照當(dāng)前循環(huán)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)控制，不會(huì)造成循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢，從而對循環(huán)水水質(zhì)控制長期不合格。

(2)考慮全年原水用量指標(biāo)偏緊，出于節(jié)水目的，減少冷卻塔排污量，控制較高的濃縮倍率，是造成凝汽器結(jié)垢的主要原因。

(3)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有加酸系統(tǒng)，但考慮安全等原因，一直未投用，堿度、pH偏高只能靠補(bǔ)水、排污調(diào)節(jié)。我廠循環(huán)水年平均pH在8.8-9.0，處于較高環(huán)境下，會(huì)影響阻垢劑使用藥效情況，降低阻垢效率，增加結(jié)垢可能。

(4)循環(huán)水系統(tǒng)缺少部分計(jì)量表計(jì)，無法精確統(tǒng)計(jì)循環(huán)水補(bǔ)水、排污以及循環(huán)總水量，影響到循環(huán)水加藥準(zhǔn)確性，不利于有效的循環(huán)水化學(xué)監(jiān)督。

(5)2019年6月起為雙機(jī)運(yùn)行，環(huán)境溫度高，蒸發(fā)損失量大。當(dāng)蒸發(fā)損失總量遠(yuǎn)大于換水總量，導(dǎo)致循環(huán)水濃縮倍率急劇上升，堿度硬度等指標(biāo)超過控制范圍，加劇凝汽器結(jié)垢產(chǎn)生。

4 處理措施

(1)增加循環(huán)水水質(zhì)的化驗(yàn)頻次，化驗(yàn)班每天化驗(yàn)一次(包括雙休日)，分析項(xiàng)目包括pH、鈣硬、總堿度、氯離子和濃縮倍率等數(shù)據(jù)。

(2)根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)報(bào)告和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)中控制指標(biāo)要求，調(diào)整2號(hào)、4號(hào)冷卻塔的排污量。同時(shí)關(guān)閉冷卻塔2和冷卻塔4的連通門，就地調(diào)整2號(hào)、4號(hào)冷卻塔補(bǔ)水門開度，保持補(bǔ)水量平衡，控制循環(huán)水水質(zhì)合格。

(3)進(jìn)行沉淀池出力試驗(yàn)，從300t/h提高至375t/h，同時(shí)保證沉淀池出水水質(zhì)合格穩(wěn)定。使得冷卻塔在增大排污量的情況下，能夠有足夠的水量進(jìn)行換水，保證冷卻塔水位在控制范圍內(nèi)。

(4)每月要求循環(huán)水阻垢劑廠家取水化驗(yàn)，根據(jù)分析報(bào)告，根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)整藥劑配方以及對應(yīng)加藥量，確保加藥的準(zhǔn)確性。

(5)循環(huán)水阻垢劑入廠驗(yàn)收項(xiàng)目中，按照技術(shù)協(xié)議要求對成分進(jìn)行化驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)是否發(fā)生結(jié)垢情況，判斷藥劑實(shí)用性。

5 總結(jié)

凝汽器結(jié)垢對凝汽器的性能影響較大，不僅使得汽機(jī)的端差增大，而且使得汽機(jī)的真空降低，排汽溫度升高，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。凝汽器結(jié)垢是各電廠經(jīng)常碰到的問題，并且也是難于徹底處理的一類問題，歸根結(jié)底需要提前做好預(yù)防措施以及日常化學(xué)監(jiān)督工作，必須在源頭進(jìn)行制止。

本文通過分析總結(jié)凝汽器結(jié)垢的形成機(jī)理，影響因素，提出有效的防垢、除垢方案。同時(shí)還需要注意循環(huán)水處理藥劑的選擇，正常運(yùn)行時(shí)補(bǔ)水量的控制，避免過大或者過小引起的濃縮倍率過高或者過低，給系統(tǒng)防腐防垢造成不利影響。