周 多，李 兵

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

330 MW機(jī)組鈦管凝汽器在線化學(xué)清洗研究

周 多，李 兵

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

某電廠330 MW機(jī)組鈦管凝汽器內(nèi)壁存在結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致凝汽器運(yùn)行真空度下降，端差升高，機(jī)組效率下降，煤耗上升，為此對(duì)機(jī)組凝汽器進(jìn)行不停機(jī)在線清洗。采用稀硫酸清洗介質(zhì)，進(jìn)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(dá)到95%，機(jī)組重新啟動(dòng)后，凝汽器端差降低，真空度上升，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

凝汽器；鈦管；化學(xué)清洗；硫酸

凝汽器是火電廠最重要的附屬設(shè)備之一，凝汽器冷卻水管結(jié)垢對(duì)整個(gè)電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性影響很大，其主要危害是降低汽輪發(fā)電機(jī)組的效率，影響汽輪發(fā)電機(jī)的出力，也將導(dǎo)致凝汽器管內(nèi)結(jié)垢和點(diǎn)腐蝕，一旦凝汽器管泄漏，會(huì)造成鍋爐給水水質(zhì)惡化［1］，引起鍋爐、水冷壁、過(guò)熱器等受熱面結(jié)垢。因此，當(dāng)凝汽器管存在嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，凝汽器端差升高到一定數(shù)值時(shí)，必須采用合理的除垢技術(shù)進(jìn)行凝汽器除垢。

目前，凝汽器清洗技術(shù)有：高壓水射流清洗、化學(xué)清洗、凝汽器膠球自動(dòng)清洗、凝汽器射彈清洗技術(shù)、超聲波除垢技術(shù)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(jī)組多發(fā)電、減少非計(jì)劃停機(jī)，在相同除垢效果條件下，采用在線清洗技術(shù)比離線清洗技術(shù)更佳。

1 清洗系統(tǒng)情況

某熱電廠新建工程裝機(jī)容量2×330 MW，1、2號(hào)機(jī)組于2009年12月投運(yùn)，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(bǔ)充水為污水處理廠二級(jí)排放水經(jīng)過(guò)回用水廠混凝、沉淀、過(guò)濾處理后送至電廠，在電廠內(nèi)進(jìn)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(bǔ)和循環(huán)水加阻垢劑聯(lián)合處理，設(shè)計(jì)濃縮倍率為3倍。

2臺(tái)機(jī)組投運(yùn)初期循環(huán)水系統(tǒng)均能達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，后因排污不暢、加藥設(shè)備缺陷等多種原因造成循環(huán)水濃縮倍率超標(biāo)，凝汽器運(yùn)行真空度下降，端差升高［3］，經(jīng)打開(kāi)凝汽器檢查，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)機(jī)組凝汽器管內(nèi)壁都發(fā)生結(jié)垢，影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)垢樣進(jìn)行化驗(yàn)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(duì)2臺(tái)機(jī)組凝汽器進(jìn)行化學(xué)清洗。1、2號(hào)凝汽器管內(nèi)垢成分分析見(jiàn)表1。

表1 垢成分分析結(jié)果%

由此可見(jiàn)，垢的主要成分為Ca、Mg。

2 化學(xué)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(wù)較重、不便安排停機(jī)等因素，結(jié)合垢成分分析，決定采用不停機(jī)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(rùn)濕劑等多種助劑的稀硫酸溶液。

為保證清洗成功，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)和腐蝕速率試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 一定pH值和清洗時(shí)間下的清洗流速和除垢率動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果

由表2可見(jiàn)，在一定pH值和清洗時(shí)間下，當(dāng)流速不小于0.35 m／s時(shí)，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(shí)間下的pH值和除垢率動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果

由表3可見(jiàn)，在一定清洗流速和清洗時(shí)間下，當(dāng)pH值小于2.5時(shí)，除垢率大于85%，考慮到經(jīng)濟(jì)成本和防止對(duì)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(huì)發(fā)生硫酸鈣在管內(nèi)的二次沉積，除垢率可達(dá)95%以上。

腐蝕速率試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)要求［4］。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定采用上述清洗配方進(jìn)行不停機(jī)在線清洗，清洗工藝分為除泥清洗和除垢清洗2個(gè)步驟進(jìn)行。

2.1 除泥清洗

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

2.2 除垢清洗

當(dāng)污泥清洗結(jié)束后，直接進(jìn)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(hào)機(jī)組凝汽器清洗前，關(guān)閉系統(tǒng)中1號(hào)機(jī)組與2號(hào)機(jī)組有關(guān)的聯(lián)絡(luò)門(mén)和反滲透設(shè)備聯(lián)絡(luò)門(mén)，使1號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)成為獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，防止含酸的循環(huán)水進(jìn)入2號(hào)機(jī)組系統(tǒng)中。清洗2號(hào)機(jī)組凝汽器時(shí)也采取同樣措施。1號(hào)機(jī)組不停機(jī)清洗工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 1號(hào)機(jī)組凝汽器不停機(jī)清洗工藝流程

3 化學(xué)清洗過(guò)程

1號(hào)機(jī)組凝汽器于2010年8月12日進(jìn)行在線化學(xué)清洗。清洗前機(jī)組負(fù)荷已降至約200 MW，同時(shí)把循環(huán)水塔盆水位降至較低，保持機(jī)組正常運(yùn)行方式，8：30開(kāi)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)緩蝕后，10：25將硫酸從方井中注入，加酸量控制以現(xiàn)場(chǎng)凝汽器入口取樣分析結(jié)果來(lái)決定，整個(gè)酸洗過(guò)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(shí)監(jiān)測(cè)凝汽器出入口循環(huán)水的硬度、鈣離子和氯離子等指標(biāo)。當(dāng)凝汽器出、入口取樣分析結(jié)果基本相同時(shí)，表示清洗已達(dá)終點(diǎn)。1號(hào)凝汽器8月12日10：25開(kāi)始加酸，至20：00出入口pH值和鈣離子達(dá)到平衡，共用93%的硫酸98 t。凝汽器化學(xué)清洗期間凝結(jié)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果均為正常值。

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

清洗結(jié)束后連續(xù)對(duì)循環(huán)水進(jìn)行排污和大量補(bǔ)水，并把循環(huán)水反滲透處理系統(tǒng)運(yùn)行方式改為從2號(hào)機(jī)組塔盆取水，向1號(hào)機(jī)組塔盆補(bǔ)水，監(jiān)測(cè)1號(hào)機(jī)組循環(huán)水pH值的上升趨勢(shì)，當(dāng)pH值上升到8以上時(shí)，輔助以加濃硫酸調(diào)節(jié)pH在7.8～8.0之間，最多不超過(guò)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(hào)機(jī)組凝汽器于2010年8月21日進(jìn)行在線化學(xué)清洗，清洗過(guò)程同1號(hào)凝汽器。2號(hào)凝汽器8月21日10：10開(kāi)始加酸清洗，至18：00左右出入口pH值和鈣離子達(dá)到平衡，共用93%硫酸76 t。

1、2號(hào)凝汽器清洗期間化學(xué)分析的pH值、鈣離子和清洗硬度的變化趨勢(shì)如圖2—7所示。

圖2 1號(hào)機(jī)組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口pH變化曲線

圖3 1號(hào)機(jī)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(hào)機(jī)組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口YD變化曲線

圖5 2號(hào)機(jī)組凝汽器清洗期間系統(tǒng)入出口pH變化曲線

圖6 2號(hào)機(jī)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(hào)機(jī)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(píng)價(jià)

1、2號(hào)機(jī)組凝汽器化學(xué)清洗后，8月24日打開(kāi)凝汽器半側(cè)進(jìn)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(wú)腐蝕、無(wú)過(guò)洗現(xiàn)象，除垢率均大于95%，達(dá)到優(yōu)良水平。清洗前后機(jī)組熱力參數(shù)比較見(jiàn)表4。

表4 1、2號(hào)凝汽器清洗效果

1號(hào)機(jī)組經(jīng)化學(xué)清洗后，凝汽器運(yùn)行端差約減小至5.1℃，基本恢復(fù)正常范圍（設(shè)計(jì)值5.6℃），同時(shí)凝汽器真空約升高5.2 kPa。按資料介紹，330 MW機(jī)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(fù)荷時(shí)每小時(shí)節(jié)約燃煤約6.2 t，每年按設(shè)計(jì)發(fā)電5 500 h計(jì)算，可節(jié)約燃煤約3.4萬(wàn)t。

2號(hào)機(jī)組經(jīng)化學(xué)清洗后，9月6日啟動(dòng)并網(wǎng)，凝汽器運(yùn)行端差約減小至2.2℃，基本恢復(fù)正常范圍（設(shè)計(jì)值5.6℃），同時(shí)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(shí)節(jié)約燃煤約5.5 t，每年按設(shè)計(jì)發(fā)電5 500 h計(jì)算，可節(jié)約燃煤約3.0萬(wàn)t，至此2臺(tái)機(jī)組化學(xué)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(duì)某電廠330 MW機(jī)組鈦管材質(zhì)的凝汽器冷卻水管結(jié)垢進(jìn)行不停機(jī)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(duì)1號(hào)、2號(hào)機(jī)凝汽器清洗取得了預(yù)期效果，清洗質(zhì)量?jī)?yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

b.清洗采用除泥清洗和除垢清洗2個(gè)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(dá)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(hào)機(jī)組凝汽器真空平均值升高5.2 kPa，2號(hào)機(jī)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(jī)凝汽器泄漏原因及對(duì)策［J］.東北電力技術(shù)，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(shù)及其選擇［J］.能源與節(jié)能，2012，13（3）：32－34.

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

［4］火力發(fā)電廠凝汽器化學(xué)清洗及成膜導(dǎo)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(xué)專業(yè)相關(guān)工作。

2016－09－16）