蘇效奇

摘 要：循環(huán)水系統(tǒng)運行過程中因水溫的升高、鹽類的濃縮等原因會在換熱管道表面、冷卻塔填料、冷卻水管道等處結(jié)垢，造成機組冷端系統(tǒng)運行效率降低，影響機組能耗升高，采用在線化學清洗，可以有效清除循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢，提高冷端運行效率。

關(guān)鍵詞：結(jié)垢；在線；清洗

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0153-02

某公司300MW亞臨界機組為九十年代末期投產(chǎn)機組，設計循環(huán)水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，在運行過程中因水溫升高、鹽類濃縮等原因使換熱管道表面、冷卻塔填料、冷卻水管道等處結(jié)垢，造成冷端系統(tǒng)運行效率降低。

1 閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問題

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于水溫、流速、蒸發(fā)的影響，各種無機離子和有機物質(zhì)的濃縮，水中的低溶解度的鹽類（主要是碳酸鹽、磷酸鹽）會以垢的形式沉積在換熱器的表面和冷卻塔的填料上，且由于冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)、飛濺、泄漏和排污損失的影響，不但使系統(tǒng)補水量增大，還會因冷卻水直接與空氣接觸，溶解氧含量高、循環(huán)冷卻水水溫很適合菌藻類滋生、繁殖及快速生長，造成系統(tǒng)結(jié)垢、氧腐蝕、有害離子腐蝕和微生物腐蝕。

1.1 水垢析出降低傳熱效率

一般天然水中都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當其濃度達到飽和狀態(tài)時，或者經(jīng)過換熱器傳熱表面水溫升高時，會發(fā)生下列反應：

Ca（HCO3）2→CaCO3↓+CO2↑+H2O

冷卻水經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時，溶解在水中的游離CO2氣體逸出，這就促使上述反應向正反應方向進行，這樣CaCO3隨著循環(huán)水的流動沉淀附著在換熱器的傳熱表面，積累形成致密的碳酸鹽水垢，使傳熱表面的傳熱性能下降。

某公司300MW機組循環(huán)水補充水中硬度最高達7.8mmol/L，碳酸鹽硬度最高達6.0mmol/L，按照朗格里爾飽和指數(shù)（LSI），公司水質(zhì)穩(wěn)定性判定為結(jié)垢型水質(zhì)。循環(huán)水處理一直采用單一加阻垢劑的方法進行阻垢處理，但需要控制濃縮倍率低于2.0，否則極易引起循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢，尤其是夏季蒸發(fā)量大、補排水不及時時，更加劇了循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的形成。

1.2 設備腐蝕影響安全生產(chǎn)和縮短使用壽命

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，循環(huán)水管道為碳鋼材質(zhì)，凝汽器為不銹鋼管，四小換熱器換熱面材質(zhì)為銅材或為不銹鋼材質(zhì)。循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常會造成換熱面的腐蝕，腐蝕的原因主要是以下多種因素綜合造成的。

1.2.1 冷卻水中溶解氧引起的電化學腐蝕

閉式冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，含有溶氧的水在金屬表面會形成許多腐蝕微電池，微電池促使在陽極區(qū)的金屬不斷被溶解而被腐蝕。

1.2.2 有害離子的腐蝕

循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長而增加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會增加，加速碳鋼和不銹鋼的腐蝕。

1.2.3 微生物引起腐蝕

由于微生物排出的粘液與無機垢和泥沙雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，因金屬表面的沉淀物之間缺氧，一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當溫度為25～30℃時，繁殖更快，它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S，引起碳鋼腐蝕。

上述各種因素對碳鋼引起的腐蝕常使換熱器壁或換熱器官被腐蝕穿孔，形成滲漏，冷卻水滲入凝結(jié)水中，使水質(zhì)惡化，嚴重時必須停機處理。

1.3 微生物粘泥導致垢下腐蝕和換熱面污堵

冷卻水中的微生物由于水中營養(yǎng)成分的濃縮，水溫的升高和日光的照射，給細菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細菌分泌出粘液和藻類產(chǎn)生的粘性物質(zhì)就像粘合劑一樣，能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學沉淀物等粘附在一起，形成粘糊狀的沉淀物在換熱器的傳熱表面上，這種沉淀物稱為生物粘泥，俗稱“軟垢”。對設備產(chǎn)生腐蝕，降低了換熱效率。

2 某公司#3機組在線清洗實施情況介紹

在凝汽器或其他四小換熱器結(jié)垢后，傳統(tǒng)的清洗方法是外接水箱、連接系統(tǒng)、配制清洗液進行單獨的清洗，不但必須停機進行、工作量大，每次只能清洗單一設備，且酸洗廢液需要專業(yè)公司進行處理后才能排放，不能對整個循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔填料、凝汽器、四小換熱器等進行全面的清洗。為了解決整個循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢和可能存在的腐蝕問題，同時兼顧環(huán)保達標排放，減少外排廢水，某公司3、4號機組循環(huán)水系統(tǒng)無法完全隔離等原因，決定在3號機組單機運行時進行循環(huán)水系統(tǒng)在線化學清洗。

2.1 清洗藥劑的篩選和準備

本次化學清洗采用的清洗劑主要成份為98%的硫酸（選用硫酸的主要原因一是價格便宜，二凝汽器管材為304不銹鋼管，三是循環(huán)水排水要作為脫硫系統(tǒng)補充水，必須控制補水氯離子含量），用來調(diào)節(jié)循環(huán)水的PH值。輔助添加酸洗緩蝕劑為HS323MS，該緩蝕劑的主要成份由生物酶、有機膦、氨基磺酸等組成，HS323MS即有緩蝕作用又有預膜作用，與硫酸配合能在適當PH條件下非常溫和地、安全地消除系統(tǒng)中的污垢。

2.2 清洗前準備工作

清洗前，根據(jù)機組實際運行情況，對機組冷端參數(shù)進行記錄，以便對比清洗前后指標變化情況；對清洗機組循環(huán)水系統(tǒng)進行隔離；安排好清洗指揮人員、清洗人員和分析工，分析工倒班跟蹤分析監(jiān)測；對循環(huán)水主要項目在清洗前進行一次分析。分析項目有：PH、濁度、鈣離子、堿度、總鐵，作為清洗前的本底數(shù)據(jù)。

2.3 清洗過程的安全性

在調(diào)節(jié)pH進行化學清洗中，為預防清洗過度而導致管壁腐蝕穿孔爆管等現(xiàn)象的發(fā)生，在輔助添加的酸洗緩蝕劑HS323MS中，其中的生物酶能在金屬表面迅速形成保護膜，成膜速度在30秒內(nèi)，能有效抵抗pH降低對金屬管道的腐蝕，另在清洗過程中要嚴格控制鐵、銅離子、pH、Ca2+、濁度的測定，及時并嚴格執(zhí)行既定清洗方案，保證清洗過程的安全性。

2.4 清洗操作過程

首先將冷卻塔水池水位降低到最低水位，加藥系統(tǒng)運行正常，硫酸準備到位。輔助藥品投加完成后開始投加硫酸，投放位置在3號機循環(huán)水冷卻塔進水口處。

藥劑投加后循環(huán)水變渾濁，水中有可見白色懸浮小顆粒物，加完酸30分鐘后取樣檢測循環(huán)水的pH值，循環(huán)水pH值控制在5～6范圍，以pH值范圍來調(diào)整加硫酸速度和加酸量，pH值穩(wěn)定在控制范圍內(nèi)。每隔半小時測定一次循環(huán)水pH，每隔1小時測一次鈣離子、濁度。此階段控制在12～14小時，期間濁度4小時不再上升（經(jīng)2～3次分析）、pH變化不大、鈣硬穩(wěn)定在842mg/l，不再升高，冷卻塔填料基本露出本色后，通知運行加大排污，進行循環(huán)水置換，置換后繼續(xù)投加HS232酸洗緩蝕劑，即告酸洗過程結(jié)束，循環(huán)水系統(tǒng)恢復正常運行。

試驗前加裝腐蝕測試片，酸洗后計算平均腐蝕速率為1.7410g/m2·h，平均腐蝕總量為19.1510g/m2，均小于DL/T794-2012“火力發(fā)電廠鍋爐化學清洗導則”的要求。試驗過程數(shù)據(jù)如表1。

2.5 循環(huán)水系統(tǒng)在線清洗效果

（1）清洗結(jié)束后，填料在洗前洗后變化明顯，目視冷卻塔填料基本恢復原色，達到了清洗的目的。（2）同樣工況下，3號機凝汽器端差比清洗前下降2℃，凝汽器真空提高1kPa以上，降低煤耗3.2g/kWh左右。（3）對所有循環(huán)水冷卻的換熱器（如冷油器、閉冷水冷卻器、氫冷器等）、冷卻塔填料等進行清洗，改善了換熱效果，提高了經(jīng)濟效益。延長了冷卻塔填料的使用壽命，減少了更換冷卻塔填料的次數(shù)。（4）在線清洗減少了機組啟停次數(shù)，節(jié)約了啟動耗材，延長了熱力設備的使用壽命。

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