汽輪機主冷凝器在線沖洗效果檢查

蔣占禮，肖 其，張財勝，張天璽，姜 天

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

汽輪機主冷凝器在線沖洗效果檢查

蔣占禮，肖 其，張財勝，張天璽，姜 天

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

汽輪機主冷凝器換熱效果是否正常直接關系到汽輪機真空度（真空度=大氣壓強-絕對壓強）的高低。真空度過低，汽輪機運行不僅不安全而且效率低，經濟性差。如何解決主冷凝器換熱效果差，提高主冷凝器換熱量，增加汽輪機的工作效率呢。通過采用在線沖洗、酸洗的方式解決，并就其效果進行檢查。

主冷凝器真空度；反沖洗；酸洗；效果檢查

近幾年，寧夏石化公司合成氨一部部分壓縮機換熱器換熱能力下降，嚴重影響合成氨的高負荷安全生產。尤其是空氣壓縮機（4111-K1）和氮氣壓縮機（4111-K2）打氣能力影響最大。排除其他原因外，影響這兩個壓縮機打氣能力的關鍵因素是這兩個壓縮機的汽輪機的工作能力下降。造成這兩個汽輪機工作能力下降的主要因素是汽輪機主冷凝器換熱效果差，汽輪機真空惡化，壓縮機打氣能力下降。在2008年檢修中發現汽輪機（4111-K2T）主冷凝器（4111-K2E6）封頭被片狀物堵塞，管程（銅管）結垢嚴重。寧夏石化公司提出對主冷凝器進行沖洗以提高其換熱效果。

1 主冷凝器形成真空的過程及流程簡介

當高壓蒸汽吹動汽輪機葉片，帶動汽輪機運轉。為了能夠連續有效的形成這種蒸汽吹動汽輪機運轉，必須降低蒸汽過汽輪機葉片后的壓力，減少阻力，更大的發揮蒸汽動力。為此必須建立和維持給定有利的排汽壓力，而這就必須用大量的循環水冷卻排汽來建立真空。因此，真空是相對于大氣壓來說是低于大氣壓力，表示真空大小數值就是真空度（真空度=大氣壓強-絕對壓強）。那么建立真空的主要設備就是主冷凝器。

1.1 主冷凝器的工作原理

本廠采用的凝汽式汽輪機均采用表面式列管冷凝器使排汽凝結成水，從而獲得較低的蒸汽壓力。

在抽氣器和各管路無泄漏，CW水溫度和流量及主冷凝器熱井液位維持不變的情況下，氮壓機真空度持續偏低，按主冷凝器傳熱計算公式：

式中：Q-主冷凝器的熱負荷，kJ/h；KA-主冷凝器傳熱系數和面積的乘積，kJ/h·℃；T-排氣溫度，℃；△TM-主冷凝器的傳熱溫差，℃；D水、D汽-分別為蒸汽和冷卻水的消耗。

按照主冷凝器的傳熱計算公式，可以推導出主要是由于傳熱面積減小引起真空度值偏高，而引起面積減小的原因有以下兩個方面：（1）主冷凝器銅管結垢；（2）主冷凝器部分銅管堵塞。

恢復主冷凝器的換熱面積，增加其換熱量，需要對主冷凝器進行清除堵塞物，對管程進行除垢。

1.1.1 主冷凝器反沖洗措施 在2008年大檢修后4111-K2T運行正常，但經過兩個月的運行后，4111-K2T真空逐步下降，而此時CW水溫由23℃上漲至29℃，經分析是換熱器封頭堵塞所致，但仍在設計范圍內。

針對4111-K2E6主冷凝器封頭易受片狀物堵塞部分換熱管線的問題，合成氨一部在2010年12月一化肥冬季停車檢修期間，在4111-K2E6冷卻水入口加裝了過濾網，開始針對4111-K2E6進行反沖洗（見圖1）。

1.1.2 流程敘述 反沖洗是利用CW進口水沖洗新裝過濾器，從理論上說影響應該不大。

正常流程是：關閉：13閥、23閥、31閥、32閥；打開：33閥、34閥；11閥、12閥、21閥、22閥，CW 水通過進口過濾器進入主冷凝器。

反沖洗流程：打開13閥（23閥）,關閉12閥（22閥），再打開32閥（33閥），通過排放CW水，將雜物帶出進口過濾器。

反沖完，先關閉32閥（33閥），再打開12閥（22閥），最后關閉13閥（23閥）。

從以上沖洗過程可以看出新增加的進口過濾器過濾了水中雜物，再經過反沖洗后汽輪機主冷凝器冷卻效果明顯恢復。延長了主冷凝器檢修周期，增加了汽輪機長周期安全運行可靠度。

圖1 反沖洗流程示意圖

表1 4111-K2E6反沖洗前后參數對比

1.2 主冷凝器酸洗措施

酸洗就是將酸液用泵將其打入主冷凝器冷卻循環水中，形成酸性水，進行水垢洗滌。

從水垢的化學性質、設備的安全性考慮，必須控制酸液的濃度，防止設備腐蝕。在酸洗前要進行酸液腐蝕試驗。由于主冷凝器管程走CW水，因此酸液對銅管的安全性影響很大，而封頭和外殼都是鋼材，相對影響較小。因此要做好銅管的防腐蝕試驗。

1.2.1 化學清洗藥量以及pH控制 從2011.8.311:05分開始間歇性化學清洗開始，到2011.06.0416:00結束，共用要氨基磺酸116×25 kg（見表2）。

表2

1.2.2 掛片試驗

通過中化分析數據看，該氨基磺酸溶液對銅管的腐蝕性很微小。

1.2.3 空壓機酸洗前后工況比較（見表5）

1.2.4 酸洗總結

（1）效果分析，本次對空壓機進行為期一天的酸洗，使空壓機的真空度提高約7 KPa,起到了比較好的效果。酸洗后對比發現CW回水溫度東側下降4℃，西側出口溫度下降3℃。

表3 洗前實驗室掛片

表4 現場清洗掛片記錄（選擇15%濃度加藥）銅管面積18.6cm2

（2）酸度影響，通過對酸液pH值的觀察，在CW出口取樣處pH值基本保持在3.0左右，清洗效果明顯，出口銅管質量減量0.0002 g，樣品面積18.6 cm2，說明基本沒有腐蝕現象。清洗過程中保持實驗室和現場同時掛片，連續監測，說明15%的清洗液對相同材質銅管的腐蝕率較小，但對碳鋼的腐蝕率較大，從換熱器的結構來看，清洗安全，碳鋼結構的封頭、管板都有十分富裕的強度。

表5

表6

（3）對0104的影響，由于化學藥品全部進入0104 CW水管網，觀察0104 CW水的pH值由最初的8.78下降到清洗結束的8.66左右，清洗前后進行了CW水取樣對比，變化不大（見表6）。

結合清洗記錄以及趨勢圖可以得出，化學清洗起作用的時候是CW出口酸液pH值在3.0時對真空有比較明顯的作用。前后對比CW水溫持續上升，真空持續下降，最準清洗效果降低7 kPa，清洗效果很好，達到了預期的清洗效果。

2 結語

從汽輪機真空度持續惡化情況來看：CW水質不好、有雜物是主要原因。從施工作業成本角度考慮：空、氮壓機先進行在線反沖洗，若效果不理想，再考慮在線酸洗。故在實際生產中應該根據具體情況，應提倡最佳經濟真空度，并給出最佳的運行點，并以此來指導生產。

[1] 中國石油寧夏石化公司.一化肥合成氨裝置操作規程[G] .2009.

[2] 王樹仁.合成氨生產工（第一版）[M] .北京：化學工業出版社，2005.

[3] 陳敏恒.化工原理（第二版）[M] .北京：化學工業出版社，2000.

[4] 化工百科全書編輯委員會.化工百科全書[M] .北京：化學工業出版社，1996.

TQ440.5

A

1673-5285（2012）04-0103-03

2012－01-19