火電廠循環(huán)水在線清洗技術(shù)的應(yīng)用

蘇效奇

摘 要：循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中因水溫的升高、鹽類的濃縮等原因會(huì)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(jī)組冷端系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，影響機(jī)組能耗升高，采用在線化學(xué)清洗，可以有效清除循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢，提高冷端運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：結(jié)垢；在線；清洗

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）32-0153-02

某公司300MW亞臨界機(jī)組為九十年代末期投產(chǎn)機(jī)組，設(shè)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，在運(yùn)行過(guò)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(yùn)行效率降低。

1 閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問(wèn)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(wú)機(jī)離子和有機(jī)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(huì)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(bǔ)水量增大，還會(huì)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(zhǎng)，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(dāng)其濃度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，或者經(jīng)過(guò)換熱器傳熱表面水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：

Ca（HCO3）2→CaCO3↓+CO2↑+H2O

冷卻水經(jīng)過(guò)冷卻塔向下噴淋時(shí)，溶解在水中的游離CO2氣體逸出，這就促使上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，這樣CaCO3隨著循環(huán)水的流動(dòng)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(jī)組循環(huán)水補(bǔ)充水中硬度最高達(dá)7.8mmol/L，碳酸鹽硬度最高達(dá)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(jìn)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(bǔ)排水不及時(shí)時(shí)，更加劇了循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的形成。

1.2 設(shè)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?yàn)椴讳P鋼材質(zhì)。循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)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(xué)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(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池促使在陽(yáng)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(guò)程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長(zhǎng)而增加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會(huì)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(wú)機(jī)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(dāng)溫度為25～30℃時(shí)，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(duì)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(yán)重時(shí)必須停機(jī)處理。

1.3 微生物粘泥導(dǎo)致垢下腐蝕和換熱面污堵

冷卻水中的微生物由于水中營(yíng)養(yǎng)成分的濃縮，水溫的升高和日光的照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)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(xué)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(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，降低了換熱效率。

2 某公司#3機(jī)組在線清洗實(shí)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(jìn)行單獨(dú)的清洗，不但必須停機(jī)進(jìn)行、工作量大，每次只能清洗單一設(shè)備，且酸洗廢液需要專業(yè)公司進(jìn)行處理后才能排放，不能對(duì)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔填料、凝汽器、四小換熱器等進(jìn)行全面的清洗。為了解決整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢和可能存在的腐蝕問(wèn)題，同時(shí)兼顧環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，減少外排廢水，某公司3、4號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)無(wú)法完全隔離等原因，決定在3號(hào)機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)在線化學(xué)清洗。

2.1 清洗藥劑的篩選和準(zhǔn)備

本次化學(xué)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(jià)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(bǔ)充水，必須控制補(bǔ)水氯離子含量），用來(lái)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(jī)膦、氨基磺酸等組成，HS323MS即有緩蝕作用又有預(yù)膜作用，與硫酸配合能在適當(dāng)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(zhǔn)備工作

清洗前，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)機(jī)組冷端參數(shù)進(jìn)行記錄，以便對(duì)比清洗前后指標(biāo)變化情況；對(duì)清洗機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)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(cè)；對(duì)循環(huán)水主要項(xiàng)目在清洗前進(jìn)行一次分析。分析項(xiàng)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(guò)程的安全性

在調(diào)節(jié)pH進(jìn)行化學(xué)清洗中，為預(yù)防清洗過(guò)度而導(dǎo)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(hù)膜，成膜速度在30秒內(nèi)，能有效抵抗pH降低對(duì)金屬管道的腐蝕，另在清洗過(guò)程中要嚴(yán)格控制鐵、銅離子、pH、Ca2+、濁度的測(cè)定，及時(shí)并嚴(yán)格執(zhí)行既定清洗方案，保證清洗過(guò)程的安全性。

2.4 清洗操作過(guò)程

首先將冷卻塔水池水位降低到最低水位，加藥系統(tǒng)運(yùn)行正常，硫酸準(zhǔn)備到位。輔助藥品投加完成后開(kāi)始投加硫酸，投放位置在3號(hào)機(jī)循環(huán)水冷卻塔進(jìn)水口處。

藥劑投加后循環(huán)水變渾濁，水中有可見(jiàn)白色懸浮小顆粒物，加完酸30分鐘后取樣檢測(cè)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(lái)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(shí)測(cè)定一次循環(huán)水pH，每隔1小時(shí)測(cè)一次鈣離子、濁度。此階段控制在12～14小時(shí)，期間濁度4小時(shí)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(yùn)行加大排污，進(jìn)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(guò)程結(jié)束，循環(huán)水系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

試驗(yàn)前加裝腐蝕測(cè)試片，酸洗后計(jì)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(xué)清洗導(dǎo)則”的要求。試驗(yàn)過(guò)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(fù)原色，達(dá)到了清洗的目的。（2）同樣工況下，3號(hào)機(jī)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(duì)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(jìn)行清洗，改善了換熱效果，提高了經(jīng)濟(jì)效益。延長(zhǎng)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(jī)組啟停次數(shù)，節(jié)約了啟動(dòng)耗材，延長(zhǎng)了熱力設(shè)備的使用壽命。

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