汽輪機凝汽器結垢的原因及處理

禹明秀

(寶鋼集團八鋼公司能源中心 新疆 烏魯木齊 830000)

汽輪機凝汽器結垢的原因及處理

禹明秀

(寶鋼集團八鋼公司能源中心 新疆 烏魯木齊 830000)

介紹了汽輪機在運行中凝汽器結垢，造成工作效率下降的原因，分析結垢的原因，及處理的措施和方法。

汽輪機組；凝汽器；結垢；清洗

1 設備概況

凝汽器設備是汽輪機組的一個重要組成部分，它的工作性能直接影響整個汽輪機組的安全性、可靠性、穩定性和經濟性。而凝汽器真空度是汽輪機運行的重要指標，也是反映凝汽器綜合性能的一項主要考核指標。凝汽器的真空水平對汽輪發電機組的經濟性有著直接影響，嚴重時直接影響機組發電負荷。因此保持凝汽器良好的運行工況，保證凝汽器的最有利真空；是發電廠節能的重要內容。某廠兩臺12MW中溫中壓凝汽式汽輪發電機組，配套凝汽器參數如下：

型號：N-1000-7 型式：分列二道制表面式

冷卻面積1000m2 冷卻水量3000t/h

水室內最大允許水壓：0.34MPa 水阻：265kPa

凈重：22.2t 運行重量：35.8t

冷卻不銹鋼管規格：￠20*0.7*4562mm

數量：3540根 材質：304

2 運行現狀

汽輪機在運行中真空逐漸較低，真空值從-88kpa，逐漸下降至-77kpa，端差則從11℃上升至34℃，循環水供水溫度<30℃，循環水量>6000m3/h，循環倍率大于60，循環水溫度和流量完全滿足運行要求。長期真空較低運行，影響機組效率，真空若繼續降低將威脅機組安全運行，為了保證機組在安全范圍內運行，降低了發電機的負荷，最高帶額定負荷的80%，這樣嚴重影響了及機組效率。

3 存在的問題及原因分析

凝汽器真空度下降的主要特征：1、排汽溫度升高；2、凝結水過冷度增加；3、真空表指示降低；4、凝汽器端差增大；5、機組出現振動；6、在調節汽門開度不變的情況下，汽輪機的負荷降低。凝汽器真空度下降原因分析：引起汽輪機凝汽器真空度下降的原因大致可以分為外因和內因兩種：外因主要有循環水量中斷或不足，循環水溫升高，后軸封供汽中斷，抽氣器故障等；內因主要有凝汽器滿水(或水位升高)，凝汽器結垢，傳熱惡化，凝汽器真空系統不嚴密，汽側泄漏導致空氣涌入等。最常見的原因是凝汽器管內結垢引起，主要為生物粘泥垢和碳酸鹽硬垢，部分為磷酸鹽和硅酸鹽硬垢。凝汽器結垢嚴重影響了冷凝效果，影響端差、真空度和發電量。結垢縮短了凝汽器設備使用壽命和正常出力。如凝汽器管結垢達0.3mm，可影響汽輪機效率；超過0.5mm，可影響汽輪機出力，而腐蝕泄漏多由于循環水結垢而引起。結垢導致凝汽器工作效率大大降低，影響機組運行經濟性和安全性。

從運行情況分析，判斷是由凝汽器結垢引起；利用汽輪機檢修機會，打開凝汽器人孔，查看凝汽器冷卻水管，查看上部凝汽器冷卻管結垢厚度大于1mm，下部逐漸減薄至0.5mm(原因是上部凝結蒸汽溫度高，下部凝結的蒸汽溫度已經降低)，水的出口側明顯嚴重于入口側。

引起汽輪機結垢的原因：1、發電凝汽器設計額定排汽負荷為50t/h，現排汽負荷在58-64t/h，超負荷運行近20%。2、低壓加熱器根據鍋爐要求退出運行，有～5t/h本應進入低壓加熱器蒸汽進入了凝汽器，進而造成凝汽器超負荷。3、因鍋爐要求主汽壓力不高于3.7MPa，送到汽輪機的蒸汽壓力就只有3.2MPa，低于設計的額定壓力3.42MPa，在額定負荷多消耗蒸汽2t/h，凝汽器負荷多增加2t/h。4、為完成發電量，機組負荷控制在12.5MW，比額定的12MW多消耗2t/h的汽量，凝汽器負荷多增加2t/h。5、以上各項增加的進汽量，進而影響凝汽器真空降低，在保證機組帶負荷的要求下，進汽量相對也要增加，形成了逆性循環，也會造成端差上升。6、循環水質監督不到位，經常性的濁度和濃縮倍率升高。冷卻塔工作環境差，水質濁度高、系統蒸發量大，濃縮快，排污量偏小。殺菌劑、阻垢分散劑加藥量不夠、源水硬度高等都會引起凝汽器冷卻管結垢。

4 解決辦法

凝汽器結垢清洗方法分為物理清洗和化學清洗。物理清洗通常采用四種方法:

1、人工捅洗。它是采用捅條由人工對凝汽器管進行往復捅刷。以除掉管內的結垢，這樣由于只是人工捅洗，只能清除軟垢和少量的硬垢，清除不徹底，勞動強度大，無法達到令人滿意的效果。而且對冷卻水管的機械損傷較嚴重，而且沒有除盡的老垢又作為晶核，加快了結垢速度；

2、膠球清洗。它采用膠球系統與循環水系統并聯的方式。需經常投入使用，而只能清除軟垢，對結成的硬垢就不能起到作用。

3、高壓水噴射清洗。這種清洗效果較好，它采用高壓力水噴射，通過被清洗設備的管道，能將管內污垢大部分去除。但勞動強度大、除垢率不高、清洗時間長，高壓對凝汽器管的機械損傷嚴重。

4、凝汽器結垢化學清洗，化學清洗的主要目的是去除凝汽器表面的碳酸鈣垢，化學清洗凝汽器具有以下優點：一、清除硬垢的效果好，化學清洗除垢率高，采用化學清洗能達到徹底去除污垢物的目的，其除垢均勻度一致，效果好。二、清洗時間短。由于凝汽器銅管所結污垢物主要成分是碳酸鹽和污泥，應用化學清洗方法，清洗時間短而且工藝簡單。

綜合評定后決定采用化學清洗法，化學清洗的具體方案是：

循環水系統清洗的主要過程：除垢處理→水置換→掛入固體藥劑

化學清洗藥劑用量：

藥劑名稱規格型號藥劑用量kg酸洗緩蝕劑HL-403500清洗劑HL-6011200合計

注:以系統保有水量約2500m3估算。清洗過程中不排水、補水時需通知乙方

化學清洗操作控制:

水池液位控制最低安全水位運行。

通過分批次投加清洗劑。加藥點為系統的冷水池，以達到快速混合的目的。

清洗過程中檢測濁度、鈣硬、鐵離子、PH指標，控制PH不低于4.5。每半小時監測一次PH,每小時監測一次濁度、鈣硬，每二小時檢測一次鐵離子。

清洗終點：通過系統鈣離子變化趨勢判斷終點。(鈣離子不在上升持續1小時)進行系統適量換水，濁度控制在40NTU以下。

清洗時間預估24小時。換水量約2500方。

清洗過程監測數據：每2小時記錄一次凝結器的端差及進出水水溫變化。進出水溫差增加至符合工藝要求。

在清洗過程中，監測凝結水水質，及時發現是否有滲漏現象，便于及時采取應急措施。

清洗劑投加到冷水池后，將標準掛片(分別掛不銹鋼、碳鋼和銅三種掛片)掛在冷水池中，清洗結束時，按規范檢測腐蝕速率。

清洗到達終點即進行置換，置換方式為以最大能力邊補工業水邊排污，至系統濁度低于40NTU，總鐵低于1ppm時，置換結束。

置換結束，對該系統進行阻垢劑(HL-101)的基礎投加?；A投加量月300公斤，加入阻垢劑1小時候監測總磷，維持總磷在5-7mg/l之間，總磷低于5mg/l，進行補加。

5 技術要點總結

凝汽器循環水系統進行加藥清洗，通過9小時的清洗，效果良好，達到了預期目標，凝汽器真空恢復至-85kpa以上。清洗前后運行參數如下表：

日期負荷(MW)進汽量真空排汽溫度循環水供水溫度循環水回水溫度端差日發電量清洗前11．764-765718243447．2萬kwh清洗后12．758-854124291260萬kwh

通過數據可看出，清洗后機組的效率顯著提高，發電負荷提高，但機組進汽量反而下降，循環水溫度可適當提高，減少了冷卻風機的運行率，進而降低了電耗和冷卻塔水量的消耗。但還存在凝汽器端差超優異值8℃，經過調整，以降低至15℃以內。端差受真空和循環水溫度影響，在循環水溫一定可調的情況下，端差的大小可通過真空進行衡量；端差直接受真空影響，真空越高，端差越小，真空降低，端差升高。

6 結束語

本文通過對系統的綜合分析，提出的解決方法，達到了預期效果，從而使設備運行更加穩定，節能。

[1] 汽輪機葉片損壞原理分析，作者：孟凡玉

[2] 汽輪機葉片故障分析及診斷方法研究，作者：王秉仁

[3] 核動力汽輪機，作者：于瑞俠

禹明秀(1978.04-)，回族，新疆烏魯木齊人，助理工程師，新疆八一鋼鐵能源中心熱力分廠二鼓風。

TM311

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1672-5832(2017)12-0246-02