關于汽輪機凝汽器運行過程中單側清洗的可行性分析

李孟想 曾林歡

摘 要：鋼鐵企業為了響應國家節能減排的號召，充分利用富余煤氣，企業都會配備燃氣鍋爐和汽輪機發電系統，達到節能減排的同時又能為企業創造效益。但長周期運行，汽輪機凝汽器必定會結垢，影響汽輪機效率，若停機清洗汽輪機凝汽器，必定會造成大量煤氣放散，本文針對鋼鐵企業在不停汽輪機進行在線單側清洗凝汽器進行可行性分析。

關鍵詞：鋼鐵企業；凝汽器；在線清洗

陽春新鋼鐵有限責任公司3x30MW N25-3.43/435型汽輪機是單缸、中溫中壓、沖動凝汽式汽輪機，額定功率25MW，最大功率30MW，其凝結器雙流程的結構采用開式循環冷卻水系統。雖然設備型號、廠家都是一樣的，但是三臺汽輪機的汽耗比確相差很大，尤其是1#汽輪機，1#汽輪機汽耗比比2#汽輪機汽耗比高出4 t/萬kw.h，比3#汽輪機汽耗比高出7 t/萬kw.h。

1存在的問題及原因分析

1.1 1#汽輪機汽耗比遠比2#和3#汽輪機汽耗比高：由于汽輪機凝汽器采用開式循環冷卻水系統，該系統中、冷卻水經循環水泵送入凝汽器，進行熱交換，被加熱的冷卻水經冷卻塔冷卻后，流入冷卻塔底部水池，再由循環水泵送入凝汽器循環使用。此系統的特點是：有 CO2 散失和鹽類濃縮，易產生結垢和腐蝕問題；水中有充足的溶解氧，有光照，再加上溫度適宜，有利于微生物的孽生；由于冷卻水在冷卻塔內洗滌 空氣，會增加粘泥的生成，結垢嚴重。尤其是在炎熱的夏季，大量的結垢導致凝結器換熱效率低下，影響機組的真空、凝汽器端 差等一系列參數，進而影響機組經濟性能，使公司的盈利能力大打 折扣。2009年投產到現在，未經過系統的清洗，其凝汽器換熱管內結垢嚴重，增多次申請停機化學清洗，由于清洗時間過長，生產緊張，只能通過每次短時間的停機對凝汽器內較大的雜質進行清除，未能做到清洗的目的。

1.2 沒有在線單側清洗的經驗，汽輪機負荷該如何控制：在不影響機組的安全運行的條件下，要實現汽輪機運行過程中對單側凝汽器進行清洗，汽輪發電機負荷控制在多少，沒有先例可以借鑒，可能會引發生產設備事故。

1.3大氣溫度對在線單側清洗影響較大：夏季汽輪機凝汽器冷卻水進水溫度最高達到35℃，凝汽器真空影響較大，若在夏季對凝汽器進行單側在線清洗，很難維持汽輪機凝汽器真空，亦或汽輪機負荷非常低，這主要跟陽春地區氣候有關。

2實現汽輪機凝汽器運行過程中單側清洗的對策

2.1加強對1#汽輪機運行參數的調整，穩定1#汽輪機汽耗比：今年三月份，車間制定了三臺發電機的負荷分配方案，就是針對1#汽輪機汽耗比高指定的：先帶滿3#汽輪機的負荷到25MW，然后到2#汽輪機的負荷帶到25MW，其次再加1#汽輪機的負荷，目的是為了穩定1#汽輪機的負荷在15MW-20MW，使其汽耗率維持在穩定的狀態，在圖1就能明顯看到，三月份過后1#汽輪機汽耗比維持在相對穩定的狀態。

2.2利用發電低谷時間段做凝汽器單側停水和負荷控制試驗：2018年8月1日凌晨，利用發電負荷低谷時，對更換的冷凝器進出口DN800蝶閥單側做停水嚴密性試驗，以及通過對1#汽輪發電機主控室密切聯系，來探索單側停凝汽器冷卻水時的負荷控制。通過單側停水試驗驗證了更換的冷凝器進出口DN800蝶閥符合在線清洗的條件，同時，單側停水時1#汽輪發電機負荷可以維持在8MW，真空能達到-90kpa，使汽輪機凝汽器運行過程中單側清洗成為可能。

2.3在線單側清洗適宜在春季和冬季進行：為了解決大氣溫度對汽輪機凝汽器在線單側清洗項目過程中對凝汽器真空的影響，經查陽春市位于廣東省西南部，地理坐標為北緯21°50′36″～22°41′01″，東經111°16′27″～112°09′22″。春季平均氣溫22℃，夏季平均氣溫30℃，秋季平均氣溫28℃，冬季平均氣溫20℃。汽輪機凝汽器在線單側清洗項目不適應在夏季和秋季實施，最好是在春季和冬季。盡管現在大氣氣候也會出現反常季節，但我們在2018年夏季做的凝汽器單側停水和負荷控制試驗，試驗得出：在夏季，汽輪機凝汽器運行過程中單側停冷卻水，發電機負荷維持在8MW，真空能達到-90kpa，仍可滿足汽輪機凝汽器在線單側清洗。

3經濟性分析

3.1物理清洗的經濟性：由于1#汽輪機凝汽器從投產到現在未經過系統的清洗，其凝汽器換熱管內結垢嚴重，增多次申請停機化學清洗，由于清洗時間過長，生產緊張，只能通過每次短時間的停機對凝汽器內較大的雜質進行清除，未能做到根本清洗結垢的目的。在2017年7月利用同步檢修時間對1#汽輪機凝汽器進行了物理清洗，目的是清洗冷卻塔填料層碎料，增大冷卻水流量，改善換熱效果，使得凝汽器真空升高 1kpa，清洗前后的汽耗比降低了0.78 t/萬kw.h，1#汽輪發電機每天按照48萬kw.h，汽耗比按照50.10 t/萬kw.h，電費按照0.50元/kw.h來計算，那么一天可創效=0.78 t/萬kw.h*48萬kw.h/50.10 t/萬kw.h*0.50元/kw.h=3736（元）。雖然物理清洗有一定的效果，但是凝汽器熱管內結垢未能徹底清洗，效果時效短且不明顯。從下圖1可以看出，除開11月份大氣降溫對1#汽輪發電機汽耗比的影響外，物理清洗的效果只能維持三個月左右的時間，隨后恢復到原先狀態。

3.2汽輪機凝汽器運行過程中單側清洗的經濟性：上面已經分析過物理性清洗的經濟性，若是實施汽輪機凝汽器運行過程中進行單側清洗，那么將增加比停機清洗所產生的發電量的經濟效益。汽輪機凝汽器共4900根換熱管，計劃單側清洗的時間為24小時，雙側清洗完需要48小時的 檢修時間。目前熱力車間三臺30MW汽輪機10月份每天的平均發電量162萬kw.h，若是在夏、秋季實施在線單側清洗，2#和3#汽輪機滿負荷（25MW）運行，1#汽輪機在進行單側清洗的過程中至少可以帶8MW的負荷，則夏、秋季實施在線單側清洗可多發電0.8萬/kw.h*48h=38.4萬/kw.h，多發的電可創效38.4萬/kw.h*0.5元=19.2（萬元）；若是在春、冬季實施在線單側清洗，2#和3#汽輪機滿負荷（25MW）運行，1#汽輪機在進行單側清洗的過程中至少可以帶10MW的負荷，則夏、秋季實施在線單側清洗可多發電1.0萬/kw.h*48h=48.0萬/kw.h，創效48.0萬/kw.h*0.5元=24.0（萬元），比夏季多創效4.8萬元。

由此可見，汽輪機凝汽器運行過程中單側清洗能夠適應目前高產能的生產節奏，減少因停機清洗造成大量的煤氣放散。所以汽輪機凝汽器運行過程中單側清洗是可行的、有效的方法，能夠為汽輪發電機長周期高效穩定運行提供技術支撐。

作者簡介：

李孟想，1988，性別：男；民族：漢；學歷：本科；職務：汽輪機工程師