沿海電廠閉式水換熱器失效原因分析與防范對策

陳海濤

（國家電投集團協鑫濱海發電有限公司，江蘇 鹽城 224500）

某某電廠機組總容量為2*1050MW，采用海水開式循環冷卻。沿海電廠因其特殊的地理位置，均采用海水為冷源的開式循環系統。其開式水系統直接由循環水經電動濾水器過濾后提供，因海水的特性--易滋生微生物及貝殼類軟體生物，顧某某電廠在夏季海水溫度高時技藝發生開式水用戶換熱器管道堵塞，本文就主要分析這一現象并提出詳盡的解決辦法。

1 某某電廠廠閉式水系統簡介

某某電廠閉式水系統設置3臺閉式循環冷卻水泵，正常運行時1臺運行2臺備用。閉式水補水水源為凝結水或除鹽水（該公司一直使用除鹽水作為補水水源）。系統配置2臺管式鈦管熱交換器，正常情況下，一臺運行一臺備用，當海水溫度高時，可二臺同時運行。系統設有一只高位布置的膨脹水箱，起到對系統起到穩定壓力、消除流量波動和吸收水的熱膨脹等作用。配置的閉式水熱交換器由前水室、管束、筒體、后水室等組成。為了檢查清理設備內的垃圾、泥沙及管組堵塞等，在前、后水室端蓋上部設有檢查孔、排氣和放水門。

2 某某電廠閉式水主要用戶及溫度設定

某某電廠閉式水用戶除常規用戶定冷水、密封油、氫氣干燥器、主機及小機潤滑油、eH油、凝泵電機及凝泵軸承、低加疏水泵、前置泵、清潔水疏水泵、BCP泵、循環水泵、空預器、六大風機、6臺磨煤機等外，還供公用系統使用：6臺鍋爐房空壓機、6臺除灰空壓機、機組水氣集中取樣間。

該廠主要閉式水用戶溫度設定如下表。

表1 閉式水用戶溫度設定表

3 此次閉式水溫異常偏高事情經過及處理

迎峰度夏開始以來，閉式水溫度逐漸升高，且閉式水熱交換器海水側進回水電動門全開后，閉式水溫仍然無法得到明顯控制。尤其在7月31日中班，閉式水溫達到了最高限33.2℃且仍有上升趨勢。當日，隨著機組負荷由800MW逐步上升至900MW，2號機閉式水溫逐步上升至最高33.2℃，2號機閉式水冷卻器溫度控制閥已全關至0%，投運的2A閉式水熱交換器閉式水側、海水側電動門均已全開。隨著負荷的逐步增加，閉式水溫仍在上升且已不能滿足用戶使用。

通過對比1號機組可以發現，2號機組閉式水溫在相同工況下，閉式水溫比1號機高約2℃，閉式水熱交換器運行存在明顯異常。

表2 閉式水用戶溫度設定表

結合近期臺風“煙花”過境海水攜帶大量雜物且循環水滸苔集中爆發，海水內微生物、浮游生物大量滋生，綜合2號機組運行工況--2號機兩臺閉式水熱交換器未清洗過，運行人員猜測2A閉式水熱交換器換熱管道被異物堵塞（當時猜測堵塞物可能為滸苔或海水攜帶的雜物）。

18時58分，運行人員對2B閉式水熱交換器進行注水排氣后，就地手動操作2B閉式水熱交換器海水側回水門至20%開度，同時將2B閉式水熱交換器閉式水側進水電動門開至20%開度，在機組負荷未變的情況下閉式水溫逐步降低。后因此時機組負荷較高，且閉式水溫已能保障機組冷卻使用，為保障機組安全暫時維持此工況運行。投運2B閉式水熱交換器后效果如下圖顯示。

圖1 逐步投運2B閉式水熱交換器

從圖中可以看出，當時2B閉式水熱交換器海水側僅投入20%，且機組負荷仍在逐步上升，而閉式水溫得到了明顯降低。

22時45分，機組降負荷，運行人員將2號機閉式水完全切至2B閉式水熱交換器。運行人員對2A閉式水熱交換器進行注水排氣，現場排除了大量的空氣。在空氣排盡后將2A閉式水熱交換器投入備用狀態，同時通知檢修人員做好2A閉式水熱交換器內部檢修清理工作的準備。

8月2日，檢修人員辦理檢修工作票，打開2A閉式水熱交換器海水側人孔門后，可以發現海水側進口處滋生了大量貝殼類生物，且已堵塞住海水側換熱管束；同時在海水側進口腔室內壁上寄生了大量貝殼類生物，且吸附力極強，需要使用工具才能清理下來，緊靠閉式水運行時的水流沖刷無法使其掉落；而海水側出口處仍較為干凈。

4 2B閉式水熱交換器投入后效果

2B閉式水熱交換器投運后1、2號機相同負荷下閉式水溫對比如下列表格所示。

表3 2B閉式水熱交換器投入后使用效果

2B閉式水熱交換器投運前、后，2號機閉式水溫度變化對比如下圖所示。

圖2 2A閉式水熱交換器運行時閉式水運行工況

圖3 2A、2B閉式水熱交換器均投運時閉式運行工況

由圖5、圖6可直觀的看出2號機閉式水溫偏高問題得到了明顯的改善。且對比1號機相同工況下可見2號機閉式水冷卻效果得到了明顯提升，1、2號機閉式水溫差極小（甚至2號機冷卻效果更佳）。

5 閉式水熱交換器檢修后投運

2A閉式水熱交換器檢修后，在檢查無泄漏、同時試運正常后，應及時投入備用，保證機組安全運行。

具體投運步驟如下：關閉備用閉式水熱交換器開式水側出口門，打開備用閉式水熱交換器開式水側進口門，確認放水門已關閉，打開排空氣門，對備用閉式水熱交換器開式水側進行充分的注水排氣。（該廠循環水回水虹吸作用較強，運行中開式水側受虹吸影響，是無法排出連續氣體的）。待確認備用的閉式水熱交換器開式水側已排盡空氣，進、出口門開啟后，確認備用的閉式水熱交換器閉式水側進口門關閉，出口門開啟，對閉式水側進行注水放氣，放氣結束后緩慢開啟閉式水側進口門，關閉放氣門，投運閉式水側。保持兩臺閉式水熱交換器運行一段時間后，注意閉式水母管壓力、溫度變化，逐漸關閉原運行的閉式水熱交換器閉式水側進口門至全關。

6 此次閉式水溫度高直接原因

現在我們可以得出明確的結論，該電廠2號機組閉式水溫高直接原因為投運的2A閉式水熱交換器冷卻效果失效。

（1）此次2號機閉式水溫異常升高的直接原因為2A閉式水熱交換器海水進口側管束滋生大量貝殼類生物，堵塞住換熱管道，導致海水通流量大幅度降低，閉式水得不到充分的冷卻所致。

（2）2號機已連續在網運行近400天，且該電廠地處黃海灘涂，海水內攜帶有大量的泥沙。閉式水熱交換器運行時，其海水側通流大量海水，其攜帶的泥沙對閉式水熱交換器的管束、管束接口均帶來極大地磨損作用。在此次2號機2A閉式水熱交換器檢修期間，在2A閉式水熱交換器內發現多處磨損及腐蝕漏洞，極大地影響了閉式水系統的正常運行。

（3）該廠設置循環水在經過一臺電動濾水器過濾后，再為閉式水熱交換器提供冷卻水源。受限于電動濾水器濾網網眼大小，電動濾水器對海水攜帶的小顆粒泥沙過濾效果有限，同時電動濾水器無法將海水中攜帶的微生物種子、軟殼類動物卵等過濾干凈。這些動植物極易在后續的管道內部滋生，堵塞換熱管道。

（4）該廠采用開式循環，循環水直接由海水提供，循環水出水直接外排至大海。受保護海洋生物受限，避免造成海水污染，該廠在循環水前池處的循環水加藥方式為沖擊式加藥，該加藥方式對海水微生物等消殺效果有限。

7 關于同類型沿海電廠預防閉式水溫高相關措施

閉式水的安全運行直接影響機組的安全運行。沿海電廠，特別是黃海灣沿海區域建造的同類型電廠中，均存在閉式水熱交換器被動植物堵塞現場。根據該廠此次閉式水溫異常升高采取的方案，特提出以下幾點相關措施：

（1）改變化學加藥方式，事實證明該廠循環水加藥方式（沖擊式加藥）存在優化的需要。加藥量、加藥方式等需與化學專業溝通，尋找更合理的加藥方式，確保循環水內貝殼類生物無法存活。

（2）在迎峰度夏期間，定期切換閉式水熱交換器。定期切換的目的一是保證運行閉式水熱交換器不至于長時間滋生大量貝殼類生物，堵塞住換熱管道，同時能夠確保備用的閉式水熱交換器處于良好的備用中。

（3）將定期清理閉式水熱交換器工作作為檢修常規工作，確保閉式水熱交換器內不會再次發生微生物、雜物堵塞現象。

（4）改變閉式水熱交換器備用方式。在迎峰度夏期間，備用的閉式水熱交換器可將海水側定期隔離，并排放完內部存水，以確保微生物無法存活。少量微生物干枯后無吸附力，在海水側投運時可隨海水沖走。

（5）迎峰度夏前對開式水電動濾水器進行檢修。2號機開式水增壓泵進口濾網頻繁堵塞，其根本原因應為開式水電動濾水器過濾效果差。（該開式水電動濾水器自投產后尚未檢修過，內部濾網運行情況尚不可知，現懷疑其濾網存在損壞或濾網網目偏小。）

（6）閉式水溫超過35℃時，及時投運2組閉式水熱交換器，并啟動備用閉式水泵，確保機組安全運行。