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(wěn)定性和經(jīng)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(fā)電機組的經(jīng)濟性有著直接影響，嚴重時直接影響機組發(fā)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(fā)電廠節(jié)能的重要內(nèi)容。某廠兩臺12MW中溫中壓凝汽式汽輪發(fā)電機組，配套凝汽器參數(shù)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(nèi)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(guī)格：￠20*0.7*4562mm

數(shù)量：3540根 材質(zhì)：304

2 運行現(xiàn)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(huán)水供水溫度<30℃，循環(huán)水量>6000m3/h，循環(huán)倍率大于60，循環(huán)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(xù)降低將威脅機組安全運行，為了保證機組在安全范圍內(nèi)運行，降低了發(fā)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(xiàn)振動；6、在調(diào)節(jié)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(nèi)因兩種：外因主要有循環(huán)水量中斷或不足，循環(huán)水溫升高，后軸封供汽中斷，抽氣器故障等；內(nèi)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(tǒng)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(nèi)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(fā)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(huán)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(jīng)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(jīng)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(fā)電凝汽器設計額定排汽負荷為50t/h，現(xiàn)排汽負荷在58-64t/h，超負荷運行近20%。2、低壓加熱器根據(jù)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(fā)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(huán)，也會造成端差上升。6、循環(huán)水質(zhì)監(jiān)督不到位，經(jīng)常性的濁度和濃縮倍率升高。冷卻塔工作環(huán)境差，水質(zhì)濁度高、系統(tǒng)蒸發(fā)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(nèi)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(tǒng)與循環(huán)水系統(tǒng)并聯(lián)的方式。需經(jīng)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(nèi)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(yōu)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(huán)水系統(tǒng)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(guī)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測一次PH,每小時監(jiān)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(tǒng)鈣離子變化趨勢判斷終點。(鈣離子不在上升持續(xù)1小時)進行系統(tǒng)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(jiān)測數(shù)據(jù)：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(jiān)測凝結水水質(zhì)，及時發(fā)現(xiàn)是否有滲漏現(xiàn)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(guī)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(yè)水邊排污，至系統(tǒng)濁度低于40NTU，總鐵低于1ppm時，置換結束。

置換結束，對該系統(tǒng)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(jiān)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(huán)水系統(tǒng)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(shù)如下表：

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

通過數(shù)據(jù)可看出，清洗后機組的效率顯著提高，發(fā)電負荷提高，但機組進汽量反而下降，循環(huán)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(yōu)異值8℃，經(jīng)過調(diào)整，以降低至15℃以內(nèi)。端差受真空和循環(huán)水溫度影響，在循環(huán)水溫一定可調(diào)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(tǒng)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(wěn)定，節(jié)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