600MW 機(jī)組凝汽器結(jié)垢原因分析及處理

侯問喬 華能云南滇東能源有限責(zé)任公司

1凝汽器結(jié)垢原因分析

1.1 結(jié)垢情況

某電廠4 號(hào)600MW 號(hào)600MW 機(jī)組停機(jī)后，對(duì)凝汽器水側(cè)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)A 凝汽器A 側(cè)水室壁面及支撐、凝汽器換熱不銹鋼管及管板等與循環(huán)冷卻水接觸的部位都出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，垢厚度達(dá)0.4mm 左右，其它地方未見結(jié)垢，取樣分析垢樣中碳酸鈣含量為90.51%。

1.2 凝汽器結(jié)垢原因排查

1.2.1 循環(huán)水運(yùn)行指標(biāo)情況

該電廠循環(huán)水處理采用連續(xù)加緩蝕阻垢劑、加硫酸，定期加氯錠、加季銨鹽方式處理，主要指標(biāo)控制為硬度≤10mmol/L、全堿度≤8mmol/L、pH8.3 ～8.8、濃縮倍率3.0 ～3.8、總磷≤1mg/L。

1.2.1.1 藥劑情況

循環(huán)水緩蝕阻垢劑主要采用了陜西安得科技股份有限公司和濟(jì)寧新格瑞水處理有限公司的含膦阻垢劑，要求保證循環(huán)水濃縮倍率低于4.5 的情況機(jī)組長期運(yùn)行不發(fā)生結(jié)垢，超過4.5 時(shí)保證24h 內(nèi)不發(fā)生結(jié)垢。

1.2.1.2 循環(huán)水指標(biāo)情況

查閱近幾年的循環(huán)水運(yùn)行分析情況，查看報(bào)表發(fā)現(xiàn)循環(huán)水指標(biāo)異常情況主要3 個(gè)方面。①2013.4.15、2013.4.23、2013.05.27、2013.06.03、2013.06.17 檢測循環(huán)水總磷含量為0.07mg/L、0.06mg/L、0.12 mg/L、0.37 mg/L、0.22 mg/L，低于正常值，期間多次出現(xiàn)加藥泵故障、Y 型過濾器堵塞等情況。②2015.5 和2016.6 分別出現(xiàn)一次連續(xù)3d 循環(huán)水濃縮倍率高于3.8的情況，但均低于4.5。③4 號(hào)600MW 機(jī)組循環(huán)水指標(biāo)偶有濃縮倍率和總磷短時(shí)超標(biāo)情況。

1.2.2 4 號(hào)600MW 機(jī)組運(yùn)行期間膠球投入情況

從2016 ～2017 年膠球投入情況看，運(yùn)行人員均能夠按期投入膠球系統(tǒng)，但是收球率相對(duì)偏低，主要是膠球質(zhì)量較差，膠球不規(guī)則且較軟，彈性較差，其尺寸和外觀相差較大。檢查收球網(wǎng)沒有發(fā)現(xiàn)問題，其動(dòng)作靈活無卡澀，關(guān)閉嚴(yán)密，網(wǎng)間距無變化，收球管道和收球泵運(yùn)行正常。

1.2.3 4 號(hào)600MW 機(jī)組運(yùn)行期間端差變化情況

從運(yùn)行記錄統(tǒng)計(jì)的情況看，2015 年端差平均值1.25，2016 年端差平均值3.2，2017 年端差平均值3.0（2017 年只運(yùn)行3 個(gè)月）。

1.2.4 4 號(hào)600MW 機(jī)組運(yùn)行期間與其有關(guān)的參數(shù)

從與凝汽器端差有關(guān)的數(shù)據(jù)上看，凝汽器真空隨溫度變化較大，凝汽器冷卻效果變化不大，但是凝汽器的溫升相對(duì)較大，最高達(dá)13.5℃。

1.2.5 4 號(hào)600MW 機(jī)組運(yùn)行期間循環(huán)水泵運(yùn)行情況

4 號(hào)600MW 機(jī)組在2016 年4 月4 日至5月20 日之間循環(huán)水泵高低速搭配運(yùn)行，2016 年10 月至2017年間循環(huán)水泵長期用低速泵運(yùn)行。

1.2.6 其它問題

A 凝汽器與本體擴(kuò)容器相連，在啟停機(jī)過程中該處溫度較高，另外由于低壓缸排汽沿凝汽器壁下來，其靠近A 凝汽器A 側(cè)的溫度比A 凝汽器B 側(cè)的溫度要高，且該處為循環(huán)水出水端，導(dǎo)致管束溫度較高，因此A 凝汽器A 側(cè)循環(huán)水溫比A 凝汽器B 側(cè)高。

1.3 凝汽器結(jié)垢原因綜合分析

1.3.1 本次結(jié)垢過程比較緩慢

2014 ～2015 年間即已發(fā)現(xiàn)有輕微結(jié)垢情況。本次結(jié)垢主要出現(xiàn)在凝汽器熱負(fù)荷區(qū)（A 凝汽器A 側(cè)），且呈現(xiàn)之前已結(jié)垢的部位結(jié)垢逐漸加重、不結(jié)垢的部位仍不結(jié)垢的現(xiàn)象。通過水質(zhì)情況分析，如存在水質(zhì)異常造成結(jié)垢的可能，那么2013.3.3 ～2013.7.5 運(yùn)行區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的指標(biāo)異常情況可能性最大，其它年份的水質(zhì)指標(biāo)情況難以說明對(duì)凝汽器有造成結(jié)垢的可能。

1.3.2 膠球質(zhì)量較差

膠球清洗系統(tǒng)收球率較低，膠球損失較大，輕微結(jié)垢情況下自行清除效果較差，導(dǎo)致結(jié)垢加重。

1.3.3 端差平均值影響

2015 年端差平均值1.25,2016 年端差平均值3.2，2017 年端差平均值3.0（2017 年只運(yùn)行3 個(gè)月），說明凝汽器結(jié)垢在增長加重。

1.3.4 循環(huán)水泵長期低速運(yùn)行

因4 號(hào)600MW 機(jī)組循環(huán)水泵長期低速運(yùn)行，凝汽器循環(huán)水入口壓力較低，其在凝汽器內(nèi)的流速較慢，循環(huán)水流量較少，循環(huán)水溫升較大，在A 凝汽器循環(huán)水出口端容易造成積垢。

1.3.5 小結(jié)

綜上分析，循環(huán)水泵長期低速運(yùn)行，凝汽器循環(huán)水入口壓力較低，其在凝汽器內(nèi)的流速較慢，循環(huán)水流量較少，循環(huán)水溫升較大，在A 凝汽器循環(huán)水出口端容易造成積垢，同時(shí)膠球質(zhì)量較差，膠球清洗系統(tǒng)收球率偏低，輕微結(jié)垢情況下自行清除效果較差，導(dǎo)致4 號(hào)600MW 機(jī)組機(jī)凝汽器結(jié)垢進(jìn)一步加重。

2 解決辦法

為提高凝汽器的換熱效率，確保凝汽器的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)凝汽器水側(cè)用氨基磺酸(NH2SO3H)進(jìn)行化學(xué)清洗。

2.1 清洗設(shè)計(jì)及流程

將B 凝汽器左、右前水室人孔門用Ф377×9 臨時(shí)母管進(jìn)行連接，在A 凝汽器左、右后水室人孔門處分別接Ф377×9 臨時(shí)進(jìn)出水母管，結(jié)合A 凝汽器左前水室、B 凝汽器右后水室和A 凝汽器右前水室、B 凝汽器左后水室的正式聯(lián)絡(luò)管，使A 凝汽器左側(cè)、B 凝汽器右側(cè)、B 凝汽器左側(cè)、A 凝汽器右側(cè)形成一串聯(lián)回路。

提高清洗流速，清洗過程中采用2 臺(tái)泵同時(shí)參與循環(huán)，且臨時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可以進(jìn)行正反方向循環(huán)。正向循環(huán)時(shí)A 凝汽器右側(cè)、B 凝汽器左側(cè)水流方向與凝汽器運(yùn)行時(shí)水流方向一致；反向循環(huán)時(shí)A 凝汽器左側(cè)、B 凝汽器右側(cè)水流方向與凝汽器運(yùn)行時(shí)水流方向一致（機(jī)組正常運(yùn)行水流方向?yàn)椤癇 凝汽器右側(cè)→A凝汽器左側(cè)，B 凝汽器左側(cè)→A 凝汽器右側(cè)”）。

在B 凝汽器的左、右側(cè)循環(huán)水進(jìn)口管喉部格柵板處加裝臨時(shí)堵板，在A 凝汽器左、右側(cè)循環(huán)水出口隔離門與膠球清洗裝置收球網(wǎng)之間加裝臨時(shí)堵板進(jìn)行焊接隔離，以確保膠球收球網(wǎng)也能進(jìn)行化學(xué)清洗。

保證排氣管路暢通，有效排出化學(xué)清洗中產(chǎn)生的大量氣體，防止氣塞影響清洗效果，凝汽器8 個(gè)水室頂部的排氣門在排氣時(shí)直接排放至凝結(jié)水坑?；瘜W(xué)清洗系統(tǒng)見圖1。

2.2 凝汽器鋼管水側(cè)清洗效果

4 號(hào)600MW 機(jī)組凝汽器化學(xué)清洗結(jié)束后，對(duì)換熱管進(jìn)行檢查，管內(nèi)基本清洗干凈，無殘留物，除垢率98.6%；通過懸掛不銹鋼試環(huán)，測得平均腐蝕速率為0.0034g/（m2.h），腐蝕總量為0.1428g/m2（清洗時(shí)間按24h 計(jì)算）,均達(dá)到《火力發(fā)電廠凝汽器化學(xué)清洗及成膜導(dǎo)則》（DL/T 957-2017）中的要求。

2018 年5 月2 日4 號(hào)600MW 機(jī)組啟動(dòng)后，與之前同樣的負(fù)荷（360MW）,低速循泵運(yùn)行,循環(huán)水入口溫度在26.3℃時(shí)，凝汽器端差1.5℃，循環(huán)水溫升11.2℃，過冷度0.8℃，凝汽器平均真空-81kPa，凝汽器各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行良好。

3 預(yù)防凝汽器結(jié)垢的措施

3.1 控制好循環(huán)水水質(zhì)

加強(qiáng)循環(huán)水硬度（≤10mmol/L）、全堿度（≤8mmol/L）、pH 值（8.3 ～8.8）、濃縮倍率（3.0 ～3.8）、總磷（≤1mg/L）等指標(biāo)的取樣化驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)異常及時(shí)分析原因并進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)循環(huán)水濃縮倍率、機(jī)組負(fù)荷及時(shí)調(diào)整循環(huán)水排污量，原則上先開冷卻塔底部排污部分，再對(duì)冷卻塔側(cè)部排污流量進(jìn)行細(xì)調(diào)，控制好濃縮倍率在正常值范圍內(nèi)。將加藥管道改成由暗管道改走明管道，避免加藥管道漏,藥品未能及時(shí)加入循環(huán)水中而不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。

3.2 提高凝汽器清洗膠球收球率

改善膠球清洗裝置收球網(wǎng)的工作特性。根據(jù)機(jī)組凝汽器鋼管的設(shè)計(jì)內(nèi)徑及臟污程度，采用合適尺寸的膠球進(jìn)行鋼管清洗。及時(shí)將損壞的膠球分出并補(bǔ)足，重新投入膠球裝置運(yùn)行。

3.3 控制好循環(huán)水溫升

根據(jù)循環(huán)水溫升情況（≥13.5℃），保持高速循泵或雙循泵運(yùn)行。

4 結(jié)語

凝汽器結(jié)垢的原因一般主要由循環(huán)水質(zhì)、循環(huán)水流速、循環(huán)水膠球系統(tǒng)運(yùn)行異常等引起，因此機(jī)組日常運(yùn)行時(shí)要注意加強(qiáng)循環(huán)水水質(zhì)的監(jiān)測調(diào)整，并確保循環(huán)水膠球裝置正常投入運(yùn)行，保證其收球率在95%以上。同時(shí)，加強(qiáng)循環(huán)水端差、循環(huán)水溫升參數(shù)的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析原因并處理。由于氨基磺酸是中等強(qiáng)度的固體無機(jī)酸，具有不揮發(fā)、便于運(yùn)輸、性質(zhì)穩(wěn)定、水中溶解性能好的特點(diǎn)，對(duì)金屬的腐蝕性小，對(duì)鈣鎂垢清洗能力強(qiáng)，可徹底清除換熱管內(nèi)壁的結(jié)垢沉積物，對(duì)解決凝汽器嚴(yán)重結(jié)垢問題具有很好的推廣意義。