水泥余熱電廠凝汽器結垢化學清洗

　　1、余熱電廠凝汽器結垢及清洗方法論述

　　水泥余熱發(fā)電廠，在運行一至二年后，都會遇到凝汽器結垢，影響端差、真空度下降，造成發(fā)電量下降的問題。

　　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，如機組真空下降 1%，機組熱耗將要上升 0.6%～1%。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；是每個 發(fā)電廠節(jié)能的重要內(nèi)容。

　　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) ，凝汽器結垢或腐蝕，傳熱惡化，凝汽器水側泄漏，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，大幅浪費能源。凝汽器管泄漏將引起鍋爐機組各類水質(zhì)故障，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。

　　凝汽器結垢清洗方法分為物理清洗和化學清洗。物理清洗通常采用三種方法: 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。而且對銅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。

　　凝汽器銅管內(nèi)結水垢不僅會引起腐蝕，而且還會加重黃銅管的脫鋅和點蝕。在凝汽器清洗方法中的膠球、機動工具及高壓水射流清洗等的除垢率只能達到50-80%，由于銅管內(nèi)仍然結有殘余污垢物，殘余污垢可形成閉塞的局部濃縮區(qū)，銅管繼續(xù)遭受腐蝕。銅管結垢后，內(nèi)表面不光滑，在運行中促使結垢速度加快。而使用化學清洗時，除垢率大于97%，可以避免清洗后殘余污垢對銅管的腐蝕。有效防止銅管的機械損傷。

　　凝汽器結垢化學清洗，隨著清洗技術的不斷發(fā)展，得到了廣泛的應用。近十幾年來，隨著高效緩蝕劑的研制成功和廣泛應用，以及化學清洗監(jiān)控手段的進一步完善，化學清洗在我國各行各業(yè)已經(jīng)得到愈來愈廣泛的應用，用于凝汽器清洗時，具有清洗時間短、除污垢率高、勞動強度低、工藝簡單等優(yōu)點，而且可有效防止銅管的殘余污垢腐蝕。由于不了解化學清洗，人們對凝汽器銅管的化學清洗心存畏懼，害怕化學清洗會引起銅管的失效報廢，有部分電廠仍然采用機動工具等機械的方法清洗凝汽器，這種清洗方法最大的缺點是容易損傷銅管內(nèi)壁，并且銅管內(nèi)壁不同程度地存在機械劃痕的缺陷，在這些缺陷處容易產(chǎn)生腐蝕形成的裂紋核心，并不斷向內(nèi)部擴大，導致凝汽器銅管的破壞。如：某廠的凝汽器銅管出現(xiàn)結垢，由于當時對化學清洗凝汽器心存畏懼，因此，選擇機動工具和高壓水射流進行清洗，結果在清洗過程中損壞銅管9根，清洗完成后進行檢查，發(fā)現(xiàn)銅管上不僅有機械損傷的劃痕，而且銅管內(nèi)仍存有0.1～0.2mm水垢，經(jīng)過8個月的運行，出現(xiàn)了機組真空下降、出力低等現(xiàn)象，究其結垢的原因，是由于機動工具和高壓水射流清洗除垢率只有70%。與此對比，我們應用化學清洗，經(jīng)過清洗后的機組一直運行狀況良好，參數(shù)都基本達到銘牌出力，而且銅管無泄漏和殘余水垢。這一實例充分說明化學清洗可以有效地防止銅管的損傷，只要在凝汽器化學清洗過程中加強監(jiān)控，控制好清洗劑的濃度和溫度，添加優(yōu)質(zhì)適用的緩蝕劑，化學清洗是凝汽器銅管清洗的最有效方法。

　　通過近十年來在我公司在凝汽器、冷油器及換熱器的化學清洗實踐，證明化學清洗具有其他清洗手段無法比擬優(yōu)點。經(jīng)過化學清洗后的機組一直運行狀況良好，參數(shù)都基本達到銘牌出力，而且?guī)啄炅?，銅管也無泄漏和殘余水垢。

　　下表為化學清洗前后機組運行參數(shù)：

　　凝汽器化學清洗前、后運行情況

　　總結起來，化學清洗凝汽器具有以下優(yōu)點：一、清除硬垢的效果好，化學清洗除垢率可達97%，物理清洗除垢率只有70-80%。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。如：清洗一臺10MW的凝汽器，銅管水垢厚度1.5mm，只需要二天的時間就能夠徹底清除銅管內(nèi)的污垢。三、可以避免銅管殘余垢物的腐蝕，凝汽器銅管內(nèi)結水垢不僅會引起腐蝕，而且還會加重黃銅管的脫鋅和點蝕。在凝汽器清洗方法中的膠球、機動工具及高壓水射流清洗等的除垢率只能達到50-80%，由于凝汽器管內(nèi)仍然結有殘余污垢物，殘余污垢可形成閉塞的局部濃縮區(qū)，銅管繼續(xù)遭受腐蝕。銅管結垢后，內(nèi)表面不光滑，在運行中促使結垢速度加快。使用化學清洗時，除垢率大于97%，可以避免清洗后殘余污垢對銅管的腐蝕。四、有效防止銅管的機械損傷，采用機動工具等機械的方法清洗凝汽器，最大的缺點是容易損傷凝汽器管內(nèi)壁，并且銅管內(nèi)壁不同程度地存在機械劃痕的缺陷，在這些缺陷處容易產(chǎn)生腐蝕形成的裂紋核心，并不斷向內(nèi)部擴大，導致凝汽器銅管的破壞。五、對凝汽器設備腐蝕小，如果選擇正規(guī)的清洗公司，用戶對腐蝕這個問題不用擔心，我公司采用優(yōu)質(zhì)適用的金屬緩蝕劑和銅專用緩蝕劑，凝汽器清洗基本沒有腐蝕，根據(jù)南方水泥（河山）余熱電廠凝汽器黃銅管、寧波科環(huán)水泥余熱電廠和杭州美亞水泥余熱電廠凝汽器不銹鋼管清洗腐蝕監(jiān)測，腐蝕率大大低于國家化學清洗標準，達到基本無腐蝕。

　　凝汽器清洗時標準腐蝕試片（一型）清洗前后數(shù)據(jù)：

　　另據(jù)浙江省計量科學研究院對冷凝器清洗時，黃銅標準腐蝕試片的實時監(jiān)測，一型黃銅試片初始重量22.20504克，清洗結束后稱重22.20234克，基本無腐蝕。

　　2、凝汽器清洗工藝

　　凝汽器化學清洗是采用化學方式，對凝汽器管路表面的污垢進行化學反應清理去除的過程，因此過程控制相當嚴格?；瘜W清洗采用凝汽器和清洗泵、循環(huán)槽建立臨時循環(huán)的方式進行，藥劑投加于循環(huán)清洗槽中，主洗劑采用適合于凝汽器銅材質(zhì)或不銹鋼基本無腐蝕的水垢清洗劑，緩蝕劑采用國內(nèi)最優(yōu)秀的多用酸洗緩蝕劑和銅專用緩蝕劑。我公司將清洗時的設備防腐蝕保護措施，作為清洗工作的重中之重，采用多重金屬緩蝕技術，清洗時對設備安全，基本無腐蝕。從我公司清洗過的上千臺冷凝器、凝汽器等換熱設備的腐蝕監(jiān)測情況和設備運行情況看，對設備安全可靠，除垢徹底。據(jù)浙江省計量科學研究院清洗冷凝器現(xiàn)場測試，清洗時對設備基本無腐蝕。

　　凝汽器化學清洗，我公司形成了一套詳細的清洗除垢方案和多重防止腐蝕保護措施。清洗方案編制依據(jù)：中華人民共和國原化工部行業(yè)標準HG/T2387-2007《工業(yè)設備化學清洗質(zhì)量標準》，《火力發(fā)電廠凝汽器清洗及成膜導則》和業(yè)主方提供的有關凝汽器資料和數(shù)據(jù)。采用對凝汽器設備基本無腐蝕的粘泥剝離劑、緩蝕劑、促進劑、掩蔽劑、分散劑、表面活性劑等多種物質(zhì)組成的有機酸系列清洗劑的化學清洗方法。凝汽器銅管或不銹鋼管內(nèi)的生物粘泥軟垢、碳酸鹽硬垢基本能清除干凈，對設備也基本無腐蝕。

　　根據(jù)凝汽器清洗工程的需要建立臨時清洗系統(tǒng)，如圖：

　　在凝汽器進、出水管上關閉閥門，加裝盲板和進出法蘭，在兩側凝汽器水室最上部加裝50mm直徑的排氣管，以排除清洗時產(chǎn)生的大量氣體。

　　清洗流程為水沖洗→殺菌粘泥剝離清洗→緩蝕處理→酸洗除垢→中和鈍化→預膜→結束。

　　具體步驟：2.1、水沖洗，對附著率低的污垢進行水沖洗，并檢查系統(tǒng)泄漏情況。為防止清洗液因泄漏對汽側的侵蝕，在清洗前對汽側充以除鹽水至凝結器滿水位作緩沖。

　　2.2、凝汽器生物粘泥剝離清洗：在循環(huán)水系統(tǒng)加入GJ-1B殺菌粘泥剝離劑，其作用為殺滅凝汽器管內(nèi)中菌藻和分解生物粘泥軟垢，降低其對設備的附著力，同時加入滲透劑、助洗劑、分散劑，使清洗藥劑滲透到污垢內(nèi)部，并使剝離的粘泥污垢分散為小分子顆粒，懸浮于水中排出，避免二次沉積。

　　2.3、緩蝕處理：本公司采用的金屬緩蝕劑為國家發(fā)明三等獎和國家科技部重點推廣產(chǎn)品，在國內(nèi)外處于領先地位，清洗行業(yè)公認的名牌產(chǎn)品，其強酸（硫酸、硝酸、鹽酸）清洗緩蝕率達99。7%，對于滲氫以及Fe3+加速腐蝕均具有良好的抑制能力。酸洗時金屬不產(chǎn)生孔蝕。雖價格昂貴，但對設備腐蝕的保護方面效果很好，清洗水垢時對銅管等金屬基本無腐蝕。在除垢清洗時系統(tǒng)如是銅管凝汽器，還需加入銅的隱蔽劑、還原劑，防止"鍍銅"。雙重的緩蝕處理，確?；瘜W清洗對銅管的腐蝕影響降低到最低程度，根據(jù)我公司施工過的多家電廠凝汽器清洗時的腐蝕試片實時監(jiān)測顯示，對銅管和不銹鋼管基本無腐蝕。

　　2.4、除硬垢清洗：凝汽器化學清洗采用的GJ-凝汽器水垢清洗劑，對碳酸鹽垢的溶解非常有效，可用于有脫鋅腐蝕的凝汽器管溶垢清洗。目前是凝汽器和熱交換器溶垢清洗的首選安全清洗劑，再加上國內(nèi)最優(yōu)質(zhì)的緩蝕劑，因此清洗時，對設備的腐蝕率大大低于國家標準。加入水垢清洗劑和助洗劑、分散劑、循環(huán)清洗，利用清洗液與碳酸鹽垢進行化學反應，生成可溶性物質(zhì)將其除去。不銹鋼凝汽器不能用含有氯離子的清洗劑，注意除垢劑的類型及濃度。除垢清洗同時按凝汽器材質(zhì)放置黃銅或不銹鋼標準腐蝕試片，實時監(jiān)測腐蝕率。

　　2.5、除垢清洗結束后用水循環(huán)清洗，并用堿洗中和劑中和殘余的清洗酸液。酸洗后的金屬表面處于較高的活性狀態(tài)，通過中和鈍化的方法，可避免被清洗的金屬表面重新氧化返銹。

　　2.6、黃銅凝汽器需投加銅的專用預膜劑，黃銅管經(jīng)酸洗后自然氧化膜溶去，會產(chǎn)生嬰兒期腐蝕，耐蝕性差的管材將更加突出，因此，應和鍋爐化學清洗后的鈍化工序一樣，使用人工建立的保護膜，以安全度過嬰兒期。保護銅管金屬不再進行氧化反應。

　　3、凝汽器清洗施工程序和質(zhì)量監(jiān)控措施

　　施工程序：

　　3.1清除雜物：在進行清洗前，將系統(tǒng)內(nèi)的各種雜物清除干凈，以免在凝汽器除垢過程中堵塞排污管路。

　　3.2水沖洗及系統(tǒng)試壓：水沖洗及試壓的目的是除去系統(tǒng)中易脫落的疏松污垢。并在模擬清洗狀態(tài)下對臨時管線的泄漏情況進行檢查，以保證清洗過程的正常進行，當排水透明時，沖洗結束。

　　3.3投加藥劑：

　　藥劑                           工藝條件

　　GJ-1B殺菌粘泥剝離劑            常   溫

　　滲透劑、分散劑

　　金屬緩蝕劑

　　GJ-水垢清洗劑                   40℃或常溫

　　清洗促進劑

　　分散清洗劑

　　中和鈍化劑                       常   溫

　　測試項目：酸度 、堿度

　　標準腐蝕試片監(jiān)測腐蝕率

　　質(zhì)量監(jiān)控措施：

　　洗凈度：可采取打開凝汽器孔蓋目測的方法，查看清洗效果比較直觀，輔助于化學分析的方法，若溶液中酸度平衡時為清洗終點。洗凈率，除垢率大于90%，即被清洗凝汽器內(nèi)表面基本清潔，表面經(jīng)外觀檢查合格，真空度、端差正常。腐蝕率：被清洗金屬表面無局部腐蝕，標準腐蝕掛片均勻腐蝕速度應小于6g/m2·h

　　4．綜述

　　實踐證明，凝汽器化學清洗技術具有除垢效率高、清洗速度快，對金屬基體腐蝕小，在清洗完成后鈍化膜有后續(xù)保護設備作用。清洗產(chǎn)品不含有毒物質(zhì)，因此安全環(huán)保。凝汽器化學清洗的推廣應用為凝汽器安全高效運行提供了保證，是凝汽器清洗的首選手段。為保證凝汽器清洗質(zhì)量和設備安全，請選擇管理規(guī)范、技術可靠的清洗公司。

　　參考文獻：李德?！豆I(yè)清洗技術》

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