135MW機(jī)組凝汽器新型酸洗工藝

　　新疆某發(fā)電有限責(zé)任公司2×135 MW 機(jī)組凝汽器由上海電氣設(shè)備有限公司生產(chǎn)，2 號(hào)機(jī)組于2006 年10 月投產(chǎn)。在投產(chǎn)發(fā)電一段時(shí)間后，由于種種原因，凝汽器不銹鋼管內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題，經(jīng)檢查不銹鋼管結(jié)垢厚度為0.5~0.8 mm，凝汽器甲乙側(cè)上室出水側(cè)不銹鋼管壁均結(jié)有一層硬垢。對(duì)垢的分析結(jié)果表明，其主要為碳酸鈣垢及少量生物黏泥和硅酸鹽垢。2 號(hào)機(jī)組凝汽器不銹鋼管結(jié)垢嚴(yán)重，造成機(jī)組端差上升，效率下降，煤耗上升，導(dǎo)致資源的大量浪費(fèi)。此外，凝汽器不銹鋼管存在的垢下腐蝕也嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　為在最短時(shí)間內(nèi)使2 號(hào)機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，決定利用2 號(hào)機(jī)組停車小修期間，采用新型酸洗工藝，對(duì)2 號(hào)機(jī)組凝汽器甲、乙兩側(cè)進(jìn)行酸洗，清除管內(nèi)垢類物質(zhì)。

　　1 凝汽器技術(shù)參數(shù)及清洗范圍

　　根據(jù)凝汽器的結(jié)垢情況，確定酸洗范圍為甲、乙兩側(cè)凝汽器水側(cè)，及進(jìn)出水室和連通室內(nèi)壁。通過(guò)凝汽器設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算可得，凝汽器單側(cè)系統(tǒng)水容積為 80 m3(包括凝汽器水側(cè)、進(jìn)出水水室、連通室及凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口閥門前后管道)。2 號(hào)機(jī)組凝汽器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：凝汽器結(jié)構(gòu)，對(duì)分雙流程表面式;凝汽器主凝區(qū)管徑，D 25 mm×0.5 mm; 凝汽器空抽區(qū)管徑，D 25 mm×0.7 mm; 凝汽器管材質(zhì)，不銹鋼 TP316L;不銹鋼管根數(shù)，9 836 根(單側(cè));冷卻面積， 7 600 m2(單側(cè))。

　　2 化學(xué)清洗藥劑的選擇

　　2 號(hào)機(jī)組凝汽器換熱管材質(zhì)為不銹鋼TP316L，參照《火力發(fā)電廠凝汽器化學(xué)清洗及成膜導(dǎo)則》(DL/T 957—2005)〔1〕，對(duì)于不銹鋼TP316L 材質(zhì)凝汽器可選擇氨基磺酸和硝酸2 種清洗方法。由于現(xiàn)場(chǎng)凝汽器結(jié)垢嚴(yán)重，為使酸洗工作在最短時(shí)間內(nèi)完成，并保證酸洗腐蝕速率和除垢效果，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室酸洗腐蝕實(shí)驗(yàn)和除垢效果實(shí)驗(yàn)確定了酸洗所用藥劑。

　　2.1 酸洗腐蝕實(shí)驗(yàn)

　　選用碳鋼、不銹鋼2 種試片進(jìn)行酸洗腐蝕實(shí)驗(yàn)〔2〕，碳鋼試片材質(zhì)為A3(Q235A)，尺寸為50 mm× 25 mm ×2 mm，面積為28 cm2; 不銹鋼材質(zhì)為 1Cr18Ni9Ti，尺寸為50 mm×25 mm×2 mm，面積為 28 cm2。酸洗腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 1 所示。

　　2.2 酸洗除垢實(shí)驗(yàn)

　　采用2 號(hào)機(jī)組凝汽器產(chǎn)生的垢進(jìn)行酸洗除垢實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用5%硝酸+0.25%TS-151 緩蝕劑進(jìn)行清洗，除垢率可達(dá)95%以上。

　　根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定采用復(fù)合硝酸清洗劑作為酸洗藥劑，藥劑投加量為2.5%~5.0%硝酸+0.25%TS-151 緩蝕劑;清洗時(shí)間為6~8 h;清洗方式為動(dòng)態(tài)循環(huán)清洗。

　　3 新型酸洗工藝制定及流程

　　3.1 凝汽器常規(guī)清洗工藝介紹

　　《火力發(fā)電廠凝汽器化學(xué)清洗及成膜導(dǎo)則》(DL/T 957—2005)中明確了凝汽器常規(guī)酸洗工藝，其工藝在火力發(fā)電廠凝汽器酸洗工作中使用較為普遍，技術(shù)較為成熟。但該工藝存在一定的缺點(diǎn)：(1)清洗工作需配備獨(dú)立清洗泵及碳鋼管路系統(tǒng);(2)清洗管路焊接復(fù)雜，需在凝汽器進(jìn)出水室外壁臨時(shí)打孔后焊接安裝，清洗結(jié)束后還需將凝汽器復(fù)原;(3)需配備獨(dú)立大容積藥劑箱，配合清洗泵循環(huán)使用;(4)清洗過(guò)程造價(jià)較高，耗時(shí)長(zhǎng)。

　　3.2 新型酸洗工藝的制定

　　2 號(hào)機(jī)組凝汽器酸洗工作安排在機(jī)組小修期間，電力系統(tǒng)機(jī)組正常小修規(guī)定為14 d 左右，時(shí)間上不允許使用上述常規(guī)清洗方法。針對(duì)2 號(hào)機(jī)組凝汽器的自身結(jié)構(gòu)，結(jié)合其自身特點(diǎn)，經(jīng)與廠方技術(shù)人員探討商議，確定了2 號(hào)機(jī)組凝汽器清洗方案。

　　(1)關(guān)閉單側(cè)凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口閥門，使單側(cè)凝汽器成為一個(gè)密閉的容器，進(jìn)行單側(cè)循環(huán)清洗。

　　(2)利用凝汽器連通室上部排氣門作為清洗液進(jìn)口門，與加藥泵出水管線相連，清洗藥液利用加藥泵通過(guò)連通室上排氣門直接打入凝汽器內(nèi)部，同時(shí)打開上出水室上排氣門，作為酸洗排氣出口。

　　(3)利用單側(cè)凝汽器膠球泵作為酸洗循環(huán)泵，清洗時(shí)打開膠球泵，利用膠球泵使凝汽器內(nèi)藥液循環(huán)流動(dòng)，免去安裝獨(dú)立循環(huán)泵。

　　(4)以凝汽器進(jìn)水管排氣門作為取樣點(diǎn)，對(duì)藥液濃度和鈣離子濃度進(jìn)行分析，以分析結(jié)果判定清洗終點(diǎn)。

　　清洗循環(huán)流程示意如圖 1 所示。

　　4 清洗過(guò)程

　　4.1 人工清洗

　　2 號(hào)機(jī)組停機(jī)后，打開凝汽器人孔，進(jìn)入水室發(fā)現(xiàn)，凝汽器上下室約一半數(shù)量的管內(nèi)存有大量黑色黏泥，且較松軟，用手可輕輕扣出。為使酸洗達(dá)到良好的效果，決定先用人工清洗的辦法，清除凝汽器管內(nèi)壁上的黏泥，使管內(nèi)垢類完全暴露，保證與清洗液充分接觸，徹底清除結(jié)垢。

　　4.2 注水試漏

　　人工清洗結(jié)束后，對(duì)凝汽器進(jìn)行灌水試漏。因未對(duì)進(jìn)出水室出入口進(jìn)行封堵，所以檢查凝汽器的嚴(yán)密性十分重要。如進(jìn)出口閥門關(guān)閉不嚴(yán)，清洗過(guò)程中勢(shì)必會(huì)造成清洗液外漏，導(dǎo)致藥劑濃度不夠，清洗不徹底。如閥門關(guān)嚴(yán)后仍有水泄漏的情況出現(xiàn)，則需要計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)漏出水量的大小，以便清洗過(guò)程中補(bǔ)入和漏量等體積的藥液，保持清洗過(guò)程中清洗液液位恒定。

　　打開凝汽器上室出水側(cè)人孔，向凝汽器中注水，使水位達(dá)到人孔位置以下，觀察水室液位變化情況，當(dāng)液位基本維持不變后，可確定凝汽器內(nèi)部不漏。實(shí)際測(cè)量中，閥門關(guān)嚴(yán)后水室液位仍然下降，通過(guò)下降液位計(jì)算得知大約每30 min 凝汽器漏出水量為 400 L。

　　4.3 酸洗

　　酸洗過(guò)程為：

　　(1)凝汽器一側(cè)注水至上室出口人孔位置，關(guān)閉人孔，打開上出水室上排氣口進(jìn)行排氣。加入TS- 151 緩蝕劑，打開膠球泵進(jìn)行循環(huán)。

　　(2)循環(huán)均勻后，加入硝酸。加酸完畢后，繼續(xù)注水，直至上室出口排氣管有水排出，證明凝汽器內(nèi)部水位已滿。每30 min 補(bǔ)入400 L 藥液，以保證凝汽器中的液位不變。

　　(3)檢測(cè)酸洗液中的酸濃度及鈣離子濃度，當(dāng)其基本維持不變時(shí)，可判定酸洗結(jié)束。單次循環(huán)酸洗約 6~8 h。

　　(4)酸洗結(jié)束后，打開循環(huán)水進(jìn)出口閥門，啟動(dòng)循環(huán)水循環(huán)泵，對(duì)凝汽器殘留酸液進(jìn)行清洗，循環(huán)約 2 h 后，酸液直接排入循環(huán)塔池中。排空凝汽器進(jìn)出水室存水，打開人孔進(jìn)行檢查。

　　4.4 酸洗過(guò)程中酸洗液鈣離子、酸濃度的變化

　　甲、乙兩側(cè)酸洗過(guò)程中酸洗液中的鈣離子變化如圖 2 所示。

　　甲、乙兩側(cè)酸洗過(guò)程中酸洗液中的酸濃度變化如圖 3 所示。

　　從加酸時(shí)刻開始，即對(duì)凝汽器甲、乙兩側(cè)酸洗液中的鈣和酸濃度進(jìn)行檢測(cè)，以此對(duì)清洗終點(diǎn)進(jìn)行判斷。硝酸利用加酸泵，從凝汽器連通室上排氣器口連續(xù)打入，加酸過(guò)程中開啟膠球泵，通過(guò)膠球泵循環(huán)使酸濃度逐漸均勻，凝汽器管內(nèi)垢類逐漸被溶解。

　　4.5 水槍沖洗及試漏

　　酸洗結(jié)束后，打開人孔，采用高壓水槍人工沖洗，對(duì)殘留在不銹鋼管內(nèi)的余垢進(jìn)行徹底清除。沖洗結(jié)束后，對(duì)凝汽器汽側(cè)灌水查漏，未發(fā)現(xiàn)不銹鋼管出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

　　5 清洗效果

　　清洗結(jié)束后，對(duì)清洗效果進(jìn)行了檢查，結(jié)果表明：甲、乙兩側(cè)上下進(jìn)出水室、不銹鋼換熱管內(nèi)及檔板目測(cè)無(wú)垢，與清洗前對(duì)比效果明顯。上下進(jìn)出水室底部有厚厚一層清洗后脫落下來(lái)的硬垢，進(jìn)出水室內(nèi)壁基本清洗干凈。

　　2 號(hào)機(jī)組開車發(fā)電后，凝汽器端差由洗前的 11 ℃下降到5 ℃以下，經(jīng)計(jì)算，酸洗后可使機(jī)組煤耗降低3.6 g/(kW·h)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　根據(jù)電力行業(yè)凝汽器化學(xué)清洗標(biāo)準(zhǔn)〔1〕，對(duì)酸洗腐蝕速率進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，酸洗腐蝕速率為 0.221 g/(m2·h)，遠(yuǎn)小于腐蝕速率≤1 g/(m2·h)的指標(biāo)要求。

　　6 總結(jié)

　　(1)針對(duì)2 號(hào)機(jī)組凝汽器自身特點(diǎn)，利用現(xiàn)有管路及設(shè)備采用新型清洗工藝進(jìn)行循環(huán)清洗。清洗結(jié)果表明，清洗效果明顯，且清洗費(fèi)用相對(duì)于常規(guī)凝汽器清洗方法節(jié)省20%，為廠家節(jié)約了資金。

　　(2)本次清洗所用方法在國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠凝汽器清洗中，尚屬少數(shù)案例，其成功經(jīng)驗(yàn)，有利于此種快速便捷的清洗方法的廣泛推廣。