汽轮机凝汽器结垢的原因及处理

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凝汽器设备是汽轮机组的一个重要组成部分，它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。

而凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。

凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，严重时直接影响机组发电负荷。因此保持凝汽器良好的运行工况，保证凝汽器的最有利真空；是发电厂节能的重要内容。

一、设备概况 

某厂两台12MW中温中压凝汽式汽轮发电机组，配套凝汽器参数如下：

型号：N-1000-7

型式：分列二道制表面式

冷却面积：1000m2

冷却水量：3000/h

水室内最大允许水压：0.34MPa

水阻：265kPa

净重：22.2t

运行重量：35.8t

冷却不锈钢管规格：20*0.7*4562mm

数量：3540根

材质：304

二、运行现状

汽轮机在运行中真空逐渐较低，真空值从-88kpa，逐渐下降至-77kpa，端差则从11℃上升至34℃，循环水供水温度<30℃，循环水量>6000m3/h，循环倍率大于60，循环水温度和流量完全满足运行要求。

长期真空较低运行，影响机组效率，真空若继续降低将威胁机组安全运行，为了保证机组在安全范围内运行，降低了发电机的负荷，最高带额定负荷的80%，这样严重影响了及机组效率。

三、存在的问题及原因分析

凝汽器真空度下降的主要特征：

1. 排汽温度升高；

2. 凝结水过冷度增加；

3. 真空表指示降低；

4. 凝汽器端差增大；

5. 机组出现振动；

6. 在调节汽门开度不变的情况下，汽轮机的负荷降低。

凝汽器真空度下降原因分析：

引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因大致可以分为外因和内因两种：

外因主要有循环水量中断或不足，循环水温升高，后轴封供汽中断，抽气器故障等；

内因主要有凝汽器满水（或水位升高），凝汽器结垢，传热恶化，凝汽器真空系统不严密，汽侧泄漏导致空气涌入等。

最常见的原因是凝汽器管内结垢引起，主要为生物粘泥垢和碳酸盐硬垢，部分为磷酸盐和硅酸盐硬垢。凝汽器结垢严重影响了冷凝效果，影响端差、真空度和发电量。

结垢缩短了凝汽器设备使用寿命和正常出力。如凝汽器管结垢达0.3mm，可影响汽轮机效率；超过0.5mm，可影响汽轮机出力，而腐蚀泄漏多由于循环水结垢而引起。结垢导致凝汽器工作效率大大降低，影响机组运行经济性和安全性。

从运行情况分析，判断是由凝汽器结垢引起；利用汽轮机检修机会，打开凝汽器人孔，查看凝汽器冷却水管，查看上部凝汽器冷却管结垢厚度大于1mm，下部逐渐减薄至0.5mm(原因是上部凝结蒸汽温度高，下部凝结的蒸汽温度已经降低），水的出口侧明显严重于入口侧。

引起汽轮机结垢的原因：

1. 发电凝汽器设计额定排汽负荷为50/h，现排汽负荷在58-64t/h，超负荷运行近20%。

2. 低压加热器根据锅炉要求退出运行，有~5t/h本应进入低压加热器蒸汽进入了凝汽器，进而造成凝汽器超负荷。

3. 因锅炉要求主汽压力不高于3.7MPa，送到汽轮机的蒸汽压力就只有3.2MPa，低于设计的额定压力3.42MPa，在额定负荷多消耗蒸汽2tVh，凝汽器负荷多增加2t/h。

4. 为完成发电量，机组负荷控制在12.5MW，比额定的12MW多消耗2tVh的汽量，凝汽器负荷多增加2t/h。

5. 以上各项增加的进汽量，进而影响凝汽器真空降低，在保证机组带负荷的要求下，进汽量相对也要增加，形成了逆性循环，也会造成端差上升。

6. 循环水质监督不到位，经常性的浊度和浓缩倍率升高。冷却塔工作环境差，水质浊度高、系统蒸发量大，浓缩快，排污量偏小。杀菌剂、阻垢分散剂加药量不够、源水硬度高等都会引起凝汽器冷却管结垢。

四、解决办法

凝汽器结垢清洗方法分为物理清洗和化学清洗。物理清洗通常采用四种方法：

1. 人工捅洗

它是采用捅条由人工对凝汽器管进行往复捅刷。以除掉管内的结垢，这样由于只是人工捅洗，只能清除软垢和少量的硬垢，清除不彻底，劳动强度大，无法达到令人满意的效果。而且对冷却水管的机械损伤较严重，而且没有除尽的老垢又作为晶核，加快了结垢速度；

2. 胶球清洗

它采用胶球系统与循环水系统并联的方式。需经常投入使用，而只能清除软垢，对结成的硬垢就不能起到作用。

3. 高压水喷射清洗

这种清洗效果较好，它采用高压力水喷射，通过被清洗设备的管道，能将管内污垢大部分去除。但劳动强度大、除垢率不高、清洗时间长，高压对凝汽器管的机械损伤严重。

4. 凝汽器结垢化学清洗

化学清洗的主要目的是去除凝汽器表面的碳酸钙垢，化学清洗凝汽器具有以下优点：

一、清除硬垢的效果好，化学清洗除垢率高，采用化学清洗能达到彻底去除污垢物的目的，其除垢均匀度一致，效果好。

二、清洗时间短。由于凝汽器铜管所结污垢物主要成分是碳酸盐和污泥，应用化学清洗方法，清洗时间短而且工艺简单。

综合评定后决定采用化学清洗法，化学清洗的具体方案是：

循环水系统清洗的主要过程：除垢处理→水置换→挂入固体药剂

化学清洗药剂用量：

注：以系统保有水量约2500m3估算。清洗过程中不排水、补水时需通知乙方

化学清洗操作控制：水池液位控制最低安全水位运行。

通过分批次投加清洗剂。加药点为系统的冷水池，以达到快速混合的目的。

清洗过程中检测浊度、钙硬、铁离子、PH指标，控制PH不低于4.5。每半小时监测一次PH，每小时监测一次浊度、钙硬，每二小时检测一次铁离子。

清洗终点：通过系统钙离子变化趋势判断终点。（钙离子不在上升持续1小时)进行系统适量换水，浊度控制在40NTU以下。

清洗时间预估24小时。换水量约2500方。

清洗过程监测数据：每2小时记录一次凝结器的端差及进出水水温变化。进出水温差增加至符合工艺要求。

在清洗过程中，监测凝结水水质，及时发现是否有渗漏现象，便于及时采取应急措施。

清洗剂投加到冷水池后，将标准挂片（分别挂不锈钢、碳钢和铜三种挂片）挂在冷水池中，清洗结束时，按规范检测腐蚀速率。

清洗到达终点即进行置换，置换方式为以最大能力边补工业水边排污，至系统浊度低于40NTU，总铁低于1ppm时，置换结束。

置换结束，对该系统进行阻垢剂（HL-101）的基础投加。基础投加量月300公斤，加入阻垢剂1小时候监测总磷，维持总磷在5-7mg/L之间，总磷低于5mg/L，进行补加。

五、技术要点总结

凝汽器循环水系统进行加药清洗，通过9小时的清洗，效果良好，达到了预期目标，凝汽器真空恢复至-85kpa以上。清洗前后运行参数如下表：

通过数据可看出，清洗后机组的效率显著提高，发电负荷提高，但机组进汽量反而下降，循环水温度可适当提高，减少了冷却风机的运行率，进而降低了电耗和冷却塔水量的消耗。

但还存在凝汽器端差超优异值8℃，经过调整，以降低至15℃以内。端差受真空和循环水温度影响，在循环水温一定可调的情况下，端差的大小可通过真空进行衡量；端差直接受真空影响，真空越高，端差越小，真空降低，端差升高。

结语

本文通过对系统的综合分析，提出的解决方法，达到了预期效果，从而使设备运行更加稳定，节能。

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编辑：嘉嘉