摘要：国家能源集团蚌埠发电有限公司#4机组小机凝汽器在运行中结垢导致机组效率下降、煤耗上升，原计划采用单侧隔离清洗，但由于小机凝汽器循环水进出口门内漏，无法隔离，所以采用化学试剂对凝汽器进行在线清洗。清洗后通过凝汽器的循环水量明显增大，真空度上升，经济效益显著。本论文为无法单侧隔离的凝汽器在线化学清洗除垢提供了参考。
关键词:凝汽器；化学清洗；真空
0.前言
国家能源集团蚌埠公司#4机组为2×660MW超超临界二次再热燃煤发电机组。锅炉给水泵采用一台小汽轮机驱动，小汽轮机为单出轴、单缸、反向双分流结构设计，型号WK63/71，额定输出功率21997kW。小汽轮机采用节流调节，从上向下排汽的结构，排汽出口进入小机凝汽器。小机凝汽器与主机凝汽器独立布置，以循环水为冷却介质，采用316L不锈钢管为冷却管材。
#4机组2018年06月开始投产运行，一年后小机凝汽器不锈钢管内由于结垢严重使不锈钢管传热效果越来越差，凝汽器端差逐步升高，小机真空度逐渐下降。2019年4月，因现场环境柳絮纷纷，进一步引起#4机小机凝汽器真空度严重下降，导致机组无法接待满负荷，严重影响了机组的安全性和经济性。在机组负荷 500MW，两台循环水泵运行的情况下，小机凝汽器背压达到14.7kPa，同比升高6kPa，已远远高于设计值。现场利用超声进行波流量测量，循环水流量约为3000t/h，较设计值减少近3000t/h，说明小机凝汽器钢管已出现严重堵塞现象。
1.不锈钢管结垢的原因及垢样分析
1.1小机凝汽器的主要参数:
有效冷却面积：3400m2、冷却水量：6200t/h；
凝汽器管束材料：TP316L；
凝汽器冷却管内流速：2.0 m/s；
凝汽器管束：Φ19×0.5 mm；
管束数量：7074根；
#4机从2018年6月投产，因循环水旁流石灰软化系统故障，循环水浓缩倍率长期维持在7左右，循环水中钙、镁离子一直超标运行。在高浓缩倍率情况下运行，极易导致凝汽器钢管结垢。同时#4机由于设计原因，小汽轮机汽源为主机第五级抽汽，抽汽温度为 460℃，比常规一次再热机组小汽轮机进汽温度高近100℃，当机组负荷低于400MW时，小机排汽温度在60℃-70℃，而循环水中的钙镁离子溶解度随温度升高而降低，加重小机凝汽器不锈钢管表面结垢。2019年5月，由于季节性柳絮纷飞进入循环水系统，从而在凝汽器形成粘附性极强的粘泥。此外由于小机凝汽器胶球系统故障，无法减缓凝汽器结垢。上述综合因素导致小机凝汽器结垢严重，严重影响机组的真空及端差，使凝汽器换热效率下降，机组能耗上升。
1.2垢样的成分
对小机凝汽器不锈钢管上部表面检查发现结垢呈灰色且坚硬，厚度为1-3mm。经化学人员取垢样用X射线荧光光谱分析发现（如图1-1），硬垢中含氧化钙48%、二氧化硅31%，其余为少量氧化铝、氧化铁、氧化镁。
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图1-1凝汽器结垢情况
2.化学清洗工艺
2.1清洗方案的确定
凝汽器清洗技术的研究主要为化学清洗和机械清洗两个方面[1]。因小机凝汽器循环水侧进出口门严重内漏，无法对小机凝汽器单侧隔离清洗，所以决定对小机凝汽器进行在线封闭式化学清洗。鉴于小机凝汽器钢管材质为 TP316L不锈钢，故选用氨基磺酸作为清洗介质。该清洗方案主要是利用氨基磺酸和结垢层进行化学反应来达到溶解的目的[2]。通过现场小型试验，确定最佳的清洗工艺：采用3%氨基磺酸、0.2～0.4%N-101缓蚀剂及适量消泡剂，通过小机胶球系统在小机凝汽器循环水侧打循环，温度50-55℃条件下酸洗12-16小时，此清洗工艺能使管内垢清洗干净，腐蚀速率极低。因循环水进出口门的内漏，所以在清洗过的过程中，需要不断化验清洗液的浓度，不断增加清洗药品维持浓度。
2.2化学清洗试剂及流程
2.2.1化学酸洗试剂
氨基磺酸：3%～6% 缓蚀剂：0.2～0.4%
消泡剂：适量 温度：45～55℃
2.2.2化学清洗流程
凝汽器分为A、B两侧，先关闭小机A（B）侧凝汽器循环水进回水隔离门，再对凝汽器分别进行清洗（如图2-1）。通过连接临时系统把A（B）侧凝汽器转向室放空气管道引至加药箱，用于排除凝汽器清洗时产生的气泡，同时对加药箱补充水源。加药箱内的氨基磺酸溶液通过加药泵注入胶球泵入口。整个系统在胶球泵的作用下，进行反复循环冲洗。
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图2-1凝汽器清洗流程图
清洗系统的临时设备
1.循环清洗泵：原小机胶球泵2台H=25m、Q=100t/h；
2.加药箱1个：5m3；
3.加药管：DN100/20米；
4.放空气至加药箱管道：DN50，20米；
5.加药泵1个：H=15m、Q=50t/h；
6.温度表1个：0～100℃；
3.化学清洗实施过程
3.1酸洗过程
向溶液箱内加入40公斤的缓蚀剂（两种缓蚀剂3:2配置），打入系统中循环，然后向配药箱加入配制的6%氨基磺酸溶液一箱，打入系统中，开始加酸应缓慢，以防化学反应太快致使排气不及造成系统憋压，及时打开排气门排气。维持温度50～60℃，并根据泡沫大小加入消泡剂和适量清洗助剂。清洗期间定期进行排气，必要时排气门一直敞开排气。
3.2酸洗期间化学监督
每0.5小时，化验酸浓度，当样管的垢已洗净，酸浓度1小时基本无变化且排气管1小时无气体排出，即可结束半侧酸洗，然后倒换系统清洗另半侧。酸洗中运行值班员加强对机组凝结水泵出口和省煤器进口水质指标：凝结水泵出口氢电导、凝结水泵出口Na+、省煤器进口氢电导、省煤器进口PH的监视，如发现指标异常上升，应立即终止化学清洗。
3.3废液排放
清洗结束后，停止胶球泵，开启小机凝汽器循环水侧出口电动门，将化学清洗废液随系统排入#4冷却水塔池，利用循环水旁流系统处理废液。
3.4临时系统拆除
清洗结束后，应及时进行检查、观察小机真空状态，并将临时系统拆除。
4.化学清洗注意事项
1.小机凝汽器进行隔离和恢复时，现场操作应缓慢，防止小机凝汽器因温度剧烈变化引起接口泄漏。
2.凝汽器酸洗后对胶球系统进行彻底冲洗，防止酸液积存在胶球系统，腐蚀管道，导致酸洗后胶球系统泄漏。
3.小机凝汽器酸洗恢复后，对小机凝结水质硬度、电导、二氧化硅、溶氧等指标进行化验，确认小机凝汽器钢管无泄漏。
5.清洗效果评价
#4号机小机凝汽器化学清洗后，循环水通流量大幅提升，凝汽器传热效率得到大大提高，小机运行时真空基本恢复2018年投产时状况。2019年9月利用机组调停机会打开小机凝汽器人孔门，发现清洗后凝器不锈钢管内表面清洁，除垢率大于95％（如图5-1），且在本次清洗中固定系统的阀门和管道没有受到损伤。根据表5-1可知在机组负荷500MW时，凝汽器酸洗前后循环水通流量增加了2613t/h，小机背压下降了6.5kpa。
图5-1凝汽器清洗后管壁情况
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表5-1小机凝汽器清洗前后参数比较
6.结束语
凝汽器严重结垢会影响冷凝效果，端差上升，真空度下降，从而影响机组出力，供电煤耗上升[3]。国家能源投资集团蚌埠公司对#4机组小机凝汽器在线成功的化学清洗不仅降低了机组的发电煤耗，极大的提高了机组热经济性，更重要的是在机组不停运的情况下，将凝汽器半边隔离进行化学清洗，不仅节省停机带来的较大经济损失，且时间短，见效快，效果好。
7.参考文献
[1] 蒋寻寒.凝汽器清洗技术及发展探讨 .江苏科技信息，2017（14）
[2] 王维桂.640MW机组凝汽器不锈钢管结垢分析和处理. 安徽电力，2013（6）
[3]钱锡琳.凝汽器不锈钢管的结构分析及综合治理.华电技术，2019（07）
作者：
1.张洪（1987-），男，重庆人，中级工程师，运行部值长，主要从事火力发电集控运行工作。