（中国华电集团有限公司宁夏公司 宁夏银川 750400）
摘要：热网加热器结垢堵塞造成换热性能下降，通过超高压旋转冲洗设备的探索和应用，成功解决了加热器结垢清洗的问题，恢复了设备的原有性能，保证了供热系统运行的安全可靠性。
关键词：超高压；城市集中供热；加热器；结垢
0前言
2018年11月1日，西北最大的火电企业——华电宁夏灵武发电有限公司热电联产供热改造项目正式投产应用，向银川市输送热源，可保证供热面积3770×104m2，，可提供供热热负荷1700MW。该项目使用了600MW直接空冷机组高背压供热、1000MW超超临界连通管抽汽、大温差、远距离管网等多项技术，为城市集中供热提供了稳定可靠的热源。
在系统运行中，通过运行参数对比，发现热网加热器换热性能下降，加热器汽侧压力不断升高，供热能力存在下降趋势，已影响到供热安全，主要原因为热网加热器结垢堵塞。本文将着重阐述热网加热器结垢堵塞冲洗过程。
1热网加热器设备简介
供热首站高温循环水系统设置6台管壳式热网加热器，为达到能源分级利用的目的，设置有3台12MW背压发电机组，排汽进入相应的热网加热器，每台背压机组对应2台热网加热器（见图1）。
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图1
热网加热器设计出水温度为130℃，循环水总流量为15600t/h，管束为TP316L焊管，管径φ19，管道长度8-8.5米，加热器为标准椭圆形封头，设置有检修人孔门，无端面大法兰，卧式固定管板式，换热管为直管，上下对分双流程结构，下部为进水侧，上部为出水侧。
2结垢堵塞异常情况
随着环境温度的降低，热网循环水温度、流量不断增大，监视#6热网加热器运行参数发现疏水温度、加热器汽侧压力不断升高，疏水调节阀开度不断减小，分析加热器换热管内部存在结垢堵塞，换热性能下降，对加热器进行隔离检修。
热网加热器隔离消压放水后，打开检修人孔门经对内部通风降温，进入加热器内部检查，发现管束自下而上堵塞情况不断恶化，使用高压水枪通水检查，部分管束已完全堵死不通水。
对热网加热器内部取垢样，进行成分分析，图2为元素分析结果（各元素均已氧化物形式表示）。从化验结果中，可以看出垢样中，钙元素最多，铁元素次之，其次是镁、硅等。在化验室进行定性分析中，加酸溶解过程中，产生大量气泡，分析垢样中的钙镁元素以碳酸盐形式存在；采用磁铁吸附，大量粉末垢样可以被吸附，分析垢样中的铁元素以四氧化三铁形式存在；其中部分酸不溶物为管道内未冲洗干净泥土类（以硅元素为主）。
从垢样的化验结果分析造成热网加热器堵塞的原因：
a.循环水由冷态变为热态的过程中，水中的钙镁离子被转化为了碳酸钙、碳酸镁，沉积在加热器的管束内。
b.循环水管道中的铁杂质，在加热过程中转化为了四氧化三铁，在循环水流经管径最细的加热器管束中时，一些大的颗粒被截留在管束中。
c.循环水管道中的一些泥土类杂物，由于管道未能冲洗干净，一些颗粒小的泥土通过了滤水器，被截留在管束中。
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图2
3超高压冲洗设备的应用
经对加热器内部结垢堵塞情况检查、垢样分析后，需对积垢清除保证换热性能，常规方案：（1）高压水冲洗，（2）酸洗。经调研，酸洗方案需保证管束在未完全堵塞的情况下，加酸洗药剂进行循环溶解剥离后清洗干净，但实际情况管束堵塞比较严重，酸洗循环效果差，且周期长，不能满足实际要求；经使用常规高压水冲洗设备，冲洗压力调至60MPa后，仅能对结垢较轻的下部管束冲洗疏通，上部结垢严重区域无法打通。
对类似情况调研加热器管束结垢疏通成功案例，有采用专用硬质钻头对结垢进行清除后再进行酸洗的方案，但适用于加热器端部为大法兰结构型式，对于本工程加热器无法实施。在工程陷入僵局状态时，在不断的探讨、试验和尝试后，超高压旋转冲洗方案应运而生。
方案一：超高压硬质旋转冲洗
在借鉴硬质专用钻头对清理积垢可行方案的基础上，技术人员设计制作了专用的水钻冲洗装置，其工作原理为加工与管束等长的钢管，外径比管束内径小2-3mm，并由压缩空气驱动可旋转，内部接高压水管，顶部配有喷头，硬质冲洗管对正管口，由工作人员推动向前加牵引力，钢管带动喷头旋转并在高压水的冲击下降结垢击碎剥离，达到冲洗目的，设备为最大280MPa的超高压冲洗装置。经工作人员不断调试，冲洗压力控制在170-190MPa之间，冲洗效果良好。
该方案很好的解决了结垢冲洗剥落的问题，为热网加热器结垢堵塞物理冲洗带来了曙光，但因其使用硬质冲洗管，其适用于封头为法兰结构加热器，对焊接式则仅能冲洗人孔门正对区域。
方案二：超高压软管冲洗
在方案一的基础上，工作人员打开思路，从市场上找到了φ12耐压280MPa的超高压冲洗软管，同时寻找到旋转推进超高压冲洗喷头，其工作原理为喷头共有5个出水孔，顶部1个，侧前2个，侧后2个，孔径约0.1mm，侧后的两个出水孔提供向前的推动力，带动软管及喷头向前牵引，侧前的两个出水孔提供旋转推动力，可使喷头高速旋转，起到水钻的效果，顶部一个孔可防止喷头顶死旋转受阻，5个冲洗口喷出的高压水对管壁的结垢进行高压冲击并击碎剥离；阀体将冲洗软管与喷头相连，并可保证喷头自由旋转，阀体上设置有两个冲洗口，可将冲洗后的碎物排出
通过反复的调试后，将冲洗压力调整至210-230MPa，冲洗效果良好，平均每根管束冲洗时间在1-2分钟内完成。
4冲洗注意事项
超高压冲洗因其高压力、低流量（约30L/min）、小口径，对管束内壁的损害较小，但在冲洗过程中不可长时间（15min以内）停留在管束某一部位，防止对管道局部造成冲刷损伤；冲洗过程中调整选择适合的冲洗压力，以软管推进无停留阻塞为事宜，但应留有安全裕度空间，防止冲洗设备在最大压力下长时间运行造成损坏；冲洗时如发现推进速度连续变缓，应停止设备对喷头及阀体进行检查，查看喷头是否存在堵塞、冲刷严重问题，旋转阀体活动灵活无卡涩点，并准备充足的备件进行更换。
5结束语
超高压旋转冲洗对热网加热器管束结垢方案的探索和应用过程中，得到了冲洗单位、设备厂家的大力支持和帮助，有效的解决了热网加热器堵塞造成的供热影响，保证了设备及系统运行的安全性和经济性，仅献上此文以供探讨。热网加热器的堵塞尤其是供热系统初次投运时在水质较差的情况下极易发生，因此要提前做好监督和预防，对水质及时跟踪，对运行参数做好分析判断，尽可能的避免出现堵塞情况。
致谢
中国华电集团有限公司宁夏公司
参考文献
[1]DL/T1151.22-2012《火力发电厂垢和腐蚀产物分析方法》
[2]GB151《换交换器》
[3]JB/T5862《汽轮机表面式给水加热器性能试验规程》
[4]GB150—2011《压力容器》
收稿日期：2019.1
作者简介
沈亭（1982年）,男,宁夏银川,本科学历,工程师，热能与动力工程；