凝汽器铜管结垢与处理.pdf

5 6 江西石油化工 1 9 9 9年 汽 器 铜 管 结 垢 与 处 理 九 江 炼 油 股 份 有 限 责 任 公 司 丝!(3 3 2 0 0 4)摘要：针对 1 2 MW 汽轮机组固凝汽器铜菅姑垢造成真空下降，介绍凝汽器机械清洗与酸洗处理垃果 进行分析与探计。关 键 词 竺坚 竺 兰生 翌 堕 一 1 噜 是、，刖 昌 汽轮发电机凝汽器真空的高低直接影响到机组的 安全性与经济性。我厂两台 3 3 1 2 一 I 型汽轮机组是 上海汽轮机厂 1 9 7 8年生产，于 1 9 8 0 年投产运行。原配 套凝汽器均为 N一9 7 5 一I V 型，后由于铜管堵漏根数太 多，#2 凝汽器于 1 9 9 4年 l 0月整体更换为 N一975 一I 型凝汽器，#l 凝汽器于 1 9 9 5年 5 月全部更换新铜管。冷却水也于 1 9 9 6 年5月由原来的长江供水的开式循环 改为 循环水场供水的闭式循环，运行情况基本正常。但从 1 9 9 8年5 月起，发现两台凝汽器真空均下降，端差 增大，且 日 趋明显。经分析并查找原因，发现是由于铜 管内脏污、结垢引起的。先后对#1 凝汽器进行了机械 清洗和酸洗，消除了垢物 使其真空平均提高约2 5 3 K P a，较好地满足汽机安全经济运行。1 真空下降的原因#1、2凝汽器均为对分制双流程 回热 式凝 汽 I I 1 l l l I I I I 作 者 简 介 目 范光华 1971年生，助理 工程师。1993年毕业于江苏 化工学院。现就职于九江炼油 股份有限责任公司，从事热工 技术工作。收稿 日期：1 9 9 9 0 7 1 8 丁 、7 并 器，每 台有铜管 3 4 2 0根，管径 为 o 2 01，材质 为 HS n 7 0 一l，循环水 量较去 年略有增 加，每台约 为 3 4 】(】吨，J、时。从 1 9 9 8年 5月起，发现凝汽器真空 较去年同期下降 2 3 K P a，排汽温度上升 4 6 C 端差升高了 4 6 ，参数比较见表 1。随着气温和 冷却水温的升高，真空愈加恶化 严重影响机组满负 荷运行，给安全生产带来不利。为查找凝汽器真空下降的原因，对真 空系统严 密性、凝结水泵、汽轮机低压端轴封和射水抽气器工 作情况进行检查、分析，认为均不是影响真空的主要 原因。后根据凝汽器端差较大，且两台凝汽器真 空 同时下降等现象 判断真空下降是因为凝汽器铜管 内脏污、结垢所致。该型凝汽器为对分制，其内部装设垂直隔板，使 冷却水进口分成独立的两半，当铜管脏污时，汽轮机 可不停机进行机械清洗。在运行中停运#1 凝汽器 半边 开小盖检查铜管内表面清洁度。发现有近 1 5 铜管被塑料片、小石子和泥沙堵塞。铜管 内表面 结了一层薄的灰白色垢，表面较松软，用手能抠下，呈粉末状，紧贴管壁层较坚硬。积垢在换热面上附 加 r一层导热热阻，使凝汽器平均换热系数下降 2 0 -3 0，其有效的传热面积仅为清洁状态的 2 3，严 重影响换热效果，导致凝汽器真空下降。取垢样并进行分析，数据见表 2。从分析数据中可看出，C a O与 的含量所占 比重大，在铜管表面形成了钙垢与磷垢。其原 因是 循环水场进行水质处理过程 中，所选用 L N一1 2 0 水稳剂的主要成分是聚磷酸盐，在有水存在的情况 下，会有部分聚磷酸盐水解生成正磷酸盐。而正磷 酸盐 缓蚀 作 用 较小，且 易与 水 中的钙 离子 生成 凝，)一 维普资讯 http:/ 第 3期 凝汽器铜管结垢与处理()2 沉淀物 循环水中正磷含量为 2 5 3 5 mg I，几乎 占总磷量(5 7mg A)的 5 0，而且 扛1 凝汽器内水垢成分 中含有 2 3 4 的 P 2 O 5 垢，因此 可看出 L N一1 2 0水稳剂的稳定性较差，遇热易分解 为磷酸盐，并析出沉积。同时，循环水浓倍长时间控 制在 4 5之间运行 加速了垢的形成。表 1 同期参数比较 表 2 垢样分析数据表 S i O 2 C a O Mg O F e 2 2 P 2 q 域量 9 0 0 5 0 6 1 2 6 7 1 9 4 1 9 3 1 3 8 2 3 3 5 2 处理及效果 2 1 机械清洗及效果 6月 1 9日，分别停运#2凝汽器半边，用消防水 冲洗铜管。由于水压低、垢质硬，清洗效果甚激，真 空变化很小 7月 1 4日，#1 汽轮机停运 开凝汽器两进水侧 大盖，进行人工机械清洗。方法是：在细铜捧的顶头 装上一个较铜管内径大 1 r m 的橡胶头 由人工对 所有铜管逐一捅洗，最后用高压消防水 冲洗 所有 被堵塞的铜管均琉通，铜管内松垢基本消除。#1 机投入运行后，对凝汽器机械清洗前后在 相同工况下的参数作一比较，见表 3。表 3 机 械 清 洗 前 后 比 较 从表 3可看出，机组在基本相同的工况下，清洗 后凝汽器真空仅提高了 0 6 K P a，端差仅减小 l ，清洗的效果不明显。主要是机械捅洗对硬垢作用较 小，仍有大部分硬垢附在管壁，影响铜管换热效率。2 2 酸洗及效果 2 2 1 清洗剂的选择 由于上述机械清洗后没有达到预期的效果，仍 有大部分硬垢附在管壁，决定停运#l 汽轮机，对铜 管进行酸洗。酸洗中选择清洗剂是关键。通常采用无机酸和 有机溶剂配制，在配制清洗剂时既要考虑酸与垢反 应迅速、完全，而且要控制铜管的腐蚀。首先在静态 环境下对 H S n 7 0 1 铜管在各类酸性介质 中进行腐 蚀率潜茸，Hz S O 4、HF对铜腐蚀性强，磷酸、醋酸、草 酸为弱酸，与垢反应慢 故排除。最后经过对其经济 性、溶垢性进行综合分析后，选择 HC I、r-t NO 、氨基 磺酸进行挂片试验，(结果见表 4)筛选出r-t NO 。继 而进行腐蚀测试、溶垢性试验及动态模拟试验，确定 配制的清洗剂 由 7 5 浓度 的 r-t NO 和 L a n一8 2 6 缓蚀剂、0 5 的渗透剂、0 5 的表面活性剂组成。维普资讯 http:/ 5 8 江西石油化工 9 9 9正 HS n 7 0 一l 铜及 钢挂片在清洗剂 1 m s 流速状态 下的腐蚀率测定结果见表 5。表 4 铜挂片在各酸中的腐蚀情况 表 5 动态模拟实验挂片的腐蚀率 2 2 2 酸洗 过程及 控制 1 1 月 4日对#l 凝汽器进行酸洗，首先按清洗 示意图(见图 1)用。1 7 3管与酸洗泵站对接，并在凝 汽器顶部出水管上各安装一根 DN 8 0排气管及阀。清洗过程：先用工业水冲洗凝汽器至出出口澄清，再 进工业水人酸槽进行循环洗。先进行反循环清洗(关闭阀 e,g 清洗液沿酸槽 一f u-b一凝汽器 一a d c 一酸槽)，加入 0 5 的【丑 n一8 2 6循环均匀后，加入 HN 。考虑到 HN 对碳钢腐蚀性较强，尤 其对进出 口蝶阀的腐蚀，会导致关不严，故由预先选 定的 7 5 的 HN 浓度降为 6 左右，并同时加入 0 5 的渗透剂，0 5 表 面活性剂，安装 4只铜试 管。当反应减缓后，进行正循环(关闭阀 d、f，清洗 液沿酸槽 一g a 一凝汽器 _b e C 一酸槽)。化验 人员每 l 5分钟化验分析一次 H 浓度和溶液温度。4小时后 H 浓度 3 o分钟变化不足 0 4 后，终止 酸洗 碱中和排放 用工业水冲洗至出口p Hi-7。打 开凝汽器两侧大盖，用6 0 K g c r fi 2 的高压射瘴对水 室 及 铜 管 逐 一 冲 洗，均 见 金 属 本 色，酸 洗 结 j 毫 憾 2 2 3 酸洗结果分析 (1)清洗剂与污垢反应迅速有效 部分酸不溶 物，已随反应气掀下来，由高压射流冲掉。清洗后检 查铜管，表面清洁，基本无残留垢物 均见金属光泽(见图片 2)，清洗较为彻底。(2)铜及 A 3钢的腐蚀率低，未出现点蚀、局部腐蚀 现象清洗过程中铜试管的腐蚀平均为O 1 1 g m 2-h(国 标为 2 g m 2-h)，A 3钢腐蚀率6 g h(国标 为 1 0 g?h)。铜试管腐蚀率数据见表 6。图 1 凝 汽 器 清 洗 示 意 图 表 6 铜试管监测腐蚀率 2 2 4 清洗前后凝汽器运行情况比较#l 机投入运行后，对#1 凝汽器运行情况进行 了标定，并与清洗前后进行比较，见表 7。从表 7可以看出机组运行工况基本相同的情况 下，化学清洗后凝汽器真空提高了 2 2 3 2 KP a，端差下降了 7 8 。汽耗率也下降 了近 l K g K W h。酸洗效果明显，已达到预期 g l 的，汽轮机在较经 济的状况下运行。3 结论及建议(1)传统的机械捅洗对开式循环中铜管壁附着 的软垢、粘泥等污物的效果较为明显，但对闭式循环 铜管中的硬垢的作用较小。这种清洗方法需要的时 间较长、劳动强度大 且铜管内壁易遭到不同程度的 破坏，表面光洁度下降，增加垢的吸附力，此种清洗 方法对硬垢不宜采用。(2)酸洗效果明显，清洗液的配制十分重要，清 洗时要严格控制酸液浓度、温度和时间，以防腐蚀铜 管。酸洗不能完全清除污垢，但能通过反应、浸泡，(下接第 6 0页】维普资讯 http:/ 6 O 江西石油化工 1 9 9 9年 手段。3 给水含氧量超过控制标准现象的主要原因 I期除氧器实际工作压力常低于最佳除氧压 力(0 5 MP a)。I期除氧器热源主要是利用三级抽 汽定压除氧。当三级抽汽压力降低时(对应的饱和 温度也降低)就影响了除氧器的加热沸腾。除氧器排汽门开度不足。除氧器工作原理符 合享利定律，当除氧器排汽门开度不足时，液面上的 氧气不能及时排出，造成液面氧气分压增大，影响了 氧气从水中逸出。取样测试误差和在线仪表的测量误差。处理方法：针对上述原 因，当除氧器实 际工作压力低 于 0 5 MP a时，应及时切换二级抽汽作热源，以保证除 氧效果。(我厂 期机组除氧器 由于采取 了滑压运 行方式，除氧器的工作压力，水温随给水流量变化自 动调节，因此，除氧效果明显优于 I期机组。)选择除氧器排汽门最佳开度，既保证有较好的 除氧效果，又能减少排汽热损失。实践证明，根据除 氧器给水流量变化相应调整排气阀开度是获得除氧 最佳效果的重要途径。(九江火力发电厂发电部余晓瑞)(3)循环水的水质与凝汽器的运行状况息息相 关，通过大量试验监测 建议将其浓倍控制在 3 0 4 0，选用稳 定性好 的水稳 剂，控制 加药合格率在 9 8 以上，将有效避免凝汽器内铜管的结垢及药剂 的分 解。(4)建议对 2#机凝汽器酸洗时，控制硝酸浓度 为 5，清洗时问 3小时左右为宜，辅 以6 0 MP a 水 枪冲洗。既可清洗彻底，又可控制铜管及铁的腐蚀。参 考 文 献】陆春编译 凝汽器铜管清洗技术 华东电力 1 9 9 7：(7)4 74 8 2 九江石化总厂动力厂凝汽器化学 清冼方案 荆州蓝星化学 清洗有限公司】9 9 8 3 醴冼现场分析化验原始记录单1 9 9 8 维普资讯 http:/