凝汽器在線清洗技術解決排汽溫度升高、真空度下降、端差增大問題

凝汽器不停機在線清洗技術10小時解決電廠凝汽器真空度下降、排汽溫度升高、端差增大問題

摘要：火力發電廠值長在中控室觀察到發電機組凝汽器長時間出現的真空度低、排?溫度高、端差大、發電機組效率下降、熱經濟性降低等不同程度的異常現象，經過對引發凝汽器數據異常現象可能原因逐一檢查排除，確定是凝汽器冷卻管結垢導致中控室觀察到發電機組凝汽器相關數據異常，通過凝汽器結垢對發電機組經濟性的影響分析，以及對火電行業現有清洗技術的對比分析，確定采用凝汽器在線化學清洗技術方案，對清洗前后凝汽器運行性能數據進行了對比分析，證明凝汽器在線化學清洗技術在火電行業具有推廣應用意義。

關鍵詞：凝汽器結垢；凝汽器在線清洗；凝汽器排汽溫度高；凝汽器真空度下降；節能技術應用

1.前言

凝汽器在火電汽輪機組的作用是在汽輪機排汽處建立真空和維持真空，并且把汽輪機排汽冷凝成水供鍋爐重新使用。提高并維持凝汽器真空度，降低汽輪機排汽壓力和排汽溫度，可以提高汽輪機組循環熱效率。通常火力發電廠汽輪機組在運行一至二年后，汽輪機凝汽器冷卻循環水中的腐蝕物、灰塵和雜質、微生物粘泥、碳酸鹽硬垢及硅酸鹽硬垢附著在凝汽器換熱不銹鋼管或銅管或鈦管內壁形成水垢，導致凝汽器冷卻管熱阻增加，冷卻水循環量減少，在一定的蒸汽負荷下，冷卻水溫升超過正常值，引起凝汽器真空度下降，排汽溫度升高、端差增大、汽輪機的發電效率降低、供電標準煤耗克/千瓦時，即g/KWh上升等問題，凝汽器嚴重結垢還將引起汽輪機組出現振動，影響設備安全生產。

圖1 凝汽器結垢真空度下降、排汽溫度升高、端差增大、發電量減少

黃銅換熱管的熱導率約為 109-125 W/(m·K),不銹鋼換熱管的熱導率約為15-30 W/(m·K)，鈦換熱管的熱導率約為15-30 W/(m·K)，混合型水垢熱導率約為0.4 W/(m·K)，有試驗表明，1mm厚的水垢能使凝汽器換熱管的傳熱系數降低50%左右。凝汽器冷卻水因為水垢隔離熱帶走熱量少，導致換凝汽器換熱管溫度升高，使得凝汽器真空度降低，凝汽器端差增大，汽輪機機組熱經濟性降低，供電標準煤耗增大。火電廠凝汽器結垢將會縮短了凝汽器設備使用壽命和正常出力，結垢情況嚴重的將影響機組運行和生產安全。例如，1臺300MW火電汽輪發電機機組，汽輪發電機組真空每提高1kPa，平均供電標準煤耗降低2.2克/千瓦時，即2.2g/KWh，火電廠年均發電量為50億度，可節約標準煤11000噸，降低生產成本548多萬元，減少二氧化碳排放29000多噸，不僅節能減排，而且經濟效益明顯。

2.概況

徐州銅山生物質熱電聯產項目裝機35MW高溫超高壓再熱汽輪發電機組，配130t/h高溫超高壓再熱循環流化床生物質鍋爐，該項目以農作物秸稈、林業廢棄物等為主要原料，年綜合利用秸稈60多萬噸，年發電量約3億千瓦時，為裝備制造產業園區內企業提供冷、熱、電及壓縮空氣多聯供支持。

圖2 電廠凝汽器結垢導致真空度下降、排汽溫度升高、端差增大、發電量減少

3.凝汽器存在的問題

該熱電聯產項目汽輪發電機組配有一個雙流程、表面式凝汽器，凝汽器設有分隔水室，滿足一半運行，一半檢修的要求。原設計凝汽器兩個分隔水室分別裝設膠球清洗系統，以對凝汽器管束進行在線清洗。

該熱電廠凝汽器內膠球回收率較低，且膠球回收率不穩定，汽輪發電機組停機檢修時，檢查發現凝汽器換熱管結垢嚴重，收球網堵塞，凝汽器不能得到及時的清潔。凝汽器結垢嚴重，導致汽輪機凝汽器端差增大，真空惡化，真空度下降使排氣壓力升高，汽輪機可用熱降減少，汽輪機出力降低，發電效率下降；凝汽器排氣溫度升高，排氣缸及軸承座等部件受熱膨脹，引起軸承中心變化，汽輪機產生振動；排氣溫度升高，還可能引起凝汽器銅管、不銹鋼管、鈦管換熱管的脹口松弛，破壞凝汽器的嚴密性；此外，凝汽器真空度下降，使排汽的容積流量減少，對汽輪機末級葉片產生脫流及旋流，與此同時還會在汽輪機末級葉片的某部位產生較大的激振力，非常容易損壞葉片造成安全生產事故。

4.八種常見凝汽器清洗技術

針對汽輪發電機組凝汽器結垢的問題，當前八種常見凝汽器清洗技術分為停機清洗和在線清洗2類。常見的汽輪發電機組凝汽器結垢停機清洗的技術有傳統停機化學清洗、高壓水清洗、射彈清洗等；常見的汽輪發電機組凝汽器結垢在線清洗方式有膠球清洗、超聲波清洗、機器人清洗、螺旋紐帶清洗、在線化學清洗等。

4.1凝汽器結垢清洗技術——傳統化學清洗

凝汽器傳統化學清洗，凝汽器換熱管管壁清潔系數高，清潔徹底。凝汽器結垢傳統化學清洗銅管、不銹鋼管、鈦管需要停車，清洗時間長，影響機組正常生產；凝汽器結垢傳統化學清洗需要采用有效緩蝕技術，需要人工操作、監視、維護的工作，防止引起凝汽器換熱銅管、不銹鋼管、鈦管的腐蝕泄漏，導致換熱管失效報廢。

4.2凝汽器結垢清洗技術——高壓水清洗

凝汽器結垢高壓水清洗，屬于采用機動工具等機械的方法清洗凝汽器，這種清洗方法缺點是需要停車影響機組正常生產，容易損傷銅管、不銹鋼管、鈦管內壁，并且換熱管內壁不同程度地存在機械劃痕的缺陷，在這些缺陷處容易產生腐蝕形成的裂紋核心，并不斷向內部擴大，導致凝汽器銅管、不銹鋼管、鈦管的破壞。

4.3凝汽器結垢清洗技術——射彈清洗

凝汽器結垢射彈清洗，技術優缺點與高壓水清洗類同，同屬于采用機動工具等機械的方法清洗凝汽器，有時為了徹底清潔凝汽器換熱管壁，有時會同時采用射彈清洗和高壓水清洗2種技術交替進行。

4.4凝汽器結垢清洗技術——不停車在線膠球清洗

凝汽器結垢不停車在線膠球清洗，清洗膠球有普通膠球、剝皮膠球、硅膠球等類型，膠球清洗在眾多火電廠廣泛應用，但膠球清洗裝置適用性很差，膠球分布不均、收球率低、跑球、堵球堵塞換熱管以及二次濾網水阻偏大，必須配合停機清洗才能保證凝汽器的清潔系數。

4.5凝汽器結垢清洗技術——不停車在線超聲波清洗

凝汽器結垢不停車在線超聲波清洗，超聲波清洗是一種常用于凝汽器銅管清洗的方法，它利用高頻聲波產生的超聲波振動來清洗和去除表面污垢。凝汽器結垢不停車在線超聲波清洗不能清除重度污垢，超聲波清洗適用于輕度至中度的污垢清除，但對于沉積在凝汽器銅管內部的重度污垢或結垢，超聲波可能無法徹底清除，需要采用其他更強效的清洗方法；凝汽器結垢不停車在線超聲波清洗可能引起機械損傷，超聲波振動產生的沖擊力較大，在使用超聲波清洗時需要謹慎操作，并確保選擇適當的頻率和功率，如果不小心操作可能會導致凝汽器銅管表面的劃痕、腐蝕或損傷；凝汽器結垢不停車在線超聲波清洗時間較長，相比傳統的清洗方法，超聲波清洗通常需要更長的時間才能達到理想的清潔效果；成本投入大、能耗高，且對管道后半程清洗效果較差。

4.6凝汽器結垢清洗技術——不停車在線機器人清洗

凝汽器結垢不停車在線機器人清洗，在線機器人清洗系統安裝在凝汽器水室內，通過伺服電機和減速機來控制手臂使其準確噴射高壓水流清洗管束，能夠與多種清洗方式組合使用以達到更好的清洗效果。但存在清洗周期長，效率低，高壓水動能衰減快，管束后段清洗效果差，系統較復雜，潛在故障率大，投資大，養護成本高等問題。

4.7凝汽器結垢清洗技術——不停車在線螺旋紐帶清洗

凝汽器結垢不停車在線螺旋紐帶清洗，在冷卻管內放置可繞軸旋轉的螺旋紐帶，管內流過的冷卻水帶動紐帶繞軸旋轉并擺動達到清除污垢的效果，同時擾動可使管內換熱效果有所提高。該系統具有設備簡單、可連續運行等優點，但紐帶增加了沿程阻力，循泵功耗升高，生產成本增加，同時紐帶易造成管束磨損或自身斷裂，從而易造成管束堵塞、損壞等問題。

4.8凝汽器結垢清洗技術——不停車在線化學清洗

凝汽器結垢傳統停車化學清洗優勢是清洗徹底，清潔系數高。劣勢是需要停機清洗，損失發電經濟效益；清洗時間長，需要人工操作、監視、維護的清洗工作；成本投入大、發電經濟效益損失大。凝汽器結垢不停車在線化學清洗，是在原有傳統停車化學清洗的基礎上發展而來的清洗技術。凝汽器結垢不停車在線化學清洗時間短且不需停機，減少停機發電損失，加入專有殺菌、粘泥剝離、?垢清洗、?屬鈍化的HS-186多效能藥劑，清洗成本低時間短，不停機在線清洗運行10小時左右，去除?苔等微?物粘泥灰塵，清除列管內的?垢的同時避免?屬設備的腐蝕；凝汽器結垢不停車在線化學清洗可隨時進行，無需等待機組大修小修機會。凝汽器結垢不停車在線化學清洗保證清潔系數，凝汽器清洗結束后凝汽器的主要指標達到如下數據：

A、真空度提?≥1.0~2.0 kpa

B、端差縮?≤3.0攝氏度

C、排?溫度縮?≤2.0℃

D、鍋爐同等供?量情況下發電量提?≥2%

以上凝汽器結垢清洗技術在各方面都存在一定的優劣，而在原有傳統停車化學清洗的基礎上發展而來的不停車在線化學清洗技術，可以在盡可能少改動既有設備的情況下，在運行、安全和經濟性方面達到較好的效果。

各位同仁，各位同學，除了傳統化學清洗凝汽器、高壓水清洗凝汽器、射彈清洗凝汽器、不停車在線膠球清洗凝汽器、不停車在線超聲波清洗凝汽器、不停車在線機器人清洗凝汽器、不停車在線螺旋紐帶清洗凝汽器、不停車在線化學清洗凝汽器，這8種凝汽器清洗技術外，您還知道哪些凝汽器清洗技術？您認為當前哪種凝汽器清洗技術綜合效能更好？關于凝汽器腐蝕結垢、鍋爐排污水顏色發紅、鍋爐給水調節PH值、爐水發紅、蒸汽冷凝回水有硬度、鍋爐腐蝕結垢爆管、蒸汽系統腐蝕、蒸汽冷凝水鐵超標、蒸汽凝結水顏色發黃、凝汽器結垢不停機不停工不停車在線清洗除垢技術、鍋爐結垢不停爐不停工在線除垢技術等問題，北京化工大學顏輝I86OO475З86隨時歡迎各位同仁討論問題交流經驗心得，隨時歡迎各位同學溝通凝汽器清洗相關新技術，隨時歡迎各位同仁分享鍋爐設備管理使用經驗，就解決鍋爐各種實際問題相互學習。凝汽器不停機在線清洗技術10小時解決電廠凝汽器真空度下降、排汽溫度升高、端差增大問題

圖3 火力發電廠汽輪發電機組凝汽器換熱管結垢在線化學清洗前后對比

5.徐州銅山生物質熱電聯產項目凝汽器結垢不停車在線化學清洗技術應用案例

5.1凝汽器結垢不停車在線化學清洗前的運行情況

2023年4月14日14點58分，徐州銅山生物質熱電聯產項目火電廠中控室，控制端顯示器凝汽器在線運行清洗前的情況截圖，如圖4。鍋爐供氣量114.5t/h，真空度-87.4kpa，排汽溫度51.6℃，端差17.1攝氏度，發電量為30.69MW/H，明顯凝汽器結垢導致凝汽器真空度低，凝汽器端差大，汽輪機機組熱經濟性降低，供電標準煤耗（能耗）增大，發電量減少很多。

圖4 火電廠中控室汽輪發電機組凝汽器不停車在線化學清洗前的運行情況

5.2凝汽器結垢不停車在線半側化學清洗后的運行情況

2023年4月23日5點1分，徐州銅山生物質熱電聯產項目火電廠中控室，控制端顯示器凝汽器半側經過5小時左右在線不停車化學清洗后的情況截圖，如圖5。鍋爐供汽量118t/h，真空度增加到-96.0kpa，排汽溫度下降到36.2℃，端差從17.1攝氏度縮小到6.5攝氏度恢復正常，發電量增加到33.71MW/H，每小時凈增加發電3.020MW，發電量提高10%，每天增加7.2萬度電左右，生物質發電按照0.7元/度計算，每天增加效益5萬元左右，凝汽器各項運行指標恢復正常。

圖5 火電廠中控室汽輪發電機組凝汽器不停車在線半側化學清洗后的運行情況

5.3凝汽器結垢不停車在線兩側全部化學清洗后的運行情況

2003年4月24日4點21分，徐州銅山生物質熱電聯產項目火電廠中控室，控制端顯示器凝汽器另半側經過5小時左右在線不停車化學清洗后的情況截圖，如圖6。鍋爐供汽量115.4t/h，真空度增加到-97.6kpa，排汽溫度下降到31.8℃，端差縮小到3.7攝氏度，必須停止某一臺循環泵的運行，否則產生過冷現象同樣會影響發電效果，因此發電量每小時僅增加到32.75MW。

圖6 火電廠中控室汽輪發電機組凝汽器不停車兩側全部化學清洗后的運行情況

6.總結

凝汽器不停機停車在線清洗技術在35MW高溫超高壓再熱汽輪發電機組上的應用，通過凝汽器清洗前后發電量的變化可以看出，凝汽器換熱管循環水結垢對于發電量的影響很大，凝汽器不停機停車在線清洗技術10小時解決電廠凝汽器排汽溫度升高、真空度下降、端差增大問題。相對于傳統凝汽器結垢停車化學清洗或者機械物理清洗，不停車停機凝汽器在線化學清洗技術，可以保證凝汽器的清潔系數為前提，在較短時間內，盡可能少改動既有設備的情況下，在運行、安全和經濟性方面達到較好的效果。證明凝汽器不停機不停車在線化學清洗技術在火電行業具有推廣應用意義。

凝汽器不停機在線清洗技術10小時解決電廠凝汽器真空度下降、排汽溫度升高、端差增大問題（顏輝）