循环水在主机油换热器中结垢原因分析

田 明

循环水在主机油换热器中结垢原因分析

田 明

（邢台职业技术学院，河北 邢台 054000）

某电厂在生产过程中用循环水作为主机油换热器的冷却水，设备运行一段时间后频繁出现结垢问题，对循环水水质、垢样化学成分分别进行检测，结果显示循环水的硬度值偏高，垢样中主要成分为碳酸钙、硅酸钙和二氧化硅。另外在换热过程中循环水易产生有机物颗粒，加上主机油对油温的要求，循环水流量不能过高，导致板式换热器板间通道更容易堵塞，进而导致结垢。

循环水；换热器；结垢

某电厂装有两台国产350 MW超临界燃煤单抽供热机组，配2台1 166 t·h-1超临界煤粉炉，机组采用二次循环水冷却方式，年用水量约734.2万m3，其中生产用水732.3万m3全部使用污水处理厂的再生水，循环冷却水补水全部采用污水厂排放的中水经石灰处理后的出水。

1 主机油换热器结垢

两台机组的主机油换热器均为板式换热器，所采用的冷却水取自循环水水泵出口，水源为循环水。两台机组在2019年10月份启动后，主机油换热器频繁出现结垢问题。换热器除结垢外还存在大量黏泥，影响主机油冷却效果，造成板式换热器频繁拆卸清理，一方面使得设备的运行维护工作量激增，另一方面阀门频繁开关对系统运行的严密性和安全性也会产生影响。

2 结垢原因分析

2.1 循环水水质分析

对两台机组的循环水进行采样分析，结果如表1所示。可见循环水中可以生成沉淀的阳离子有Ca2+和Mg2+，但Ca2+含量约是Mg2+的6倍，初步判断结垢物质中主要以碳酸钙为主。依据《火力发电厂再生水深度处理设计规范》（DL/T 5483-2013）和《循环冷却水用再生水水质标准》（HG/T 3923-2007）中再生水回用于循环水的水质要求[1]和表1所分析的循环水水质情况看，两台机组所用的再生水的硬度、悬浮物、CODCr等关键指标满足标准要求[2]。一般将循环水作为冷却水主要是从节能减排等方面进行考虑，尽量提高循环水的再利用率，而其冷却效果如何因循环水水质而异。可对循环水进行再处理，降低循环水中的硬度，即Ca2+和Mg2+的含量，是有效降低循环水结垢的措施之一。

表1 2019年11月循环水水质分析结果

2.2 垢样化学成分分析

对主机油换热器上的垢样进行采样分析，结果如表2所示。从表2中垢样分析结果看，垢样中有机物含量占12.61%，无机盐以钙和硅为主，即垢样主要是碳酸钙、硅酸钙和二氧化硅等[3]。2019年10月循环水浓缩倍率的变化如图1所示，可见10月份循环水浓缩倍率的平均值为4.20，而对循环水浓缩倍率的控制指标为3.5~4.5[4]，10月份浓缩倍率超过上限值8次，合格率仅为74.2%。浓缩倍率值偏高时可以减少再生水的补水量，降低水耗，但是增加了换热器结垢的可能，并且冬季循环水的温度较低，循环水中微溶物质会大量析出，也是造成主机油换热器结垢的原因之一。冬季循环水的蒸发量减少，建议少量补水使循环水浓缩倍率保持在较低值，同时增加循环水中缓释阻垢剂的加入量，降低发生结垢的可能[5]。

表2 主机油换热器垢样分析结果

图1 2019年10月循环水浓缩倍率变化图

2.3 换热器情况分析

某电厂两台机组主机油冷却器采用的换热器为板式换热器，与管式换热器相比，板式换热器由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转在维流动，能在较低的雷诺数（一般 Re=50～200）产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管式换热器的3～5倍[6]。但由于板片间通道很窄，一般只有2～5 mm，当换热介质有较大颗粒时，容易堵塞板间通道[7]。

定州电厂二期之前也采用再生水循环水作为主机油冷却器的换热介质，后因污堵结垢，切换为地表水，未再出现污堵结垢现象；沙河电厂采用地表水作为主机油冷却器的换热介质，未出现污堵结垢现象。与地表水相比，处理过的再生水在换热过程中更易产生有机物颗粒，造成板式换热器板间通道堵塞，进而导致结垢。

2.4 主机油温度要求分析

根据汽轮机运行制度要求，汽轮机主机油需要控制在44~46 ℃之间[8]，因此板式换热器内冷却水流量不能过高，以免油温偏低，这也是造成板式换热器板间通道易堵塞的原因之一。

3 结束语

某电厂主机油板式换热器结垢原因主要是循环水在换热过程中更易产生有机物颗粒，加上其浓缩倍率值和硬度较高，循环水流量不低，导致板式换热器板间通道更容易堵塞，进而导致结垢。在日常生产中可以通过降低循环水硬度和浓缩倍率值，预防在换热器中结垢。建议更换冷却水水源为其他水质更好的水，如闭冷水、地下水、地表水等。在目前无法更换水源的情况下，建议定期对板式换热器进行停运下的大流量冲洗，通过大流量形成紊流将板间通道内的有机颗粒冲洗下来，有效降低板间通道堵塞，避免结垢。

［1］李冰，赵乐军，邵林. 我国城市中水回用于工业循环冷却水的现状于建议[J]. 工业水处理，2007，27（7）：89-92.

［2］张芳，王启山，夏海燕. 再生水回用于电厂循环冷却水指标与处理工艺探讨[J]. 水处理技术，2010，36（11）：128-135.

［3］李建玺，罗丹，张宝山，等. 循环冷却水结垢倾向判断方法[J].热力发电，2010，39（8）：64-66.

［4］杨继广. 循环冷却水高浓缩倍率运行的实例分析[J]. 工业水处理，2004，24（7）：56-59.

［5］徐臻，降晓艳，苏艳，等. 一种稳定控制循环水浓缩倍率的方法及其应用[J].中国电力，2015，48（2）：38-40.

［6］旷仲和.电厂闭式冷却水系统板式换热器与管式换热器比较及选型优化[J].电力建设，2008，29（8）：77-80.

［7］赵晓文，苏俊林.板式换热器的研究现状及进展[J].冶金能源，2011，30（1）：52-55.

［8］苏珅，张学源. 汽轮机主机轴承振动与润滑油、轴封进汽温度的关系[J]. 山东工业技术，2015（24）：47.

Cause Analysis of Circulating Water Fouling in Oil Heat Exchanger

（Xingtai Polytechnic College, Xingtai Hebei 054000, China）

In a power plant, the circulating water was used as the cooling water of the oil heat exchanger in the production process. After the equipment ran for a period of time, scaling problem frequently occurred. The circulating water quality and scale chemical composition were tested separately. The results showed that the hardness of the circulating water was high, and the main components in the scale sample were calcium carbonate, calcium silicate and silica. In addition, the circulating water was prone to produce organic particles, the circulating water flow was low to meet the requirement for the oil temperature, which caused the channel between the plates of the heat exchanger to be more easily blocked, and caused the scaling.

Circulating water; Heat exchanger; Scaling

2020-03-18

田明（1989-），男，工程师，硕士，河北省邢台市人，2015年毕业于河北工业大学化学工程专业，现从事电厂化学技术工作。

TK172

A

1004-0935（2020）07-0861-02