220MW机组凝汽器结垢的原因分析

江苏华电通州热电有限公司 江苏 南通 226300

凝汽式汽轮机是现代火电厂广泛采用的典型汽轮机。凝汽器设备是凝汽式汽轮机装置的一个重要组成部分。它工作性能的好坏，直接影响到其理论及装置的经济型和安全性。

凝器设备在其理论及装置的热力循环中起到冷源的作用，降低汽轮机排汽压力和排汽温度，可以提高循环热效率，凝汽器冷却塔表面的污脏或结垢，是凝汽器运行中容易出现的问题。本文针对江苏华电通州热电有限公司机2凝汽器结垢的问题进行了分析，提出了处理结垢问题的措施。

1 事情经过

6月3日，1/2号机组启动后，机2凝汽器效率较差，相同供热量、汽机负荷下，端差较机4凝汽器高0.8℃，循环水温升高2.6℃，真空低2.8kPa，初步判断凝汽器钢管结垢，7月5日～7月7日，1/2号机组调停期间，机2凝汽器打开人孔门进行检查清洗。

机2凝汽器内部检查情况:1)抽检部分凝汽器不锈钢管，测量原始内径由24mm变窄至18mm，垢层厚度＞0.5mm，根据《火力发电厂机组大修化学检查导则》(DL/T1115-2009)8.2结垢、积盐评价标准，凝汽器管结垢评价三类；2)刮取部分垢样观察，垢样坚硬、呈灰白颗粒状团聚，垢样经电科院分析主要为钙垢；3)凝汽器管出口、人孔门和水室内壁均有结垢，结垢分布较为均匀；4)比较进出水室结垢情况，凝汽器进水室内结垢较少，出水室结垢明显增多。

凝汽器结垢严重，会降低蒸汽凝结传热系数，从而影响凝汽器真空，汽轮机汽耗增加；同时凝汽器的端差会增加，气耗率也会增大；若启动备用循泵调节运行参数，则厂用电耗电量也会增大，都会影响机组的安全经济运行。

2 结垢机理

(1)因凝汽器出水室管簇布置较密及流程损失等原因，循环水流经凝汽器出水室管簇时水温逐渐升高、流速变缓，因凝汽器汽侧高温蒸汽不能被及时冷凝，所以凝汽器出水室管簇温度较高。而镁、钙离子溶解度随着温度升高而降低，因此凝汽器出水室结垢比进水室严重得多。

(2)在循环式冷却系统中，由于冷却水循环使用，不断蒸发和浓缩，使含盐量逐渐增加，浓缩倍率如经常超标，碱度、pH不断上升，超过控制指标浓缩倍率和碱度，导致重碳酸盐不断分解，碳酸钙、碳酸镁的浓度超过饱和极限浓度而沉淀，从而造成结垢。

(3)补充水中含有重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐及钙离子、镁离子等，一方面在冷却器进行热交换过程中水因蒸发而产生损失，循环水中的盐类被浓缩；另一方面循环水中溶解的重碳酸盐如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2不稳定，当循环水与热交换器表面接触时一部分重碳酸盐受热分解，从而造成结垢。

(4)部分二氧化碳被空气带走，碱性物质增多，pH值上升，若不对循环冷却水进行处理，当循环水浓缩超过饱和pH值时，碳酸钙、碳酸镁等处于过饱和状态而从水中结晶析出，沉积在传热表面从而结垢。

3 原因分析

(1)根据2018年全年循环水补充水情况，原水水质随着季节时间波动很大，2018年10月份，循环水阻垢剂厂家根据公司循环水水质情况，提供的动态模拟试验数据。

考虑到我厂原水实际情况，未完全按照动态模拟试验给出的参数进行水质控制，同时盲目认为按照当前循环水水质标准控制，不会造成循环水系统结垢，从而对循环水水质控制长期不合格。

(2)考虑全年原水用量指标偏紧，出于节水目的，减少冷却塔排污量，控制较高的浓缩倍率，是造成凝汽器结垢的主要原因。

(3)循环水系统设计有加酸系统，但考虑安全等原因，一直未投用，碱度、pH偏高只能靠补水、排污调节。我厂循环水年平均pH在8.8-9.0，处于较高环境下，会影响阻垢剂使用药效情况，降低阻垢效率，增加结垢可能。

(4)循环水系统缺少部分计量表计，无法精确统计循环水补水、排污以及循环总水量，影响到循环水加药准确性，不利于有效的循环水化学监督。

(5)2019年6月起为双机运行，环境温度高，蒸发损失量大。当蒸发损失总量远大于换水总量，导致循环水浓缩倍率急剧上升，碱度硬度等指标超过控制范围，加剧凝汽器结垢产生。

4 处理措施

(1)增加循环水水质的化验频次，化验班每天化验一次(包括双休日)，分析项目包括pH、钙硬、总碱度、氯离子和浓缩倍率等数据。

(2)根据循环水水质报告和动态模拟试验中控制指标要求，调整2号、4号冷却塔的排污量。同时关闭冷却塔2和冷却塔4的连通门，就地调整2号、4号冷却塔补水门开度，保持补水量平衡，控制循环水水质合格。

(3)进行沉淀池出力试验，从300t/h提高至375t/h，同时保证沉淀池出水水质合格稳定。使得冷却塔在增大排污量的情况下，能够有足够的水量进行换水，保证冷却塔水位在控制范围内。

(4)每月要求循环水阻垢剂厂家取水化验，根据分析报告，根据水质情况调整药剂配方以及对应加药量，确保加药的准确性。

(5)循环水阻垢剂入厂验收项目中，按照技术协议要求对成分进行化验，同时结合循环水系统是否发生结垢情况，判断药剂实用性。

5 总结

凝汽器结垢对凝汽器的性能影响较大，不仅使得汽机的端差增大，而且使得汽机的真空降低，排汽温度升高，影响汽轮机的经济性和安全性。凝汽器结垢是各电厂经常碰到的问题，并且也是难于彻底处理的一类问题，归根结底需要提前做好预防措施以及日常化学监督工作，必须在源头进行制止。

本文通过分析总结凝汽器结垢的形成机理，影响因素，提出有效的防垢、除垢方案。同时还需要注意循环水处理药剂的选择，正常运行时补水量的控制，避免过大或者过小引起的浓缩倍率过高或者过低，给系统防腐防垢造成不利影响。