循環水在主機油換熱器中結垢原因分析

田 明

循環水在主機油換熱器中結垢原因分析

田 明

（邢臺職業技術學院，河北 邢臺 054000）

某電廠在生產過程中用循環水作為主機油換熱器的冷卻水，設備運行一段時間后頻繁出現結垢問題，對循環水水質、垢樣化學成分分別進行檢測，結果顯示循環水的硬度值偏高，垢樣中主要成分為碳酸鈣、硅酸鈣和二氧化硅。另外在換熱過程中循環水易產生有機物顆粒，加上主機油對油溫的要求，循環水流量不能過高，導致板式換熱器板間通道更容易堵塞，進而導致結垢。

循環水；換熱器；結垢

某電廠裝有兩臺國產350 MW超臨界燃煤單抽供熱機組，配2臺1 166 t·h-1超臨界煤粉爐，機組采用二次循環水冷卻方式，年用水量約734.2萬m3，其中生產用水732.3萬m3全部使用污水處理廠的再生水，循環冷卻水補水全部采用污水廠排放的中水經石灰處理后的出水。

1 主機油換熱器結垢

兩臺機組的主機油換熱器均為板式換熱器，所采用的冷卻水取自循環水水泵出口，水源為循環水。兩臺機組在2019年10月份啟動后，主機油換熱器頻繁出現結垢問題。換熱器除結垢外還存在大量黏泥，影響主機油冷卻效果，造成板式換熱器頻繁拆卸清理，一方面使得設備的運行維護工作量激增，另一方面閥門頻繁開關對系統運行的嚴密性和安全性也會產生影響。

2 結垢原因分析

2.1 循環水水質分析

對兩臺機組的循環水進行采樣分析，結果如表1所示。可見循環水中可以生成沉淀的陽離子有Ca2+和Mg2+，但Ca2+含量約是Mg2+的6倍，初步判斷結垢物質中主要以碳酸鈣為主。依據《火力發電廠再生水深度處理設計規范》（DL/T 5483-2013）和《循環冷卻水用再生水水質標準》（HG/T 3923-2007）中再生水回用于循環水的水質要求[1]和表1所分析的循環水水質情況看，兩臺機組所用的再生水的硬度、懸浮物、CODCr等關鍵指標滿足標準要求[2]。一般將循環水作為冷卻水主要是從節能減排等方面進行考慮，盡量提高循環水的再利用率，而其冷卻效果如何因循環水水質而異。可對循環水進行再處理，降低循環水中的硬度，即Ca2+和Mg2+的含量，是有效降低循環水結垢的措施之一。

表1 2019年11月循環水水質分析結果

2.2 垢樣化學成分分析

對主機油換熱器上的垢樣進行采樣分析，結果如表2所示。從表2中垢樣分析結果看，垢樣中有機物含量占12.61%，無機鹽以鈣和硅為主，即垢樣主要是碳酸鈣、硅酸鈣和二氧化硅等[3]。2019年10月循環水濃縮倍率的變化如圖1所示，可見10月份循環水濃縮倍率的平均值為4.20，而對循環水濃縮倍率的控制指標為3.5~4.5[4]，10月份濃縮倍率超過上限值8次，合格率僅為74.2%。濃縮倍率值偏高時可以減少再生水的補水量，降低水耗，但是增加了換熱器結垢的可能，并且冬季循環水的溫度較低，循環水中微溶物質會大量析出，也是造成主機油換熱器結垢的原因之一。冬季循環水的蒸發量減少，建議少量補水使循環水濃縮倍率保持在較低值，同時增加循環水中緩釋阻垢劑的加入量，降低發生結垢的可能[5]。

表2 主機油換熱器垢樣分析結果

圖1 2019年10月循環水濃縮倍率變化圖

2.3 換熱器情況分析

某電廠兩臺機組主機油冷卻器采用的換熱器為板式換熱器，與管式換熱器相比，板式換熱器由于不同的波紋板相互倒置，構成復雜的流道，使流體在波紋板間流道內呈旋轉在維流動，能在較低的雷諾數（一般 Re=50～200）產生紊流，所以傳熱系數高，一般認為是管式換熱器的3～5倍[6]。但由于板片間通道很窄，一般只有2～5 mm，當換熱介質有較大顆粒時，容易堵塞板間通道[7]。

定州電廠二期之前也采用再生水循環水作為主機油冷卻器的換熱介質，后因污堵結垢，切換為地表水，未再出現污堵結垢現象；沙河電廠采用地表水作為主機油冷卻器的換熱介質，未出現污堵結垢現象。與地表水相比，處理過的再生水在換熱過程中更易產生有機物顆粒，造成板式換熱器板間通道堵塞，進而導致結垢。

2.4 主機油溫度要求分析

根據汽輪機運行制度要求，汽輪機主機油需要控制在44~46 ℃之間[8]，因此板式換熱器內冷卻水流量不能過高，以免油溫偏低，這也是造成板式換熱器板間通道易堵塞的原因之一。

3 結束語

某電廠主機油板式換熱器結垢原因主要是循環水在換熱過程中更易產生有機物顆粒，加上其濃縮倍率值和硬度較高，循環水流量不低，導致板式換熱器板間通道更容易堵塞，進而導致結垢。在日常生產中可以通過降低循環水硬度和濃縮倍率值，預防在換熱器中結垢。建議更換冷卻水水源為其他水質更好的水，如閉冷水、地下水、地表水等。在目前無法更換水源的情況下，建議定期對板式換熱器進行停運下的大流量沖洗，通過大流量形成紊流將板間通道內的有機顆粒沖洗下來，有效降低板間通道堵塞，避免結垢。

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［2］張芳，王啟山，夏海燕. 再生水回用于電廠循環冷卻水指標與處理工藝探討[J]. 水處理技術，2010，36（11）：128-135.

［3］李建璽，羅丹，張寶山，等. 循環冷卻水結垢傾向判斷方法[J].熱力發電，2010，39（8）：64-66.

［4］楊繼廣. 循環冷卻水高濃縮倍率運行的實例分析[J]. 工業水處理，2004，24（7）：56-59.

［5］徐臻，降曉艷，蘇艷，等. 一種穩定控制循環水濃縮倍率的方法及其應用[J].中國電力，2015，48（2）：38-40.

［6］曠仲和.電廠閉式冷卻水系統板式換熱器與管式換熱器比較及選型優化[J].電力建設，2008，29（8）：77-80.

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［8］蘇珅，張學源. 汽輪機主機軸承振動與潤滑油、軸封進汽溫度的關系[J]. 山東工業技術，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，工程師，碩士，河北省邢臺市人，2015年畢業于河北工業大學化學工程專業，現從事電廠化學技術工作。

TK172

A

1004-0935（2020）07-0861-02