220MW機組凝汽器結垢的原因分析

江蘇華電通州熱電有限公司 江蘇 南通 226300

凝汽式汽輪機是現代火電廠廣泛采用的典型汽輪機。凝汽器設備是凝汽式汽輪機裝置的一個重要組成部分。它工作性能的好壞，直接影響到其理論及裝置的經濟型和安全性。

凝器設備在其理論及裝置的熱力循環中起到冷源的作用，降低汽輪機排汽壓力和排汽溫度，可以提高循環熱效率，凝汽器冷卻塔表面的污臟或結垢，是凝汽器運行中容易出現的問題。本文針對江蘇華電通州熱電有限公司機2凝汽器結垢的問題進行了分析，提出了處理結垢問題的措施。

1 事情經過

6月3日，1/2號機組啟動后，機2凝汽器效率較差，相同供熱量、汽機負荷下，端差較機4凝汽器高0.8℃，循環水溫升高2.6℃，真空低2.8kPa，初步判斷凝汽器鋼管結垢，7月5日～7月7日，1/2號機組調停期間，機2凝汽器打開人孔門進行檢查清洗。

機2凝汽器內部檢查情況:1)抽檢部分凝汽器不銹鋼管，測量原始內徑由24mm變窄至18mm，垢層厚度＞0.5mm，根據《火力發電廠機組大修化學檢查導則》(DL/T1115-2009)8.2結垢、積鹽評價標準，凝汽器管結垢評價三類；2)刮取部分垢樣觀察，垢樣堅硬、呈灰白顆粒狀團聚，垢樣經電科院分析主要為鈣垢；3)凝汽器管出口、人孔門和水室內壁均有結垢，結垢分布較為均勻；4)比較進出水室結垢情況，凝汽器進水室內結垢較少，出水室結垢明顯增多。

凝汽器結垢嚴重，會降低蒸汽凝結傳熱系數，從而影響凝汽器真空，汽輪機汽耗增加；同時凝汽器的端差會增加，氣耗率也會增大；若啟動備用循泵調節運行參數，則廠用電耗電量也會增大，都會影響機組的安全經濟運行。

2 結垢機理

(1)因凝汽器出水室管簇布置較密及流程損失等原因，循環水流經凝汽器出水室管簇時水溫逐漸升高、流速變緩，因凝汽器汽側高溫蒸汽不能被及時冷凝，所以凝汽器出水室管簇溫度較高。而鎂、鈣離子溶解度隨著溫度升高而降低，因此凝汽器出水室結垢比進水室嚴重得多。

(2)在循環式冷卻系統中，由于冷卻水循環使用，不斷蒸發和濃縮，使含鹽量逐漸增加，濃縮倍率如經常超標，堿度、pH不斷上升，超過控制指標濃縮倍率和堿度，導致重碳酸鹽不斷分解，碳酸鈣、碳酸鎂的濃度超過飽和極限濃度而沉淀，從而造成結垢。

(3)補充水中含有重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽及鈣離子、鎂離子等，一方面在冷卻器進行熱交換過程中水因蒸發而產生損失，循環水中的鹽類被濃縮；另一方面循環水中溶解的重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2不穩定，當循環水與熱交換器表面接觸時一部分重碳酸鹽受熱分解，從而造成結垢。

(4)部分二氧化碳被空氣帶走，堿性物質增多，pH值上升，若不對循環冷卻水進行處理，當循環水濃縮超過飽和pH值時，碳酸鈣、碳酸鎂等處于過飽和狀態而從水中結晶析出，沉積在傳熱表面從而結垢。

3 原因分析

(1)根據2018年全年循環水補充水情況，原水水質隨著季節時間波動很大，2018年10月份，循環水阻垢劑廠家根據公司循環水水質情況，提供的動態模擬試驗數據。

考慮到我廠原水實際情況，未完全按照動態模擬試驗給出的參數進行水質控制，同時盲目認為按照當前循環水水質標準控制，不會造成循環水系統結垢，從而對循環水水質控制長期不合格。

(2)考慮全年原水用量指標偏緊，出于節水目的，減少冷卻塔排污量，控制較高的濃縮倍率，是造成凝汽器結垢的主要原因。

(3)循環水系統設計有加酸系統，但考慮安全等原因，一直未投用，堿度、pH偏高只能靠補水、排污調節。我廠循環水年平均pH在8.8-9.0，處于較高環境下，會影響阻垢劑使用藥效情況，降低阻垢效率，增加結垢可能。

(4)循環水系統缺少部分計量表計，無法精確統計循環水補水、排污以及循環總水量，影響到循環水加藥準確性，不利于有效的循環水化學監督。

(5)2019年6月起為雙機運行，環境溫度高，蒸發損失量大。當蒸發損失總量遠大于換水總量，導致循環水濃縮倍率急劇上升，堿度硬度等指標超過控制范圍，加劇凝汽器結垢產生。

4 處理措施

(1)增加循環水水質的化驗頻次，化驗班每天化驗一次(包括雙休日)，分析項目包括pH、鈣硬、總堿度、氯離子和濃縮倍率等數據。

(2)根據循環水水質報告和動態模擬試驗中控制指標要求，調整2號、4號冷卻塔的排污量。同時關閉冷卻塔2和冷卻塔4的連通門，就地調整2號、4號冷卻塔補水門開度，保持補水量平衡，控制循環水水質合格。

(3)進行沉淀池出力試驗，從300t/h提高至375t/h，同時保證沉淀池出水水質合格穩定。使得冷卻塔在增大排污量的情況下，能夠有足夠的水量進行換水，保證冷卻塔水位在控制范圍內。

(4)每月要求循環水阻垢劑廠家取水化驗，根據分析報告，根據水質情況調整藥劑配方以及對應加藥量，確保加藥的準確性。

(5)循環水阻垢劑入廠驗收項目中，按照技術協議要求對成分進行化驗，同時結合循環水系統是否發生結垢情況，判斷藥劑實用性。

5 總結

凝汽器結垢對凝汽器的性能影響較大，不僅使得汽機的端差增大，而且使得汽機的真空降低，排汽溫度升高，影響汽輪機的經濟性和安全性。凝汽器結垢是各電廠經常碰到的問題，并且也是難于徹底處理的一類問題，歸根結底需要提前做好預防措施以及日常化學監督工作，必須在源頭進行制止。

本文通過分析總結凝汽器結垢的形成機理，影響因素，提出有效的防垢、除垢方案。同時還需要注意循環水處理藥劑的選擇，正常運行時補水量的控制，避免過大或者過小引起的濃縮倍率過高或者過低，給系統防腐防垢造成不利影響。