空冷系統尖峰冷卻管束除垢方法

李想，華利明，郝建軍

空冷系統尖峰冷卻管束除垢方法

李想1，華利明2，郝建軍3

（1. 吉林電力股份有限公司白城發電公司，吉林 白城 137000；2. 沈陽樂節科技有限公司，遼寧 沈陽 110159； 3. 沈陽理工大學 環境與化學工程學院，遼寧 沈陽 110159）

針對尖峰冷卻器運行過程中的結垢問題，提出了針對性的解決方法，清洗除垢效率達到90%以上，每年清洗一次，能極大提高尖峰冷卻裝置的使用和節能效果。

尖峰冷卻器；結垢；清洗；除垢

火力發電在我國電力工業中占有較大份額，一些大容量高參數的大型汽輪機組在消耗大量煤炭資源的同時，也消耗大量的水資源，為了降低水資源的消耗，特別是在嚴重缺水地區，國家發改委在2003年規定，在富煤缺水的“三北地區”，新增火力發電機組必須采用空冷技術[1]。由于火力發電空冷機組建在室外，環境因素影響較大，特別是在夏季，由于環境溫度高導致換熱性能降低，運行過程中出現高背壓、限負荷等運行狀態[2]。這種情況會給電廠帶來經濟損失，也會影響機組運行的安全性。為此多數的火力發電企業在空冷機組中都安裝有尖峰冷卻器，來解決機組在夏季高溫環境下出現的高背壓、限負荷問題。

1 問題分析

發電機組尖峰空冷器原設計采用循環水進行噴淋冷卻，在使用過程中發現尖峰冷卻器長時間運行后，會在尖峰冷卻器換熱管道外表面形成大量的垢，引起結垢的主要因素包括水的流速、噴淋水溫度、壓力、pH值等，其次還受換熱系統的運行工況影 響[3]。尖峰冷卻管束表面形成的垢主要成分為鈣鎂水垢、硅酸鹽水垢、鐵鎂鋁化合物[4]。尖峰冷卻器換熱管道表面結垢，嚴重降低尖峰冷卻器的傳熱效果，長時間還會形成垢下管道的腐蝕，這些都直接影響發電機組尖峰空冷器的正常運行[5]。因此對尖峰冷卻器管束垢質進行清除是提高發電機組尖峰空冷器使用效率和使用壽命的有效方法。

2 解決方法

尖峰冷卻器管束垢質外觀呈現灰白色，清洗方法主要有兩種：一種是物理方法清洗，另一種是化學清洗。其中物理清洗是采用高壓水槍的方法進行清洗，該方法可以沖刷掉大部分垢質，但管道局部會有殘留，須進行二次處理；化學清洗方法相比較于物理清洗方法，尖峰冷卻器管束垢質去除速度較慢，容易造成管道腐蝕。針對以上問題，筆者開發了一套化學噴淋清洗、壓力水清洗及機械輔助除垢相結合的清洗除垢方法，在吉林電力股份有限公司白城發電公司1#、2#空冷機組應用取得了良好的效果。

2.1 化學噴淋清洗

該方法是一種循環化學清洗技術，在尖峰冷卻器底部設置清洗劑回收槽和清洗劑儲槽，利用循環泵實現循環清洗，噴淋清洗、循環槽和儲回收槽見圖1、圖2、圖3所示。

在清洗過程中，使用沈陽樂節科技有限公司研發的LJ-200K型清洗劑，在清洗過程中，將化學清洗溶液均勻噴灑到所要清洗的管束表面上，借助清洗液的重力從上層管束流到下層管束，使清洗液與各層管束外壁上的銹、垢進行充分的接觸，發生化學反應達到清潔系統的要求。通過調整噴淋頭的位置，可以使清洗液噴到管路各個位置，保證尖峰冷卻各層管束表面清洗的潔凈度。

化學噴淋清洗使用自主研發的LJ-200K型清洗劑，該清洗劑主要由有機復合酸、清洗助劑、緩蝕劑、金屬離子螯合劑以及其他添加劑組成，該化學噴淋清洗具有溶垢能力強、滲透性強的特點，在有效去除管束外壁的垢質同時可確保管束材料及鍍鋅層不被腐蝕。

圖1 移動噴淋清洗裝置

圖2 循環儲槽裝置

圖3 回收槽裝置

2.2 機械輔助除垢

尖峰冷卻器管束在化學清洗劑清洗過程中，在管束外的結垢除了部分溶解外，會有較多的垢質大塊剝落，卡在管束之間影響除垢的進一步進行，此時采用機械輔助除垢方式，使用專用機械除垢工具去除管束間的大塊垢質，此措施可加速化學噴淋后剝離的垢質快速下落，便于管束空隙通暢，提高除垢效率。

2.3 壓力水清洗

管束經過化學清洗后，在管道上還殘留有部分污漬，此時選擇合適壓力的高壓水槍及特制專用噴嘴裝置，用高壓水槍順著尖峰冷卻器管束的 30°~45°傾角進行反復沖洗，直到沖刷掉頑固的水垢。使用高壓水槍時，嚴格遵守高壓水槍的安全操作規范，確保施工安全。進過化學清洗、壓力水清洗后的管束見圖4、圖5所示。

圖4 管束清洗前外觀

圖5 管束清洗后外觀

3 解決效果

目前多數空冷火力發電企業都采用空冷島尖峰冷卻裝置，該裝置多年運行后均存在結垢較多的問題，采用這種化學噴淋清洗、壓力水清洗及機械輔助除垢相結合的方式處理后，除垢率在90%以上，在夏季能夠有效降低背壓，減少燃煤使用。設備在清洗過程中不會發生腐蝕，且經清洗劑清洗后的設備具有一定的防銹能力，清洗采用循環清洗的方式，清洗劑采用無污染材料，對環境無污染，清洗劑可以回收循環使用，清洗劑廢液經過中和后符合環保排放標準。通過對尖峰冷卻裝置除垢探索，得出結論：尖峰冷卻裝置每年清洗除垢一次，能極大提高尖峰冷卻裝置的使用和節能效果。

［1］曾令剛.直接空冷機組排汽裝置內置尖峰冷卻器探析[J].科學技術創新，2018（19）：146．

［2］趙維忠.空冷凝汽系統尖峰冷卻裝置應用現狀[J].電網與清潔能源，2014，30（7）：6．

［3］王兵，李長俊，朱偉，等.結垢及除垢技術在管道中的應用研究[J].石油化工腐蝕與防護，2008（1）：28．

［4］佘嬌容. 直流輸電換流閥外冷系統結垢機理及除垢方法研究[D].廣州：華南理工大學，2018．

［5］代中華.板式換熱器在供熱系統使用中的結垢處理[J].設備管理與維修，2020（13）：128-129．

Descale Method for Peak Cooling Tube Bundle of Air Cooling System

1,2,3

（1. Jilin Electric Power Co., Ltd., Baicheng Power Generation Company, Baicheng Jilin 137000, China; 2. Shenyang Lejie Technology Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110159, China；3. School of Environment and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang Liaoning 110159, China）

Aiming at the scaling problem during the operation of the peak cooler,a targeted solution was proposed. The cleaning and descaling efficiency reached more than 90% after using the solution. The cleaning once a year can greatly improve the use and energy-saving effect of the peak cooling device.

Spike cooler; Scaling; Cleaning; Descaling

2020-08-13

李想(1985-），男，遼寧省開源市人，工程師，2008年畢業于沈陽工程學院熱動專業，研究方向：火力發電企業熱機技術。

TQ016.5+5

A

1004-0935（2021）01-0094-03