科学技术 N-1000-1型凝汽器半边清洗技术浅谈 闫芸 河北金牛能源股份有限&-s-邢台矿矸石热电厂 河北邢台054000 1、前言 凝汽器是汽轮机组的一个重要组成部分，其作用是将汽轮 机的排汽冷却凝结成水 并形成高度真空使进入汽轮机的蒸 汽能膨胀到远低于大气压力而多做功。凝汽器真空是表征凝汽 器工作特性的主要指标，是影响汽轮机组安全经济运行的主要 因素之一。影响凝汽器真空的因素比较复杂包括凝汽器传热 特性、凝汽器热负荷、铜管清洁率、冷却水温、冷却水量、冷 却水系统的特性等。然而，对于一台已经投运的抽汽凝汽式机 组凝汽器的冷却面积、冷却方式等已基本固定冷却水系统 的特性、冷却水温受到电厂的地理位置、季节气候等因素限制， 凝汽器热负荷也随外界用户耗汽量的波动而变化，而采用调整 并联运行循环水泵的台数来改变冷却水量的方式则需要进行机 组功率微增量与循环水泵耗功量和耗水量的经济性分析。因此 提高并维持较高的铜管清洁率是保持凝汽器真空高的最经济最 有效的途径。 凝汽器冷却铜管水侧污垢是导致凝汽器真空恶化的最主要 也是最常见的原因。循环冷却水中杂质等引起铜管内表面积垢 或脏污并随着时间的推移逐渐增多加厚，导致铜管清洁率和 总传热系数下降、凝汽器换热效果差、真空下降，机组热效率 降低，影响机组出力和运行经济性：并且垢下腐蚀可能造成针 型腐蚀穿孔导致铜管及管板泄漏，威胁着汽轮机组的安全运 行。通常采用添加除垢缓蚀剂 胶球清洗、周期性停机进行机 械清理等方法 但效果均不理想。现介绍一种不停机半边清洗 的方法，实现了节能、降耗、增效的目的，确保机组长周期安 全、稳定、经济运行。 2、凝汽器铜管水侧污垢的危害 污垢的导热系数很小大大地增加了传热热阻造成传热 系数降低，严重消弱凝汽器的换热能力，使循环水吸热不良， 减缓了汽轮机排汽的凝结速度致使排汽压力和排汽温度均升 高。而排汽温度的升高又导致有更多的热量需要循环水带走， 使循环水温度升得很快。循环水温度升高后又进一步恶化真空、 增大端差，形成恶性循环。表面上看很容易判断为是由于冷却 塔冷却效果不良所致其实循环水温度高的原因在冷却塔冷却 效果一定的情况下是凝汽器真空低直接导致。铜管水侧污垢不 仅使凝汽器清洁率下降和冷却面积减少还增加了循环水流动 阻力从而减少了循环水流量，进一步了降低了凝汽器真空。所 以凝汽器铜管水侧污垢是导致真空恶化的最主要的原因。 凝汽器真空降低使蒸汽的有效焓降减小会影响汽轮机组 运行的安全性和经济性。一般运行经验表明：凝汽器真空每下 降1 kPa，汽轮机汽耗会增加1 525：真空过低时会限制 机组出力，严重时要停机清洗 影响汽轮机组的经济效益。而 且，真空过低会使低压缸 排汽缸温度升高，引起汽轮机轴承 中心偏移严重时会增大汽轮机组的振动 当真空降低时为 保持机组出力不变，必须增加蒸汽流量导致轴向推力增大、 推力轴承过负荷，影响汽轮机组的安全运行。 同时，沉积物下腐蚀是凝汽器铜管腐蚀的主要形态。沉积 物造成铜管表面不同部位上的供氧差异和介质浓度差异，导致 局部腐蚀。铜管因腐蚀壁面变得粗糙而使污垢更易于附着又 进一步加速了沉积物下腐蚀，形成恶性循环。铜被氧化生成的 Cu2+及Cu+离子倾向于水解生成氧化亚铜并使溶液局部酸 化加剧了腐蚀的发展严重时造成针型腐蚀穿孑L导致铜管 及管板泄漏循环水泄漏到汽侧，凝结水含盐量高，严重时造 成凝汽器满水严重威胁着汽轮机组的运行安全也直接影响 发电厂的经济效益。并且凝汽器铜管内壁形成污垢的速度很 快。根据文献 凝汽器铜管清洗24h后，铜管清洁系数就会从 1 O0变为0 692，实际传热系数由2 93kW(m2 c)降低到198 kW(m2)致使排汽温度从315C上升到35 5。 而01mm厚污垢的热阻足以让1Omm厚铜管的导热热阻被忽 略不计。如此快的积垢速度和低的传热效率导致凝汽器长期 处于低效率运行中。 3、凝汽器不停机半边清洗的实际应用 为了提高汽轮机真空保证机组在额定容量下运行降低 机组热耗，节约燃料必须对凝汽器进行不定期的清洗。 2 20101 3 1抽凝机组设备简介及存在问题 我厂拥有2台CC1 2-4 91 570 981-1型次高压单缸 抽汽式汽轮机(3# 4#机组)分别配置N一1000-1型分列 二道制表面回热式凝汽器，冷却面积1000m 设计冷却水量 2835th，水阻26 5KPa。矿井污水经处理后或地下水作为循环 水的补充水使用双曲线冷却水塔冷却面积1 250m 。循环水 设计温度27最高水温33。C。其配置4台20SH-1 9型循环 水泵，流量201 6m。h扬程H=27m电动机功率1 80kw正 常情况下2台循环水泵运行2台联锁热备用，必要时3台循 环水泵并联运行 1台热备用。 以往凝汽器的清洗我厂采用的是胶球清洗方式优点是 能够不停机自动连续清洗，缺点是要外加动力收球率低无 法去除钙镁等无机盐形成的盐垢沉积物垢下腐蚀现象普遍。 后来也采用了停机清洗方式，缺点是清洗时间长人工 物资 费用大，经济效益降低。因此近两年我厂采用了不停机半边清 洗方式针对凝汽器的结垢程度选择相应的清洗方法(酸洗或 高压冲洗)从很大程度上彻底解决以上问题并提高了凝汽 器的换热效率。 32半边清洗的具体操作步骤 首先将清洗侧循环水泵切换到运行侧，把机组负荷降至 12左右 切换冷油器 冷风器的冷却水源至运行侧 缓慢关 闭清洗侧至抽气器的空气阀 关闭凝汽器两侧冷却水入口管联 络阀关闭凝汽器清洗侧冷却水出、入口水阀在操作过程中 要严格注意凝汽器内真空的变化情况，如发现真空急剧下降应 立即恢复机组的正常运行状态并寻找原因及时消除。当凝汽 器内真空稳定后，开放凝汽器清洗侧冷却水出口管上的空气排 出阀和凝汽器冷却水入口水室的排水阀当凝汽器冷却水全部 排完而且器内真空又无异常变化时 才可打开清洗侧两端人 L 盖进行清洗工作。 在清洗过程中应加强对凝汽器真空和排汽温度的监视 当真空下降较大时应启动辅助抽气器维持凝汽器真空必要 时应再度降低汽轮机负荷。 清洗工作完毕后安装好凝汽器的两侧端盖，关闭凝汽器 冷却水室排水阀 缓慢开放凝汽器冷却水出口阀 当凝汽器内 充满水后冷却水出I：1空气阀冒水)关闭空气阀缓慢开放凝 汽器两侧冷却水入口联络阀和抽气器入口空气阀待凝汽器真 空升高后才可提高机组负荷。 4、经济效果分析 凝汽器采用不停机半边清洗的经济效果 可从提高真空降 低汽耗 少停机多发电、节省人工物资费用等方面进行分析： 41提高真空、降低汽耗 根据2年来采用半边清洗技术按凝汽器真空平均提高 6kpa抽凝机组年折算纯凝工况运行5000h纯凝工况设计汽耗 为434tMWh取凝汽器真空每下降1 kpa汽轮机汽耗增加2 计算则每年可少消耗蒸汽量为：434tMWh6 X 2X 1 2MW X 5000h=31 248t折算年节约3360t标准煤。 4 2多发电、少停机 每年清洗凝汽器两次、每次至少需停机96h。采用半边清洗技 术以后1台1 2MW机组每年可多发电2 X 96h X 6MW=11 52MWh 除去成本按利润1元MWh计算增加利润11 5200元。 43节省人工物资费用 如采用停机酸洗方式需人工6人，工期7天费用6人 X 30元X 7天=720元：停机酸洗需加辅助设备和除垢剂近达8 万元物资费，而采用半边清洗方式只需人工费用360元。 5、建议与结论 凝汽器铜管水侧形成污垢，造成凝汽器传热系数降低，真 空下降及沉淀物下腐蚀，影响汽轮机组运行的安全性和经济性。 通过不停机半边清洗技术，有效地除垢，从而达到节能、降耗、 增效的目的确保机组长周期安全稳定、经济运行。 以矸石热电厂两年的实践证明，不停机半边清洗技术除从根 本上去除结垢外，同时凝汽器真空平均提高6KPa每年可节约 3360t标准煤多发电52MWh取得的经济效益是非常显著的 也能满足小中型热电厂水冷设备清洗要求值得大力推广。