1、余熱電廠凝汽器結垢及清洗方法論述

　　水泥余熱發電廠，在運行一至二年后，都會遇到凝汽器結垢，影響端差、真空度下降，造成發電量下降的問題。

　　凝汽器設備是汽輪機組的一個重要組成部分，它的工作性能直接影響整個汽輪機組的安全性、可靠性、穩定性和經濟性。而凝汽器真空度是汽輪機運行的重要指標，也是反映凝汽器綜合性能的一項主要考核指標。凝汽器的真空水平對汽輪發電機組的經濟性有著直接影響，如機組真空下降 1%，機組熱耗將要上升 0.6%～1%。因此保持凝汽器良好的運行工況，保證凝汽器的最有利真空；是每個 發電廠節能的重要內容。

　　凝汽器真空度下降的主要特征：1、排汽溫度升高；2、凝結水過冷度增加； 3、真空表指示降低；4、凝汽器端差增大；5、機組出現振動；6、在調節汽門開度不變的情況下，汽輪機的負荷降低。凝汽器真空度下降原因分析：引起汽輪機凝汽器真空度下降的原因大致可以分為外因和內因兩種：外因主要有循環水量中斷或不足，循環水溫升高，后軸封供汽中斷，抽氣器故障等；內因主要有凝汽器滿水(或水位升高) ，凝汽器結垢或腐蝕，傳熱惡化，凝汽器水側泄漏，凝汽器真空系統不嚴密，汽側泄漏導致空氣涌入等。最常見的原因是凝汽器管內結垢引起，主要為生物粘泥垢和碳酸鹽硬垢，部分為磷酸鹽和硅酸鹽硬垢。

　　凝汽器結垢嚴重影響了冷凝效果，影響端差、真空度和發電量。結垢縮短了凝汽器設備使用壽命和正常出力。如凝汽器管結垢達0.3mm，可影響汽輪機效率；超過0.5mm，可影響汽輪機出力，大幅浪費能源。凝汽器管泄漏將引起鍋爐機組各類水質故障，而腐蝕泄漏多由于循環水結垢而引起。結垢導致凝汽器工作效率大大降低，影響機組運行經濟性和安全性。

　　凝汽器結垢清洗方法分為物理清洗和化學清洗。物理清洗通常采用三種方法: 1、人工捅洗 它是采用捅條由人工對凝汽器管進行往復捅刷。以除掉管內的結垢，這樣由于只是人工捅洗，只能清除軟垢和少量的硬垢，清除不徹底，勞動強度大，無法達到令人滿意的效果。而且對銅管的機械損傷較嚴重，而且沒有除盡的老垢又作為晶核，加快了結垢速度；2、膠球清洗 它采用膠球系統與循環水系統并聯的方式。需經常投入使用，而只能清除軟垢，對結成的硬垢就不能起到作用。 3、 高壓水噴射清洗 這種清洗效果較好，它采用高壓力水噴射，通過被清洗設備的管道，能將管內污垢大部分去除。但勞動強度大、除垢率不高、清洗時間長，高壓對凝汽器管的機械損傷嚴重。

　　凝汽器銅管內結水垢不僅會引起腐蝕，而且還會加重黃銅管的脫鋅和點蝕。在凝汽器清洗方法中的膠球、機動工具及高壓水射流清洗等的除垢率只能達到50-80%，由于銅管內仍然結有殘余污垢物，殘余污垢可形成閉塞的局部濃縮區，銅管繼續遭受腐蝕。銅管結垢后，內表面不光滑，在運行中促使結垢速度加快。而使用化學清洗時，除垢率大于97%，可以避免清洗后殘余污垢對銅管的腐蝕。有效防止銅管的機械損傷。

　　凝汽器結垢化學清洗，隨著清洗技術的不斷發展，得到了廣泛的應用。近十幾年來，隨著高效緩蝕劑的研制成功和廣泛應用，以及化學清洗監控手段的進一步完善，化學清洗在我國各行各業已經得到愈來愈廣泛的應用，用于凝汽器清洗時，具有清洗時間短、除污垢率高、勞動強度低、工藝簡單等優點，而且可有效防止銅管的殘余污垢腐蝕。由于不了解化學清洗，人們對凝汽器銅管的化學清洗心存畏懼，害怕化學清洗會引起銅管的失效報廢，有部分電廠仍然采用機動工具等機械的方法清洗凝汽器，這種清洗方法最大的缺點是容易損傷銅管內壁，并且銅管內壁不同程度地存在機械劃痕的缺陷，在這些缺陷處容易產生腐蝕形成的裂紋核心，并不斷向內部擴大，導致凝汽器銅管的破壞。如：某廠的凝汽器銅管出現結垢，由于當時對化學清洗凝汽器心存畏懼，因此，選擇機動工具和高壓水射流進行清洗，結果在清洗過程中損壞銅管9根，清洗完成后進行檢查，發現銅管上不僅有機械損傷的劃痕，而且銅管內仍存有0.1～0.2mm水垢，經過8個月的運行，出現了機組真空下降、出力低等現象，究其結垢的原因，是由于機動工具和高壓水射流清洗除垢率只有70%。與此對比，我們應用化學清洗，經過清洗后的機組一直運行狀況良好，參數都基本達到銘牌出力，而且銅管無泄漏和殘余水垢。這一實例充分說明化學清洗可以有效地防止銅管的損傷，只要在凝汽器化學清洗過程中加強監控，控制好清洗劑的濃度和溫度，添加優質適用的緩蝕劑，化學清洗是凝汽器銅管清洗的最有效方法。

　　通過近十年來在我公司在凝汽器、冷油器及換熱器的化學清洗實踐，證明化學清洗具有其他清洗手段無法比擬優點。經過化學清洗后的機組一直運行狀況良好，參數都基本達到銘牌出力，而且幾年了，銅管也無泄漏和殘余水垢。

　　下表為化學清洗前后機組運行參數：

　　凝汽器化學清洗前、后運行情況

　　總結起來，化學清洗凝汽器具有以下優點：一、清除硬垢的效果好，化學清洗除垢率可達97%，物理清洗除垢率只有70-80%。采用化學清洗能達到徹底去除污垢物的目的，其除垢均勻度一致，效果好。二、清洗時間短。由于凝汽器銅管所結污垢物主要成分是碳酸鹽和污泥，應用化學清洗方法，清洗時間短而且工藝簡單。如：清洗一臺10MW的凝汽器，銅管水垢厚度1.5mm，只需要二天的時間就能夠徹底清除銅管內的污垢。三、可以避免銅管殘余垢物的腐蝕，凝汽器銅管內結水垢不僅會引起腐蝕，而且還會加重黃銅管的脫鋅和點蝕。在凝汽器清洗方法中的膠球、機動工具及高壓水射流清洗等的除垢率只能達到50-80%，由于凝汽器管內仍然結有殘余污垢物，殘余污垢可形成閉塞的局部濃縮區，銅管繼續遭受腐蝕。銅管結垢后，內表面不光滑，在運行中促使結垢速度加快。使用化學清洗時，除垢率大于97%，可以避免清洗后殘余污垢對銅管的腐蝕。四、有效防止銅管的機械損傷，采用機動工具等機械的方法清洗凝汽器，最大的缺點是容易損傷凝汽器管內壁，并且銅管內壁不同程度地存在機械劃痕的缺陷，在這些缺陷處容易產生腐蝕形成的裂紋核心，并不斷向內部擴大，導致凝汽器銅管的破壞。五、對凝汽器設備腐蝕小，如果選擇正規的清洗公司，用戶對腐蝕這個問題不用擔心，我公司采用優質適用的金屬緩蝕劑和銅專用緩蝕劑，凝汽器清洗基本沒有腐蝕，根據南方水泥（河山）余熱電廠凝汽器黃銅管、寧波科環水泥余熱電廠和杭州美亞水泥余熱電廠凝汽器不銹鋼管清洗腐蝕監測，腐蝕率大大低于國家化學清洗標準，達到基本無腐蝕。

　　凝汽器清洗時標準腐蝕試片（一型）清洗前后數據：

　　另據浙江省計量科學研究院對冷凝器清洗時，黃銅標準腐蝕試片的實時監測，一型黃銅試片初始重量22.20504克，清洗結束后稱重22.20234克，基本無腐蝕。

　　2、凝汽器清洗工藝

　　凝汽器化學清洗是采用化學方式，對凝汽器管路表面的污垢進行化學反應清理去除的過程，因此過程控制相當嚴格。化學清洗采用凝汽器和清洗泵、循環槽建立臨時循環的方式進行，藥劑投加于循環清洗槽中，主洗劑采用適合于凝汽器銅材質或不銹鋼基本無腐蝕的水垢清洗劑，緩蝕劑采用國內最優秀的多用酸洗緩蝕劑和銅專用緩蝕劑。我公司將清洗時的設備防腐蝕保護措施，作為清洗工作的重中之重，采用多重金屬緩蝕技術，清洗時對設備安全，基本無腐蝕。從我公司清洗過的上千臺冷凝器、凝汽器等換熱設備的腐蝕監測情況和設備運行情況看，對設備安全可靠，除垢徹底。據浙江省計量科學研究院清洗冷凝器現場測試，清洗時對設備基本無腐蝕。

　　凝汽器化學清洗，我公司形成了一套詳細的清洗除垢方案和多重防止腐蝕保護措施。清洗方案編制依據：中華人民共和國原化工部行業標準HG/T2387-2007《工業設備化學清洗質量標準》，《火力發電廠凝汽器清洗及成膜導則》和業主方提供的有關凝汽器資料和數據。采用對凝汽器設備基本無腐蝕的粘泥剝離劑、緩蝕劑、促進劑、掩蔽劑、分散劑、表面活性劑等多種物質組成的有機酸系列清洗劑的化學清洗方法。凝汽器銅管或不銹鋼管內的生物粘泥軟垢、碳酸鹽硬垢基本能清除干凈，對設備也基本無腐蝕。

　　根據凝汽器清洗工程的需要建立臨時清洗系統，如圖：

　　在凝汽器進、出水管上關閉閥門，加裝盲板和進出法蘭，在兩側凝汽器水室最上部加裝50mm直徑的排氣管，以排除清洗時產生的大量氣體。

　　清洗流程為水沖洗→殺菌粘泥剝離清洗→緩蝕處理→酸洗除垢→中和鈍化→預膜→結束。

　　具體步驟：2.1、水沖洗，對附著率低的污垢進行水沖洗，并檢查系統泄漏情況。為防止清洗液因泄漏對汽側的侵蝕，在清洗前對汽側充以除鹽水至凝結器滿水位作緩沖。

　　2.2、凝汽器生物粘泥剝離清洗：在循環水系統加入GJ-1B殺菌粘泥剝離劑，其作用為殺滅凝汽器管內中菌藻和分解生物粘泥軟垢，降低其對設備的附著力，同時加入滲透劑、助洗劑、分散劑，使清洗藥劑滲透到污垢內部，并使剝離的粘泥污垢分散為小分子顆粒，懸浮于水中排出，避免二次沉積。

　　2.3、緩蝕處理：本公司采用的金屬緩蝕劑為國家發明三等獎和國家科技部重點推廣產品，在國內外處于領先地位，清洗行業公認的名牌產品，其強酸（硫酸、硝酸、鹽酸）清洗緩蝕率達99。7%，對于滲氫以及Fe3+加速腐蝕均具有良好的抑制能力。酸洗時金屬不產生孔蝕。雖價格昂貴，但對設備腐蝕的保護方面效果很好，清洗水垢時對銅管等金屬基本無腐蝕。在除垢清洗時系統如是銅管凝汽器，還需加入銅的隱蔽劑、還原劑，防止"鍍銅"。雙重的緩蝕處理，確保化學清洗對銅管的腐蝕影響降低到最低程度，根據我公司施工過的多家電廠凝汽器清洗時的腐蝕試片實時監測顯示，對銅管和不銹鋼管基本無腐蝕。

　　2.4、除硬垢清洗：凝汽器化學清洗采用的GJ-凝汽器水垢清洗劑，對碳酸鹽垢的溶解非常有效，可用于有脫鋅腐蝕的凝汽器管溶垢清洗。目前是凝汽器和熱交換器溶垢清洗的首選安全清洗劑，再加上國內最優質的緩蝕劑，因此清洗時，對設備的腐蝕率大大低于國家標準。加入水垢清洗劑和助洗劑、分散劑、循環清洗，利用清洗液與碳酸鹽垢進行化學反應，生成可溶性物質將其除去。不銹鋼凝汽器不能用含有氯離子的清洗劑，注意除垢劑的類型及濃度。除垢清洗同時按凝汽器材質放置黃銅或不銹鋼標準腐蝕試片，實時監測腐蝕率。

　　2.5、除垢清洗結束后用水循環清洗，并用堿洗中和劑中和殘余的清洗酸液。酸洗后的金屬表面處于較高的活性狀態，通過中和鈍化的方法，可避免被清洗的金屬表面重新氧化返銹。

　　2.6、黃銅凝汽器需投加銅的專用預膜劑，黃銅管經酸洗后自然氧化膜溶去，會產生嬰兒期腐蝕，耐蝕性差的管材將更加突出，因此，應和鍋爐化學清洗后的鈍化工序一樣，使用人工建立的保護膜，以安全度過嬰兒期。保護銅管金屬不再進行氧化反應。

　　3、凝汽器清洗施工程序和質量監控措施

　　施工程序：

　　3.1清除雜物：在進行清洗前，將系統內的各種雜物清除干凈，以免在凝汽器除垢過程中堵塞排污管路。

　　3.2水沖洗及系統試壓：水沖洗及試壓的目的是除去系統中易脫落的疏松污垢。并在模擬清洗狀態下對臨時管線的泄漏情況進行檢查，以保證清洗過程的正常進行，當排水透明時，沖洗結束。

　　3.3投加藥劑：

　　藥劑                           工藝條件

　　GJ-1B殺菌粘泥剝離劑            常   溫

　　滲透劑、分散劑

　　金屬緩蝕劑

　　GJ-水垢清洗劑                   40℃或常溫

　　清洗促進劑

　　分散清洗劑

　　中和鈍化劑                       常   溫

　　測試項目：酸度 、堿度

　　標準腐蝕試片監測腐蝕率

　　質量監控措施：

　　洗凈度：可采取打開凝汽器孔蓋目測的方法，查看清洗效果比較直觀，輔助于化學分析的方法，若溶液中酸度平衡時為清洗終點。洗凈率，除垢率大于90%，即被清洗凝汽器內表面基本清潔，表面經外觀檢查合格，真空度、端差正常。腐蝕率：被清洗金屬表面無局部腐蝕，標準腐蝕掛片均勻腐蝕速度應小于6g/m2·h

　　4．綜述

　　實踐證明，凝汽器化學清洗技術具有除垢效率高、清洗速度快，對金屬基體腐蝕小，在清洗完成后鈍化膜有后續保護設備作用。清洗產品不含有毒物質，因此安全環保。凝汽器化學清洗的推廣應用為凝汽器安全高效運行提供了保證，是凝汽器清洗的首選手段。為保證凝汽器清洗質量和設備安全，請選擇管理規范、技術可靠的清洗公司。

　　參考文獻：李德福《工業清洗技術》

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