水泥余热电厂凝汽器结垢化学清洗

　　1、余热电厂凝汽器结垢及清洗方法论述

　　水泥余热发电厂，在运行一至二年后，都会遇到凝汽器结垢，影响端差、真空度下降，造成发电量下降的问题。

　　凝汽器设备是汽轮机组的一个重要组成部分，它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。而凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，如机组真空下降 1%，机组热耗将要上升 0.6%～1%。因此保持凝汽器良好的运行工况，保证凝汽器的最有利真空；是每个 发电厂节能的重要内容。

　　凝汽器真空度下降的主要特征：1、排汽温度升高；2、凝结水过冷度增加； 3、真空表指示降低；4、凝汽器端差增大；5、机组出现振动；6、在调节汽门开度不变的情况下，汽轮机的负荷降低。凝汽器真空度下降原因分析：引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因大致可以分为外因和内因两种：外因主要有循环水量中断或不足，循环水温升高，后轴封供汽中断，抽气器故障等；内因主要有凝汽器满水(或水位升高) ，凝汽器结垢或腐蚀，传热恶化，凝汽器水侧泄漏，凝汽器真空系统不严密，汽侧泄漏导致空气涌入等。最常见的原因是凝汽器管内结垢引起，主要为生物粘泥垢和碳酸盐硬垢，部分为磷酸盐和硅酸盐硬垢。

　　凝汽器结垢严重影响了冷凝效果，影响端差、真空度和发电量。结垢缩短了凝汽器设备使用寿命和正常出力。如凝汽器管结垢达0.3mm，可影响汽轮机效率；超过0.5mm，可影响汽轮机出力，大幅浪费能源。凝汽器管泄漏将引起锅炉机组各类水质故障，而腐蚀泄漏多由于循环水结垢而引起。结垢导致凝汽器工作效率大大降低，影响机组运行经济性和安全性。

　　凝汽器结垢清洗方法分为物理清洗和化学清洗。物理清洗通常采用三种方法: 1、人工捅洗 它是采用捅条由人工对凝汽器管进行往复捅刷。以除掉管内的结垢，这样由于只是人工捅洗，只能清除软垢和少量的硬垢，清除不彻底，劳动强度大，无法达到令人满意的效果。而且对铜管的机械损伤较严重，而且没有除尽的老垢又作为晶核，加快了结垢速度；2、胶球清洗 它采用胶球系统与循环水系统并联的方式。需经常投入使用，而只能清除软垢，对结成的硬垢就不能起到作用。 3、 高压水喷射清洗 这种清洗效果较好，它采用高压力水喷射，通过被清洗设备的管道，能将管内污垢大部分去除。但劳动强度大、除垢率不高、清洗时间长，高压对凝汽器管的机械损伤严重。

　　凝汽器铜管内结水垢不仅会引起腐蚀，而且还会加重黄铜管的脱锌和点蚀。在凝汽器清洗方法中的胶球、机动工具及高压水射流清洗等的除垢率只能达到50-80%，由于铜管内仍然结有残余污垢物，残余污垢可形成闭塞的局部浓缩区，铜管继续遭受腐蚀。铜管结垢后，内表面不光滑，在运行中促使结垢速度加快。而使用化学清洗时，除垢率大于97%，可以避免清洗后残余污垢对铜管的腐蚀。有效防止铜管的机械损伤。

　　凝汽器结垢化学清洗，随着清洗技术的不断发展，得到了广泛的应用。近十几年来，随着高效缓蚀剂的研制成功和广泛应用，以及化学清洗监控手段的进一步完善，化学清洗在我国各行各业已经得到愈来愈广泛的应用，用于凝汽器清洗时，具有清洗时间短、除污垢率高、劳动强度低、工艺简单等优点，而且可有效防止铜管的残余污垢腐蚀。由于不了解化学清洗，人们对凝汽器铜管的化学清洗心存畏惧，害怕化学清洗会引起铜管的失效报废，有部分电厂仍然采用机动工具等机械的方法清洗凝汽器，这种清洗方法最大的缺点是容易损伤铜管内壁，并且铜管内壁不同程度地存在机械划痕的缺陷，在这些缺陷处容易产生腐蚀形成的裂纹核心，并不断向内部扩大，导致凝汽器铜管的破坏。如：某厂的凝汽器铜管出现结垢，由于当时对化学清洗凝汽器心存畏惧，因此，选择机动工具和高压水射流进行清洗，结果在清洗过程中损坏铜管9根，清洗完成后进行检查，发现铜管上不仅有机械损伤的划痕，而且铜管内仍存有0.1～0.2mm水垢，经过8个月的运行，出现了机组真空下降、出力低等现象，究其结垢的原因，是由于机动工具和高压水射流清洗除垢率只有70%。与此对比，我们应用化学清洗，经过清洗后的机组一直运行状况良好，参数都基本达到铭牌出力，而且铜管无泄漏和残余水垢。这一实例充分说明化学清洗可以有效地防止铜管的损伤，只要在凝汽器化学清洗过程中加强监控，控制好清洗剂的浓度和温度，添加优质适用的缓蚀剂，化学清洗是凝汽器铜管清洗的最有效方法。

　　通过近十年来在我公司在凝汽器、冷油器及换热器的化学清洗实践，证明化学清洗具有其他清洗手段无法比拟优点。经过化学清洗后的机组一直运行状况良好，参数都基本达到铭牌出力，而且几年了，铜管也无泄漏和残余水垢。

　　下表为化学清洗前后机组运行参数：

　　凝汽器化学清洗前、后运行情况

　　总结起来，化学清洗凝汽器具有以下优点：一、清除硬垢的效果好，化学清洗除垢率可达97%，物理清洗除垢率只有70-80%。采用化学清洗能达到彻底去除污垢物的目的，其除垢均匀度一致，效果好。二、清洗时间短。由于凝汽器铜管所结污垢物主要成分是碳酸盐和污泥，应用化学清洗方法，清洗时间短而且工艺简单。如：清洗一台10MW的凝汽器，铜管水垢厚度1.5mm，只需要二天的时间就能够彻底清除铜管内的污垢。三、可以避免铜管残余垢物的腐蚀，凝汽器铜管内结水垢不仅会引起腐蚀，而且还会加重黄铜管的脱锌和点蚀。在凝汽器清洗方法中的胶球、机动工具及高压水射流清洗等的除垢率只能达到50-80%，由于凝汽器管内仍然结有残余污垢物，残余污垢可形成闭塞的局部浓缩区，铜管继续遭受腐蚀。铜管结垢后，内表面不光滑，在运行中促使结垢速度加快。使用化学清洗时，除垢率大于97%，可以避免清洗后残余污垢对铜管的腐蚀。四、有效防止铜管的机械损伤，采用机动工具等机械的方法清洗凝汽器，最大的缺点是容易损伤凝汽器管内壁，并且铜管内壁不同程度地存在机械划痕的缺陷，在这些缺陷处容易产生腐蚀形成的裂纹核心，并不断向内部扩大，导致凝汽器铜管的破坏。五、对凝汽器设备腐蚀小，如果选择正规的清洗公司，用户对腐蚀这个问题不用担心，我公司采用优质适用的金属缓蚀剂和铜专用缓蚀剂，凝汽器清洗基本没有腐蚀，根据南方水泥（河山）余热电厂凝汽器黄铜管、宁波科环水泥余热电厂和杭州美亚水泥余热电厂凝汽器不锈钢管清洗腐蚀监测，腐蚀率大大低于国家化学清洗标准，达到基本无腐蚀。

　　凝汽器清洗时标准腐蚀试片（一型）清洗前后数据：

　　另据浙江省计量科学研究院对冷凝器清洗时，黄铜标准腐蚀试片的实时监测，一型黄铜试片初始重量22.20504克，清洗结束后称重22.20234克，基本无腐蚀。

　　2、凝汽器清洗工艺

　　凝汽器化学清洗是采用化学方式，对凝汽器管路表面的污垢进行化学反应清理去除的过程，因此过程控制相当严格。化学清洗采用凝汽器和清洗泵、循环槽建立临时循环的方式进行，药剂投加于循环清洗槽中，主洗剂采用适合于凝汽器铜材质或不锈钢基本无腐蚀的水垢清洗剂，缓蚀剂采用国内最优秀的多用酸洗缓蚀剂和铜专用缓蚀剂。我公司将清洗时的设备防腐蚀保护措施，作为清洗工作的重中之重，采用多重金属缓蚀技术，清洗时对设备安全，基本无腐蚀。从我公司清洗过的上千台冷凝器、凝汽器等换热设备的腐蚀监测情况和设备运行情况看，对设备安全可靠，除垢彻底。据浙江省计量科学研究院清洗冷凝器现场测试，清洗时对设备基本无腐蚀。

　　凝汽器化学清洗，我公司形成了一套详细的清洗除垢方案和多重防止腐蚀保护措施。清洗方案编制依据：中华人民共和国原化工部行业标准HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》，《火力发电厂凝汽器清洗及成膜导则》和业主方提供的有关凝汽器资料和数据。采用对凝汽器设备基本无腐蚀的粘泥剥离剂、缓蚀剂、促进剂、掩蔽剂、分散剂、表面活性剂等多种物质组成的有机酸系列清洗剂的化学清洗方法。凝汽器铜管或不锈钢管内的生物粘泥软垢、碳酸盐硬垢基本能清除干净，对设备也基本无腐蚀。

　　根据凝汽器清洗工程的需要建立临时清洗系统，如图：

　　在凝汽器进、出水管上关闭阀门，加装盲板和进出法兰，在两侧凝汽器水室最上部加装50mm直径的排气管，以排除清洗时产生的大量气体。

　　清洗流程为水冲洗→杀菌粘泥剥离清洗→缓蚀处理→酸洗除垢→中和钝化→预膜→结束。

　　具体步骤：2.1、水冲洗，对附着率低的污垢进行水冲洗，并检查系统泄漏情况。为防止清洗液因泄漏对汽侧的侵蚀，在清洗前对汽侧充以除盐水至凝结器满水位作缓冲。

　　2.2、凝汽器生物粘泥剥离清洗：在循环水系统加入GJ-1B杀菌粘泥剥离剂，其作用为杀灭凝汽器管内中菌藻和分解生物粘泥软垢，降低其对设备的附着力，同时加入渗透剂、助洗剂、分散剂，使清洗药剂渗透到污垢内部，并使剥离的粘泥污垢分散为小分子颗粒，悬浮于水中排出，避免二次沉积。

　　2.3、缓蚀处理：本公司采用的金属缓蚀剂为国家发明三等奖和国家科技部重点推广产品，在国内外处于领先地位，清洗行业公认的名牌产品，其强酸（硫酸、硝酸、盐酸）清洗缓蚀率达99。7%，对于渗氢以及Fe3+加速腐蚀均具有良好的抑制能力。酸洗时金属不产生孔蚀。虽价格昂贵，但对设备腐蚀的保护方面效果很好，清洗水垢时对铜管等金属基本无腐蚀。在除垢清洗时系统如是铜管凝汽器，还需加入铜的隐蔽剂、还原剂，防止"镀铜"。双重的缓蚀处理，确保化学清洗对铜管的腐蚀影响降低到最低程度，根据我公司施工过的多家电厂凝汽器清洗时的腐蚀试片实时监测显示，对铜管和不锈钢管基本无腐蚀。

　　2.4、除硬垢清洗：凝汽器化学清洗采用的GJ-凝汽器水垢清洗剂，对碳酸盐垢的溶解非常有效，可用于有脱锌腐蚀的凝汽器管溶垢清洗。目前是凝汽器和热交换器溶垢清洗的首选安全清洗剂，再加上国内最优质的缓蚀剂，因此清洗时，对设备的腐蚀率大大低于国家标准。加入水垢清洗剂和助洗剂、分散剂、循环清洗，利用清洗液与碳酸盐垢进行化学反应，生成可溶性物质将其除去。不锈钢凝汽器不能用含有氯离子的清洗剂，注意除垢剂的类型及浓度。除垢清洗同时按凝汽器材质放置黄铜或不锈钢标准腐蚀试片，实时监测腐蚀率。

　　2.5、除垢清洗结束后用水循环清洗，并用碱洗中和剂中和残余的清洗酸液。酸洗后的金属表面处于较高的活性状态，通过中和钝化的方法，可避免被清洗的金属表面重新氧化返锈。

　　2.6、黄铜凝汽器需投加铜的专用预膜剂，黄铜管经酸洗后自然氧化膜溶去，会产生婴儿期腐蚀，耐蚀性差的管材将更加突出，因此，应和锅炉化学清洗后的钝化工序一样，使用人工建立的保护膜，以安全度过婴儿期。保护铜管金属不再进行氧化反应。

　　3、凝汽器清洗施工程序和质量监控措施

　　施工程序：

　　3.1清除杂物：在进行清洗前，将系统内的各种杂物清除干净，以免在凝汽器除垢过程中堵塞排污管路。

　　3.2水冲洗及系统试压：水冲洗及试压的目的是除去系统中易脱落的疏松污垢。并在模拟清洗状态下对临时管线的泄漏情况进行检查，以保证清洗过程的正常进行，当排水透明时，冲洗结束。

　　3.3投加药剂：

　　药剂                           工艺条件

　　GJ-1B杀菌粘泥剥离剂            常   温

　　渗透剂、分散剂

　　金属缓蚀剂

　　GJ-水垢清洗剂                   40℃或常温

　　清洗促进剂

　　分散清洗剂

　　中和钝化剂                       常   温

　　测试项目：酸度 、碱度

　　标准腐蚀试片监测腐蚀率

　　质量监控措施：

　　洗净度：可采取打开凝汽器孔盖目测的方法，查看清洗效果比较直观，辅助于化学分析的方法，若溶液中酸度平衡时为清洗终点。洗净率，除垢率大于90%，即被清洗凝汽器内表面基本清洁，表面经外观检查合格，真空度、端差正常。腐蚀率：被清洗金属表面无局部腐蚀，标准腐蚀挂片均匀腐蚀速度应小于6g/m2·h

　　4．综述

　　实践证明，凝汽器化学清洗技术具有除垢效率高、清洗速度快，对金属基体腐蚀小，在清洗完成后钝化膜有后续保护设备作用。清洗产品不含有毒物质，因此安全环保。凝汽器化学清洗的推广应用为凝汽器安全高效运行提供了保证，是凝汽器清洗的首选手段。为保证凝汽器清洗质量和设备安全，请选择管理规范、技术可靠的清洗公司。

　　参考文献：李德福《工业清洗技术》

　　作者电话：13805702746