凝汽器不停机在线清洗技术10小时解决电厂凝汽器真空度下降、排汽温度升高、端差增大问题

摘要：火力发电厂值长在中控室观察到发电机组凝汽器长时间出现的真空度低、排⽓温度高、端差大、发电机组效率下降、热经济性降低等不同程度的异常现象，经过对引发凝汽器数据异常现象可能原因逐一检查排除，确定是凝汽器冷却管结垢导致中控室观察到发电机组凝汽器相关数据异常，通过凝汽器结垢对发电机组经济性的影响分析，以及对火电行业现有清洗技术的对比分析，确定采用凝汽器在线化学清洗技术方案，对清洗前后凝汽器运行性能数据进行了对比分析，证明凝汽器在线化学清洗技术在火电行业具有推广应用意义。

关键词：凝汽器结垢；凝汽器在线清洗；凝汽器排汽温度高；凝汽器真空度下降；节能技术应用

1.前言

凝汽器在火电汽轮机组的作用是在汽轮机排汽处建立真空和维持真空，并且把汽轮机排汽冷凝成水供锅炉重新使用。提高并维持凝汽器真空度，降低汽轮机排汽压力和排汽温度，可以提高汽轮机组循环热效率。通常火力发电厂汽轮机组在运行一至二年后，汽轮机凝汽器冷却循环水中的腐蚀物、灰尘和杂质、微生物粘泥、碳酸盐硬垢及硅酸盐硬垢附着在凝汽器换热不锈钢管或铜管或钛管内壁形成水垢，导致凝汽器冷却管热阻增加，冷却水循环量减少，在一定的蒸汽负荷下，冷却水温升超过正常值，引起凝汽器真空度下降，排汽温度升高、端差增大、汽轮机的发电效率降低、供电标准煤耗克/千瓦时，即g/KWh上升等问题，凝汽器严重结垢还将引起汽轮机组出现振动，影响设备安全生产。

黄铜换热管的热导率约为 109-125 W/(m·K),不锈钢换热管的热导率约为15-30 W/(m·K)，钛换热管的热导率约为15-30 W/(m·K)，混合型水垢热导率约为0.4 W/(m·K)，有试验表明，1mm厚的水垢能使凝汽器换热管的传热系数降低50%左右。凝汽器冷却水因为水垢隔离热带走热量少，导致换凝汽器换热管温度升高，使得凝汽器真空度降低，凝汽器端差增大，汽轮机机组热经济性降低，供电标准煤耗增大。火电厂凝汽器结垢将会缩短了凝汽器设备使用寿命和正常出力，结垢情况严重的将影响机组运行和生产安全。例如，1台300MW火电汽轮发电机机组，汽轮发电机组真空每提高1kPa，平均供电标准煤耗降低2.2克/千瓦时，即2.2g/KWh，火电厂年均发电量为50亿度，可节约标准煤11000吨，降低生产成本548多万元，减少二氧化碳排放29000多吨，不仅节能减排，而且经济效益明显。

2.概况

徐州铜山生物质热电联产项目装机35MW高温超高压再热汽轮发电机组，配130t/h高温超高压再热循环流化床生物质锅炉，该项目以农作物秸秆、林业废弃物等为主要原料，年综合利用秸秆60多万吨，年发电量约3亿千瓦时，为装备制造产业园区内企业提供冷、热、电及压缩空气多联供支持。

图2 电厂凝汽器结垢导致真空度下降、排汽温度升高、端差增大、发电量减少

3.凝汽器存在的问题

该热电联产项目汽轮发电机组配有一个双流程、表面式凝汽器，凝汽器设有分隔水室，满足一半运行，一半检修的要求。原设计凝汽器两个分隔水室分别装设胶球清洗系统，以对凝汽器管束进行在线清洗。

该热电厂凝汽器内胶球回收率较低，且胶球回收率不稳定，汽轮发电机组停机检修时，检查发现凝汽器换热管结垢严重，收球网堵塞，凝汽器不能得到及时的清洁。凝汽器结垢严重，导致汽轮机凝汽器端差增大，真空恶化，真空度下降使排气压力升高，汽轮机可用热降减少，汽轮机出力降低，发电效率下降；凝汽器排气温度升高，排气缸及轴承座等部件受热膨胀，引起轴承中心变化，汽轮机产生振动；排气温度升高，还可能引起凝汽器铜管、不锈钢管、钛管换热管的胀口松弛，破坏凝汽器的严密性；此外，凝汽器真空度下降，使排汽的容积流量减少，对汽轮机末级叶片产生脱流及旋流，与此同时还会在汽轮机末级叶片的某部位产生较大的激振力，非常容易损坏叶片造成安全生产事故。

4.八种常见凝汽器清洗技术

针对汽轮发电机组凝汽器结垢的问题，当前八种常见凝汽器清洗技术分为停机清洗和在线清洗2类。常见的汽轮发电机组凝汽器结垢停机清洗的技术有传统停机化学清洗、高压水清洗、射弹清洗等；常见的汽轮发电机组凝汽器结垢在线清洗方式有胶球清洗、超声波清洗、机器人清洗、螺旋纽带清洗、在线化学清洗等。

4.1凝汽器结垢清洗技术——传统化学清洗

凝汽器传统化学清洗，凝汽器换热管管壁清洁系数高，清洁彻底。凝汽器结垢传统化学清洗铜管、不锈钢管、钛管需要停车，清洗时间长，影响机组正常生产；凝汽器结垢传统化学清洗需要采用有效缓蚀技术，需要人工操作、监视、维护的工作，防止引起凝汽器换热铜管、不锈钢管、钛管的腐蚀泄漏，导致换热管失效报废。

4.2凝汽器结垢清洗技术——高压水清洗

凝汽器结垢高压水清洗，属于采用机动工具等机械的方法清洗凝汽器，这种清洗方法缺点是需要停车影响机组正常生产，容易损伤铜管、不锈钢管、钛管内壁，并且换热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、不锈钢管、钛管的破坏。

4.3凝汽器结垢清洗技术——射弹清洗

凝汽器结垢射弹清洗，技术优缺点与高压水清洗类同，同属于采用机动工具等机械的方法清洗凝汽器，有时为了彻底清洁凝汽器换热管壁，有时会同时采用射弹清洗和高压水清洗2种技术交替进行。

4.4凝汽器结垢清洗技术——不停车在线胶球清洗

凝汽器结垢不停车在线胶球清洗，清洗胶球有普通胶球、剥皮胶球、硅胶球等类型，胶球清洗在众多火电厂广泛应用，但胶球清洗装置适用性很差，胶球分布不均、收球率低、跑球、堵球堵塞换热管以及二次滤网水阻偏大，必须配合停机清洗才能保证凝汽器的清洁系数。

4.5凝汽器结垢清洗技术——不停车在线超声波清洗

凝汽器结垢不停车在线超声波清洗，超声波清洗是一种常用于凝汽器铜管清洗的方法，它利用高频声波产生的超声波振动来清洗和去除表面污垢。凝汽器结垢不停车在线超声波清洗不能清除重度污垢，超声波清洗适用于轻度至中度的污垢清除，但对于沉积在凝汽器铜管内部的重度污垢或结垢，超声波可能无法彻底清除，需要采用其他更强效的清洗方法；凝汽器结垢不停车在线超声波清洗可能引起机械损伤，超声波振动产生的冲击力较大，在使用超声波清洗时需要谨慎操作，并确保选择适当的频率和功率，如果不小心操作可能会导致凝汽器铜管表面的划痕、腐蚀或损伤；凝汽器结垢不停车在线超声波清洗时间较长，相比传统的清洗方法，超声波清洗通常需要更长的时间才能达到理想的清洁效果；成本投入大、能耗高，且对管道后半程清洗效果较差。

4.6凝汽器结垢清洗技术——不停车在线机器人清洗

凝汽器结垢不停车在线机器人清洗，在线机器人清洗系统安装在凝汽器水室内，通过伺服电机和减速机来控制手臂使其准确喷射高压水流清洗管束，能够与多种清洗方式组合使用以达到更好的清洗效果。但存在清洗周期长，效率低，高压水动能衰减快，管束后段清洗效果差，系统较复杂，潜在故障率大，投资大，养护成本高等问题。

4.7凝汽器结垢清洗技术——不停车在线螺旋纽带清洗

凝汽器结垢不停车在线螺旋纽带清洗，在冷却管内放置可绕轴旋转的螺旋纽带，管内流过的冷却水带动纽带绕轴旋转并摆动达到清除污垢的效果，同时扰动可使管内换热效果有所提高。该系统具有设备简单、可连续运行等优点，但纽带增加了沿程阻力，循泵功耗升高，生产成本增加，同时纽带易造成管束磨损或自身断裂，从而易造成管束堵塞、损坏等问题。

4.8凝汽器结垢清洗技术——不停车在线化学清洗

凝汽器结垢传统停车化学清洗优势是清洗彻底，清洁系数高。劣势是需要停机清洗，损失发电经济效益；清洗时间长，需要人工操作、监视、维护的清洗工作；成本投入大、发电经济效益损失大。凝汽器结垢不停车在线化学清洗，是在原有传统停车化学清洗的基础上发展而来的清洗技术。凝汽器结垢不停车在线化学清洗时间短且不需停机，减少停机发电损失，加入专有杀菌、粘泥剥离、⽔垢清洗、⾦属钝化的HS-186多效能药剂，清洗成本低时间短，不停机在线清洗运行10小时左右，去除⻘苔等微⽣物粘泥灰尘，清除列管内的⽔垢的同时避免⾦属设备的腐蚀；凝汽器结垢不停车在线化学清洗可随时进行，无需等待机组大修小修机会。凝汽器结垢不停车在线化学清洗保证清洁系数，凝汽器清洗结束后凝汽器的主要指标达到如下数据：

A、真空度提⾼≥1.0~2.0 kpa

B、端差缩⼩≤3.0摄氏度

C、排⽓温度缩⼩≤2.0℃

D、锅炉同等供⽓量情况下发电量提⾼≥2%

以上凝汽器结垢清洗技术在各方面都存在一定的优劣，而在原有传统停车化学清洗的基础上发展而来的不停车在线化学清洗技术，可以在尽可能少改动既有设备的情况下，在运行、安全和经济性方面达到较好的效果。

各位同仁，各位同学，除了传统化学清洗凝汽器、高压水清洗凝汽器、射弹清洗凝汽器、不停车在线胶球清洗凝汽器、不停车在线超声波清洗凝汽器、不停车在线机器人清洗凝汽器、不停车在线螺旋纽带清洗凝汽器、不停车在线化学清洗凝汽器，这8种凝汽器清洗技术外，您还知道哪些凝汽器清洗技术？您认为当前哪种凝汽器清洗技术综合效能更好？关于凝汽器腐蚀结垢、锅炉排污水颜色发红、锅炉给水调节PH值、炉水发红、蒸汽冷凝回水有硬度、锅炉腐蚀结垢爆管、蒸汽系统腐蚀、蒸汽冷凝水铁超标、蒸汽凝结水颜色发黄、凝汽器结垢不停机不停工不停车在线清洗除垢技术、锅炉结垢不停炉不停工在线除垢技术等问题，北京化工大学颜辉I86OO475З86随时欢迎各位同仁讨论问题交流经验心得，随时欢迎各位同学沟通凝汽器清洗相关新技术，随时欢迎各位同仁分享锅炉设备管理使用经验，就解决锅炉各种实际问题相互学习。凝汽器不停机在线清洗技术10小时解决电厂凝汽器真空度下降、排汽温度升高、端差增大问题

图3 火力发电厂汽轮发电机组凝汽器换热管结垢在线化学清洗前后对比

5.徐州铜山生物质热电联产项目凝汽器结垢不停车在线化学清洗技术应用案例

5.1凝汽器结垢不停车在线化学清洗前的运行情况

2023年4月14日14点58分，徐州铜山生物质热电联产项目火电厂中控室，控制端显示器凝汽器在线运行清洗前的情况截图，如图4。锅炉供气量114.5t/h，真空度-87.4kpa，排汽温度51.6℃，端差17.1摄氏度，发电量为30.69MW/H，明显凝汽器结垢导致凝汽器真空度低，凝汽器端差大，汽轮机机组热经济性降低，供电标准煤耗（能耗）增大，发电量减少很多。

图4 火电厂中控室汽轮发电机组凝汽器不停车在线化学清洗前的运行情况

5.2凝汽器结垢不停车在线半侧化学清洗后的运行情况

2023年4月23日5点1分，徐州铜山生物质热电联产项目火电厂中控室，控制端显示器凝汽器半侧经过5小时左右在线不停车化学清洗后的情况截图，如图5。锅炉供汽量118t/h，真空度增加到-96.0kpa，排汽温度下降到36.2℃，端差从17.1摄氏度缩小到6.5摄氏度恢复正常，发电量增加到33.71MW/H，每小时净增加发电3.020MW，发电量提高10%，每天增加7.2万度电左右，生物质发电按照0.7元/度计算，每天增加效益5万元左右，凝汽器各项运行指标恢复正常。

图5 火电厂中控室汽轮发电机组凝汽器不停车在线半侧化学清洗后的运行情况

5.3凝汽器结垢不停车在线两侧全部化学清洗后的运行情况

2003年4月24日4点21分，徐州铜山生物质热电联产项目火电厂中控室，控制端显示器凝汽器另半侧经过5小时左右在线不停车化学清洗后的情况截图，如图6。锅炉供汽量115.4t/h，真空度增加到-97.6kpa，排汽温度下降到31.8℃，端差缩小到3.7摄氏度，必须停止某一台循环泵的运行，否则产生过冷现象同样会影响发电效果，因此发电量每小时仅增加到32.75MW。

图6 火电厂中控室汽轮发电机组凝汽器不停车两侧全部化学清洗后的运行情况

6.总结

凝汽器不停机停车在线清洗技术在35MW高温超高压再热汽轮发电机组上的应用，通过凝汽器清洗前后发电量的变化可以看出，凝汽器换热管循环水结垢对于发电量的影响很大，凝汽器不停机停车在线清洗技术10小时解决电厂凝汽器排汽温度升高、真空度下降、端差增大问题。相对于传统凝汽器结垢停车化学清洗或者机械物理清洗，不停车停机凝汽器在线化学清洗技术，可以保证凝汽器的清洁系数为前提，在较短时间内，尽可能少改动既有设备的情况下，在运行、安全和经济性方面达到较好的效果。证明凝汽器不停机不停车在线化学清洗技术在火电行业具有推广应用意义。

凝汽器不停机在线清洗技术10小时解决电厂凝汽器真空度下降、排汽温度升高、端差增大问题（颜辉）