循环水系统积垢处理新技术

第47卷第5期汽轮机技术Vol 47 No 52005年10月TURBINE TECHNOLOGY0ct2005循环水系统积垢处理新技术周文远,杨道平,李跃平,程胜荣(松藻煤电公司发电厂,重庆401445)摘要根据热力发电厂凝汽式汽轮机的实际情况,采用先进的新技术一循环水加药不停机清洗循环水系统的积垢达到彻底清除系统硬垢的目的为电厂创造更好的经济效益关键词:循环水系统;积垢;不停机清洗分类号:TK268文献标识码:B文章编号:1001-5884(2005)050391403Disposal Circular Water Systemic Accumulative Muds New TechnologyZHOU Wen-yuan, YANG Dao-ping, LI Yue-ping, CHENG Sheng-rongSongzao Coal-electricity Corporation power Plant, Chongqing 401445, China)ording circle water system of reheater mater of fact, adoption advanced new technology--No cease turbisweep clean circular water systemic accumulative mud through accretion drug in circular water, accomplish complete weetout systemic mud, create preferable economic earmings for power plantsKey words: circular water systemic; accumulative mud; no cease turbine sweep clean1.2系统设备材质0前言碳钢、黄铜。1.3根据电厂日常运行状况及打开设备检查情况凝汽式汽轮机是现代火电站和核电站广泛采用的典型根据电厂日常运行状况及打开设备检查情况,实际运行汽轮机。凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的一个重要组成部参数大致如下分。它工作性能的好坏直接影响到汽轮机装置的经济性和(1)循环冷却水量400m3h安全性。(2)系统贮水量:3000m3凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起到冷源的作用,(3)凝汽器进水温度:35℃-41℃降低汽轮机排汽压力和排汽温度,可以提高循环热效率凝(4)凝汽器出水温度:40℃~50℃汽器冷却表面的污脏或结垢是凝汽器运行中容易出现的问(5)进出水温差8℃-10℃题。针对我厂凝汽器结垢问题的分析和处理措施,对于其它(6)浓缩倍数:16~2.0电厂有一定的指导作用。(7)补充水量:>20m3/h热力发电厂中循环水主要用于冷却在汽轮机作完功的部分机组长期低负荷运行,且频繁停机清洗乏汽。由于冷却水的水量大,处理困难运行时温度较低,对冷却水的水质要求比给水低得多,所以冷却水只做一般防垢2循环水系统结垢机理和存在问题处理。当水质不良时,会造成凝汽器铜管生成附着物凝汽器端差升高,真空下降影响汽轮机的出力和运行的经济性。2.1循环水系统结垢机理21.1凝汽器铜管有机附着物的形成1松藻煤电公司发电厂循环水系统概况空气给冷却水带来了藻类孢子和菌类。这些微生物在适当温度下成长、繁殖进行光合作用放出粘液。这些粘液1.1设计运行参数成了附着物的媒介质将水中的粘泥和植物残骸等粘附于凝(1)循环冷却水量:500m3/h汽器铜管内形成粘垢。(2)系统贮水量:30m32.1.2循环水系统的结垢3)冷却塔进水温度:42℃~52℃发电厂冷却水系统的水垢通常以碳酸盐类为主。在运(4)冷却塔出水温度:32℃~40℃行的条件下。冷却水中ca(HCO3)2发生受热分解,生成难(5)进出水温差8℃-12℃溶的CaCO3,反应式如下:(6)浓缩倍数1.8-22Ca(HCO2)2→→CaCO3+CO2+H2O(7补充水量:150m3/hCaCO3沉积在凝汽器铜管内和随冷却水流动沉积在冷392汽轮机技术第47卷却塔的填料中。(2)成立在线清洗小组,协调解决清洗过程出现的各种22该厂循环水系统存在的问题问题,对清洗中需特别关注的部位要定时定员观察发生(1)整个水系统的机冷塔填料结垢堵塞严重既有碳酸特殊情况应有解决措施和材料准备钙硅酸钙、磷酸钙、硫酸钙等硬垢,又夹有因微生物繁殖而(3)将所需分析项目、分析方法、所需药品通知电厂,作产生的粘泥软垢;喷雾冷却塔的喷头也有不同程度的堵塞;好分析准备上述二者造成布水极不均匀冷空气流量减少,热水的降温(4)将清洗及预膜所需药品运到现场调试好加药装置效果下降,对下一步到凝汽器去冷却蒸汽和自身的再降温构按要求作好监测试片和分析准备(仪器与分析6名人员),在成了恶性循环清洗前一天呈待命工作状态。(2)整个循环水管道结垢严重多年以来,未对循环冷却(5)电厂准备好劳动防护用品及酸碱烧伤急救药品。水系统作有效阻垢处理,且长达数年未对整个水系统管道作4.3杀菌剥离操作清洗除垢处理;部分管道及弯道已因结垢而缩小管径三分之431目的一,严重减少冷却水的单位时间循环量,使凝汽器热量不能除去设备及管网在运行中产生的生物粘泥菌藻和油污时移走影响汽机真空;同时使冷却水温度上升,造成结垢等,主要为了清除和剥离循环水系统的有机微生物。更快加剧了水系统的恶性循环4.3.2所用药剂(3)油冷器空冷器数年未作清洗结垢同样异常严重,WB-103B:粘泥剥离剂;WB-205:渗透剂;WB-206:除了设备自身带病运行外,同时也对相关的系统设备构成了消泡剂。影响4.3.3工艺条件(4)电厂平时只对凝汽器作清洗因为停机清洗会给连WB-103B:300mg/L~500mg/L;WB-205:200mgL~续生产带来损失,且高浓度的酸洗在操作上技术要求亦需更300mg/L;温度:常温-40℃;时间;12h-24h;流速:0.6m/专业,所以往往造成要么过洗要么未洗彻底;一句话,停机8~12m/8清洗损失较大,且不全面不彻底。4.3.4分析项目及频率pH值1次/4h;总铁1次/4h;浊度:1次/4h;Ca2:1次新处理措施4.3.5杀菌剥离操作根据该厂系统分布和实际情况,以及不停机清洗法的特(1)将循环水池水位排放到安全低水位,将备用泵投运,点,与重庆维邦公司制定不停机清洗凝结水系统积垢方案的调节循环冷却水量到最大进行水冲洗主要内容如下(2)取样分析循环冷却水的pH浊度、总铁及Ca2;(1)对整个水系统各相关设备作一次科学彻底的清洗除(3)向循环水池投加WB-205渗透剂,并用清洗剂调节垢处理及预膜处理是非常必要的,实现不停车的、安全的、科pH值在7.0~75向循环水池中投加WB-103B剥离剂,进学彻底的连续清洗预膜,再配套实施水质稳定处理方案行杀菌剥离;(2)具体的操作见下面的清洗预膜步骤(4)当循环水池出现泡沫时应投加WB-206消泡剂进(3)清洗预膜评定:行业标准:行消泡;a)循环水挂片监测清洗除垢率80%~90%。b)挂片监(5)每2h补加一次WB-103B、WB-205测碳钢腐蚀率小于6.0g/(m2h),铜腐蚀率小于20(6)当水中浊度达到最高并维持2h~4h,或呈下降趋势g/(m2·h)。c)预膜挂片监测在阳光下有兰色色晕。时用补充水置换循环冷却水,当浊度小于15mgL时,杀菌剥离结束转入下一步清洗4循环冷却水系统化学清洗预膜实施方案44清洗除垢除锈操作4.4.1目的4.1方案的制定除去设备及管网在运行中产生的水垢及腐蚀产物,如铁清洗方案分4步进行。锈、凝汽器铜管和冷却塔填料的硬垢,此步骤为不停机清洗第一步:杀菌剥离粘泥;的主要内容。第二步:清洗除垢及腐蚀产物4.4.2质量要求第三步:预膜处理;(1)除沉积物效率应达到80%-90%;第四步:高浓度水质稳定剂补膜处理。2)清洗时的试片的平均腐蚀率碳钢小于6g/(m2·h)清洗预膜工程步骤铜小于2g/(m2·h)(执行《工业设备化学清洗质量标准》水冲洗→剥离粘泥→置换→除垢及腐蚀产物→置换→HG/T2387-92,以挂片监测为准)。预膜→置换→髙浓度运行补膜→转入正常运行4.4.3所用药剂4.2清洗前准备WB-207:清洗剂;WB-305高效缓蚀剂;WB-301:铜(1)按照清洗方案对循环水系统加药装置排污阀门、缓蚀剂;WB-204:金属离子稳定剂;WB-206:消泡剂;WB补充水阀门在线pH仪表等逐一确认使其能满足清洗时加-505:污垢分散剂;WB-604:金属离子分散剂;NaOH:第5期周文远等循环水系统积垢处理新技术3934.4.4工艺条件45.5分析控制项目及频率pH值20-30;温度:常温45℃;流速:0.5m/-1.0pH值:pH计连续测定;总磷:1次/4h;浊度:1次/4h;总m/s;时间:24h-72h铁:次/4h;Ca2:1次/4ho4.4.5分析项目及频率4.5.6预膜操作值:连续测定;总铁:1次2h;浊度:1次2:C2:(1)当清洗置换结束、循环冷却水参数达到要求后方可进行预膜。4.6清洗搡作(2)清洗后的循环水系统保持低水位,使循环水流量达(1)杀菌剥离结束后将循环水池水位排放至安全低水到正常流量。位取样分析循环冷却水的pH浊度、总铁及Ca2;(3)均匀投加WB-203预膜剂在冷却塔底部水中同时(2)在循环泵出口管线上安装在线pH计连续测定pH用H2SO4调节循环预膜液pH在5.5-6.5,并保持预膜液pH值值在此范围内。(3)向循环水池内缓慢加入WB-207,将循环冷却水pH(4)投药后30min按分析控制项目及频率分析预膜液,调节到5~6补加WB-203,控制总磷(PO4计)在120mg/L±20mg/L范(4)将WB-305、WB-301均匀加入冷却塔下面的集围内;并投加WB-505分散剂。水池内;(5)挂入碳钢试片在预膜液中,观察预膜效果。(5)再将WB-204金属离子稳定剂慢慢倒入循环水池(6)运行12h,取出预膜试片观察预膜效果,当试片在阳内;光下有明显的色晕且无点蚀,再运行1h,预膜结束。(6)继续加人WB-207,将循环冷却水pH调节到20~(7)进行预膜后置换,大排大补。在置换过程中用3.0,在清洗过程中连续加入WB-207,保持循环冷却水中H2SO4调节pH值在6.0~7.0待总磷(PO,3-)<20mg时,pH值在20~3.0范围内停止pH值的调节当总磷(PO3-)<5mg/L时,即投加水稳(7)在冷却塔下部水中挂入有带垢试片及测定腐蚀率用药剂转人高浓度运行碳钢、铜试片4.6高浓度补膜运行操作(8)清洗液循环1h后按控制分析项目及频率进行分46.1目的析,并控制分析项目在工艺控制条件范围内;进一步对系统进行补膜,使系统安全过波到正常运行状(9)每2h补充循环冷却水系统中损耗的WB-305、WB态6.2所用药剂(10)清洗过程中系统不排水WB-711:高效阻垢缓蚀剂(11)若循环清洗液中出现泡沫时应投人WB-206消泡4.6.3工艺条件剂pH值:7.6~84;WB-711:150mg/L;温度:运行温度(12)若循环清洗液中出现Fe应适当补加WB-204;流速.0.5m/8~1.0m/s;时间:24h(13)若循环清洗液两次分析Ca2及总铁趋于稳定,而4.64分析控制项目及频率监视试片的垢基本干净则停止加人WB-207,再循环1h左pH值1次/4h;总磷:1次/4h;浊度:1次/4h;总铁:1次右,化学清洗结束。/4h;Ca2:1次/4h;正磷:1次/4h(14)清洗结束后立即大排大补降低循环水中Ca2、总46.5操作铁及浊度,当pH升高到3.4-3.6,立即在循环水池内加人(1)关闭排污阀控制正常水位,循环水量恢复正常状WB-505、WB-204、WB-604,大排大补到pH达到6~7态时若此时总铁<1mg/L、浊度<10mg/L,则清洗后的置换结(2)均匀投加WB-711水稳剂于冷却塔底部水中;束,转人预膜步骤(3)投药30min后按分析控制项目及频率分析,并调节4.5预膜操作到指标范围内;4.5.1目的(4)运行24h,进行置换,当总磷降到5mgL时,即转人使洁净的处于活化状态下的新鲜金属表面形成致密而正常运行耐蚀的保护膜,提高水稳剂抑制腐蚀的效果4.7注意事项4.5.2质量要求(1)在化学清洗前水冲洗若发现循环水系统泄漏,不能预膜碳钢试片表面无锈迹试片在阳光下观察有明显的进行清洗,必须将泄漏点处理好后再进行清洗;若在清洗过色晕程中发现泄漏,应立即停止化学清洗,否则不能达到质量的4.53所用药剂要求。WB-203:预膜剂;WB-505:分散剂;H2SO4(98%)自(2)在除垢及腐蚀产物初期有泡沫产生,应注意循环水备;NaOH(30%~40%)自备。池水位。4.5.4工艺条件(3)化学清洗现场应有充足的照明。pH值:5.5~6.5;总磷:120±20mg/L;温度:常温(4)排放化学清洗液时应用石灰调节pH值达到6-9第5期郭江龙等单元进水系数在汽轮机性能试验计算中的应用347(1)矩阵B=|b,|为m+1阶方阵计算模块作为高级矩阵语言之一的 MATLAB语言具有无可(a)主对角线(i=)元素当i=j=m+1时,b,=1;否则比拟的优异性能其封装了许多常用的矩阵运算,通过其API接口还可以方便地与其它应用软件(如 Excel、 Delphi, VC等)(b)上三角矩阵(i<)元素,b=0;衔接。(c)下三角矩阵(i>)元素当m≥ij时b=y;当i=将d、cm、a、4r带入式(7)中编制 MATLAB程序m+1时若j=1,则b,=(1-a-ck)7=2,则b=72-求解得:Dn=908.474haArn,否则b=T为了验证模型的正确性,采用 ASME P℃C60所推荐(2)矩阵e={e为(m+1)×1阶矩阵,当m+1时,的迭代计算方法设定迭代精度为0.0001,通过迭代计算得c:=1,否则c=1-a4-amDn=908,474/h,与本文所构建的模型完全一致。(3)矩阵μ={}为(m+1)×1阶待求矩阵,仅关心最后一行元素数值pn+1,该元素即为单元进水系数4结论3应用示例本文在汽轮机性能试验计算中引人单元进水系数的概念构建了相应矩阵计算模型(如式(7)所示),提出了一种以图1所示N800-167/537/537凝汽式汽轮机高压加新的显式计算给水流量的方法。该方法简捷实用不需要热单元为例,介绍该模型的使用方法。ASME标准所推荐方法中繁琐的迭代过程,能够更简捷地应该机组某5VWo试验工况,除氧器人口凝结水量用于汽轮机性能试验数据计算中。矩阵模型构建中没有任733.052/h给水泵密封水进水流量为37953/h密封水至何假定,具有以下两个特点:凝汽器的回水流量为23.188t/h、过热器减温水量为56.399(1)通用性。模型中各矩阵填写规则明确其中系数矩th、再热器减温水量为2306h,高压加热器和除氧器相关阵的拓扑结构矩阵元素数值分别与实际机组热力系统结原始参数如表1所示构热工参数具有一一对应的关系,并且这种映射关系具有表1机组相关原始参数单位:kJ/kg简单明晰的特点,通用性较强,特别适宜于在开发相应通用序号软件中采用。12574.229(2)适宜计算机表达。采用了矩阵这一适宜采用计算机语言表达的表达形式。若模块编制采用 MATLAB矩阵语言2173.387189.739通过其提供的接口,则可以方便地将其融入到Fxl、Del等应用程序中。2101.471151.604参考文献单元进水系数矩阵模型如式(7)所示模型中:△rm=-643.536kJ/kg[1] ASME Steam Turbines Performance Test Codes [S]. ASME PTC[2]PC6A-1982.汽轮机性能试验规程附录A[S][3]马芳礼,电厂热力系统节能分析原理[M].北京:水利电力出DD版社,1992.37.953-23.18814.765[4]郭江龙张树芳宋之平,等.循环函数法单元矩阵计算模型及其应用[打.热力发电,2004(2):17-19其中,D为给水流量。[5]郭江龙.基于能效分布矩阵方程的火电厂热力系统分析方法由于涉及到矩阵运算推荐采用 MATLAB矩阵语言编制[D].河北保定:华北电力大学200上接第^93页)6MW汽轮机2台、12MW汽轮机1台,每年因清洗汽轮机共(5)作好化学清洗及预膜过程分析及记录花费12.6万元;更换6台冷却塔填料需要30万元,故解决循环水系统结垢需要花费42.6万元,而不停机清洗法仅需要5效果和经济效益分析18.5万元,经济效果明显。以后通过在循环水中加入水稳剂,可防止凝汽器铜管结垢。经过以上方法清洗,汽轮机真空由-74kPa升至34Pa,说明凝汽器清洗很彻底冷却塔填料经过清洗后,6结论效果明显,延长了冷却塔填料的使用寿命每年该厂均需清洗凝汽器4次,每次需花费2天时间,通过采用新技术一不停机清洗法可解决循环水系统的消耗材料费400元左右除去成本按利润0.10元/度计算,积垢然后在循环水中加入水稳剂彻底解决了循环水系统6MW机组两天发电利润为2×14.4万度x0.10元度=28结垢的问题。此技术正在各电厂逐步推广,对其它电厂都有万元故每次单台凝汽器清洗共需费用为3.2万元。该厂有借鉴作用。