循環(huán)水系統積垢處理新技術(shù)

第47卷第5期汽輪機技術(shù)Vol 47 No 52005年10月TURBINE TECHNOLOGY0ct2005循環(huán)水系統積垢處理新技術(shù)周文遠,楊道平,李躍平,程勝榮(松藻煤電公司發(fā)電廠(chǎng),重慶401445)摘要根據熱力發(fā)電廠(chǎng)凝汽式汽輪機的實(shí)際情況,采用先進(jìn)的新技術(shù)一循環(huán)水加藥不停機清洗循環(huán)水系統的積垢達到徹底清除系統硬垢的目的為電廠(chǎng)創(chuàng )造更好的經(jīng)濟效益關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統;積垢;不停機清洗分類(lèi)號:TK268文獻標識碼:B文章編號: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系統設備材質(zhì)0前言碳鋼、黃銅。1.3根據電廠(chǎng)日常運行狀況及打開(kāi)設備檢查情況凝汽式汽輪機是現代火電站和核電站廣泛采用的典型根據電廠(chǎng)日常運行狀況及打開(kāi)設備檢查情況,實(shí)際運行汽輪機。凝汽設備是凝汽式汽輪機裝置的一個(gè)重要組成部參數大致如下分。它工作性能的好壞直接影響到汽輪機裝置的經(jīng)濟性和(1)循環(huán)冷卻水量400m3h安全性。(2)系統貯水量:3000m3凝汽設備在汽輪機裝置的熱力循環(huán)中起到冷源的作用,(3)凝汽器進(jìn)水溫度:35℃-41℃降低汽輪機排汽壓力和排汽溫度,可以提高循環(huán)熱效率凝(4)凝汽器出水溫度:40℃~50℃汽器冷卻表面的污臟或結垢是凝汽器運行中容易出現的問(wèn)(5)進(jìn)出水溫差8℃-10℃題。針對我廠(chǎng)凝汽器結垢問(wèn)題的分析和處理措施,對于其它(6)濃縮倍數:16~2.0電廠(chǎng)有一定的指導作用。(7)補充水量:>20m3/h熱力發(fā)電廠(chǎng)中循環(huán)水主要用于冷卻在汽輪機作完功的部分機組長(cháng)期低負荷運行,且頻繁停機清洗乏汽。由于冷卻水的水量大,處理困難運行時(shí)溫度較低,對冷卻水的水質(zhì)要求比給水低得多,所以冷卻水只做一般防垢2循環(huán)水系統結垢機理和存在問(wèn)題處理。當水質(zhì)不良時(shí),會(huì )造成凝汽器銅管生成附著(zhù)物凝汽器端差升高,真空下降影響汽輪機的出力和運行的經(jīng)濟性。2.1循環(huán)水系統結垢機理21.1凝汽器銅管有機附著(zhù)物的形成1松藻煤電公司發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水系統概況空氣給冷卻水帶來(lái)了藻類(lèi)孢子和菌類(lèi)。這些微生物在適當溫度下成長(cháng)、繁殖進(jìn)行光合作用放出粘液。這些粘液1.1設計運行參數成了附著(zhù)物的媒介質(zhì)將水中的粘泥和植物殘骸等粘附于凝(1)循環(huán)冷卻水量:500m3/h汽器銅管內形成粘垢。(2)系統貯水量:30m32.1.2循環(huán)水系統的結垢3)冷卻塔進(jìn)水溫度:42℃~52℃發(fā)電廠(chǎng)冷卻水系統的水垢通常以碳酸鹽類(lèi)為主。在運(4)冷卻塔出水溫度:32℃~40℃行的條件下。冷卻水中ca(HCO3)2發(fā)生受熱分解,生成難(5)進(jìn)出水溫差8℃-12℃溶的CaCO3,反應式如下:(6)濃縮倍數1.8-22Ca(HCO2)2→→CaCO3+CO2+H2O(7補充水量:150m3/hCaCO3沉積在凝汽器銅管內和隨冷卻水流動(dòng)沉積在冷392汽輪機技術(shù)第47卷卻塔的填料中。(2)成立在線(xiàn)清洗小組,協(xié)調解決清洗過(guò)程出現的各種22該廠(chǎng)循環(huán)水系統存在的問(wèn)題問(wèn)題,對清洗中需特別關(guān)注的部位要定時(shí)定員觀(guān)察發(fā)生(1)整個(gè)水系統的機冷塔填料結垢堵塞嚴重既有碳酸特殊情況應有解決措施和材料準備鈣硅酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣等硬垢,又夾有因微生物繁殖而(3)將所需分析項目、分析方法、所需藥品通知電廠(chǎng),作產(chǎn)生的粘泥軟垢;噴霧冷卻塔的噴頭也有不同程度的堵塞;好分析準備上述二者造成布水極不均勻冷空氣流量減少,熱水的降溫(4)將清洗及預膜所需藥品運到現場(chǎng)調試好加藥裝置效果下降,對下一步到凝汽器去冷卻蒸汽和自身的再降溫構按要求作好監測試片和分析準備(儀器與分析6名人員),在成了惡性循環(huán)清洗前一天呈待命工作狀態(tài)。(2)整個(gè)循環(huán)水管道結垢嚴重多年以來(lái),未對循環(huán)冷卻(5)電廠(chǎng)準備好勞動(dòng)防護用品及酸堿燒傷急救藥品。水系統作有效阻垢處理,且長(cháng)達數年未對整個(gè)水系統管道作4.3殺菌剝離操作清洗除垢處理;部分管道及彎道已因結垢而縮小管徑三分之431目的一,嚴重減少冷卻水的單位時(shí)間循環(huán)量,使凝汽器熱量不能除去設備及管網(wǎng)在運行中產(chǎn)生的生物粘泥菌藻和油污時(shí)移走影響汽機真空;同時(shí)使冷卻水溫度上升,造成結垢等,主要為了清除和剝離循環(huán)水系統的有機微生物。更快加劇了水系統的惡性循環(huán)4.3.2所用藥劑(3)油冷器空冷器數年未作清洗結垢同樣異常嚴重,WB-103B:粘泥剝離劑;WB-205:滲透劑;WB-206:除了設備自身帶病運行外,同時(shí)也對相關(guān)的系統設備構成了消泡劑。影響4.3.3工藝條件(4)電廠(chǎng)平時(shí)只對凝汽器作清洗因為停機清洗會(huì )給連WB-103B:300mg/L~500mg/L;WB-205:200mgL~續生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失,且高濃度的酸洗在操作上技術(shù)要求亦需更300mg/L;溫度:常溫-40℃;時(shí)間;12h-24h;流速:0.6m/專(zhuān)業(yè),所以往往造成要么過(guò)洗要么未洗徹底;一句話(huà),停機8~12m/8清洗損失較大,且不全面不徹底。4.3.4分析項目及頻率pH值1次/4h;總鐵1次/4h;濁度:1次/4h;Ca2:1次新處理措施4.3.5殺菌剝離操作根據該廠(chǎng)系統分布和實(shí)際情況,以及不停機清洗法的特(1)將循環(huán)水池水位排放到安全低水位,將備用泵投運,點(diǎn),與重慶維邦公司制定不停機清洗凝結水系統積垢方案的調節循環(huán)冷卻水量到最大進(jìn)行水沖洗主要內容如下(2)取樣分析循環(huán)冷卻水的pH濁度、總鐵及Ca2;(1)對整個(gè)水系統各相關(guān)設備作一次科學(xué)徹底的清洗除(3)向循環(huán)水池投加WB-205滲透劑,并用清洗劑調節垢處理及預膜處理是非常必要的,實(shí)現不停車(chē)的、安全的、科pH值在7.0~75向循環(huán)水池中投加WB-103B剝離劑,進(jìn)學(xué)徹底的連續清洗預膜,再配套實(shí)施水質(zhì)穩定處理方案行殺菌剝離;(2)具體的操作見(jiàn)下面的清洗預膜步驟(4)當循環(huán)水池出現泡沫時(shí)應投加WB-206消泡劑進(jìn)(3)清洗預膜評定:行業(yè)標準:行消泡;a)循環(huán)水掛片監測清洗除垢率80%~90%。b)掛片監(5)每2h補加一次WB-103B、WB-205測碳鋼腐蝕率小于6.0g/(m2h),銅腐蝕率小于20(6)當水中濁度達到最高并維持2h~4h,或呈下降趨勢g/(m2·h)。c)預膜掛片監測在陽(yáng)光下有蘭色色暈。時(shí)用補充水置換循環(huán)冷卻水,當濁度小于15mgL時(shí),殺菌剝離結束轉入下一步清洗4循環(huán)冷卻水系統化學(xué)清洗預膜實(shí)施方案44清洗除垢除銹操作4.4.1目的4.1方案的制定除去設備及管網(wǎng)在運行中產(chǎn)生的水垢及腐蝕產(chǎn)物,如鐵清洗方案分4步進(jìn)行。銹、凝汽器銅管和冷卻塔填料的硬垢,此步驟為不停機清洗第一步:殺菌剝離粘泥;的主要內容。第二步:清洗除垢及腐蝕產(chǎn)物4.4.2質(zhì)量要求第三步:預膜處理;(1)除沉積物效率應達到80%-90%;第四步:高濃度水質(zhì)穩定劑補膜處理。2)清洗時(shí)的試片的平均腐蝕率碳鋼小于6g/(m2·h)清洗預膜工程步驟銅小于2g/(m2·h)(執行《工業(yè)設備化學(xué)清洗質(zhì)量標準》水沖洗→剝離粘泥→置換→除垢及腐蝕產(chǎn)物→置換→HG/T2387-92,以?huà)炱O測為準)。預膜→置換→髙濃度運行補膜→轉入正常運行4.4.3所用藥劑4.2清洗前準備WB-207:清洗劑;WB-305高效緩蝕劑;WB-301:銅(1)按照清洗方案對循環(huán)水系統加藥裝置排污閥門(mén)、緩蝕劑;WB-204:金屬離子穩定劑;WB-206:消泡劑;WB補充水閥門(mén)在線(xiàn)pH儀表等逐一確認使其能滿(mǎn)足清洗時(shí)加-505:污垢分散劑;WB-604:金屬離子分散劑;NaOH:第5期周文遠等循環(huán)水系統積垢處理新技術(shù)3934.4.4工藝條件45.5分析控制項目及頻率pH值20-30;溫度:常溫45℃;流速:0.5m/-1.0pH值:pH計連續測定;總磷:1次/4h;濁度:1次/4h;總m/s;時(shí)間:24h-72h鐵:次/4h;Ca2:1次/4ho4.4.5分析項目及頻率4.5.6預膜操作值:連續測定;總鐵:1次2h;濁度:1次2:C2:(1)當清洗置換結束、循環(huán)冷卻水參數達到要求后方可進(jìn)行預膜。4.6清洗搡作(2)清洗后的循環(huán)水系統保持低水位,使循環(huán)水流量達(1)殺菌剝離結束后將循環(huán)水池水位排放至安全低水到正常流量。位取樣分析循環(huán)冷卻水的pH濁度、總鐵及Ca2;(3)均勻投加WB-203預膜劑在冷卻塔底部水中同時(shí)(2)在循環(huán)泵出口管線(xiàn)上安裝在線(xiàn)pH計連續測定pH用H2SO4調節循環(huán)預膜液pH在5.5-6.5,并保持預膜液pH值值在此范圍內。(3)向循環(huán)水池內緩慢加入WB-207,將循環(huán)冷卻水pH(4)投藥后30min按分析控制項目及頻率分析預膜液,調節到5~6補加WB-203,控制總磷(PO4計)在120mg/L±20mg/L范(4)將WB-305、WB-301均勻加入冷卻塔下面的集圍內;并投加WB-505分散劑。水池內;(5)掛入碳鋼試片在預膜液中,觀(guān)察預膜效果。(5)再將WB-204金屬離子穩定劑慢慢倒入循環(huán)水池(6)運行12h,取出預膜試片觀(guān)察預膜效果,當試片在陽(yáng)內;光下有明顯的色暈且無(wú)點(diǎn)蝕,再運行1h,預膜結束。(6)繼續加人WB-207,將循環(huán)冷卻水pH調節到20~(7)進(jìn)行預膜后置換,大排大補。在置換過(guò)程中用3.0,在清洗過(guò)程中連續加入WB-207,保持循環(huán)冷卻水中H2SO4調節pH值在6.0~7.0待總磷(PO,3-)<20mg時(shí),pH值在20~3.0范圍內停止pH值的調節當總磷(PO3-)<5mg/L時(shí),即投加水穩(7)在冷卻塔下部水中掛入有帶垢試片及測定腐蝕率用藥劑轉人高濃度運行碳鋼、銅試片4.6高濃度補膜運行操作(8)清洗液循環(huán)1h后按控制分析項目及頻率進(jìn)行分46.1目的析,并控制分析項目在工藝控制條件范圍內;進(jìn)一步對系統進(jìn)行補膜,使系統安全過(guò)波到正常運行狀(9)每2h補充循環(huán)冷卻水系統中損耗的WB-305、WB態(tài)6.2所用藥劑(10)清洗過(guò)程中系統不排水WB-711:高效阻垢緩蝕劑(11)若循環(huán)清洗液中出現泡沫時(shí)應投人WB-206消泡4.6.3工藝條件劑pH值:7.6~84;WB-711:150mg/L;溫度:運行溫度(12)若循環(huán)清洗液中出現Fe應適當補加WB-204;流速.0.5m/8~1.0m/s;時(shí)間:24h(13)若循環(huán)清洗液兩次分析Ca2及總鐵趨于穩定,而4.64分析控制項目及頻率監視試片的垢基本干凈則停止加人WB-207,再循環(huán)1h左pH值1次/4h;總磷:1次/4h;濁度:1次/4h;總鐵:1次右,化學(xué)清洗結束。/4h;Ca2:1次/4h;正磷:1次/4h(14)清洗結束后立即大排大補降低循環(huán)水中Ca2、總46.5操作鐵及濁度,當pH升高到3.4-3.6,立即在循環(huán)水池內加人(1)關(guān)閉排污閥控制正常水位,循環(huán)水量恢復正常狀WB-505、WB-204、WB-604,大排大補到pH達到6~7態(tài)時(shí)若此時(shí)總鐵<1mg/L、濁度<10mg/L,則清洗后的置換結(2)均勻投加WB-711水穩劑于冷卻塔底部水中;束,轉人預膜步驟(3)投藥30min后按分析控制項目及頻率分析,并調節4.5預膜操作到指標范圍內;4.5.1目的(4)運行24h,進(jìn)行置換,當總磷降到5mgL時(shí),即轉人使潔凈的處于活化狀態(tài)下的新鮮金屬表面形成致密而正常運行耐蝕的保護膜,提高水穩劑抑制腐蝕的效果4.7注意事項4.5.2質(zhì)量要求(1)在化學(xué)清洗前水沖洗若發(fā)現循環(huán)水系統泄漏,不能預膜碳鋼試片表面無(wú)銹跡試片在陽(yáng)光下觀(guān)察有明顯的進(jìn)行清洗,必須將泄漏點(diǎn)處理好后再進(jìn)行清洗;若在清洗過(guò)色暈程中發(fā)現泄漏,應立即停止化學(xué)清洗,否則不能達到質(zhì)量的4.53所用藥劑要求。WB-203:預膜劑;WB-505:分散劑;H2SO4(98%)自(2)在除垢及腐蝕產(chǎn)物初期有泡沫產(chǎn)生,應注意循環(huán)水備;NaOH(30%~40%)自備。池水位。4.5.4工藝條件(3)化學(xué)清洗現場(chǎng)應有充足的照明。pH值:5.5~6.5;總磷:120±20mg/L;溫度:常溫(4)排放化學(xué)清洗液時(shí)應用石灰調節pH值達到6-9第5期郭江龍等單元進(jìn)水系數在汽輪機性能試驗計算中的應用347(1)矩陣B=|b,|為m+1階方陣計算模塊作為高級矩陣語(yǔ)言之一的 MATLAB語(yǔ)言具有無(wú)可(a)主對角線(xiàn)(i=)元素當i=j=m+1時(shí),b,=1;否則比擬的優(yōu)異性能其封裝了許多常用的矩陣運算,通過(guò)其API接口還可以方便地與其它應用軟件(如 Excel、 Delphi, VC等)(b)上三角矩陣(i<)元素,b=0;銜接。(c)下三角矩陣(i>)元素當m≥ij時(shí)b=y;當i=將d、cm、a、4r帶入式(7)中編制 MATLAB程序m+1時(shí)若j=1,則b,=(1-a-ck)7=2,則b=72-求解得:Dn=908.474haArn,否則b=T為了驗證模型的正確性,采用 ASME P℃C60所推薦(2)矩陣e={e為(m+1)×1階矩陣,當m+1時(shí),的迭代計算方法設定迭代精度為0.0001,通過(guò)迭代計算得c:=1,否則c=1-a4-amDn=908,474/h,與本文所構建的模型完全一致。(3)矩陣μ={}為(m+1)×1階待求矩陣,僅關(guān)心最后一行元素數值pn+1,該元素即為單元進(jìn)水系數4結論3應用示例本文在汽輪機性能試驗計算中引人單元進(jìn)水系數的概念構建了相應矩陣計算模型(如式(7)所示),提出了一種以圖1所示N800-167/537/537凝汽式汽輪機高壓加新的顯式計算給水流量的方法。該方法簡(jiǎn)捷實(shí)用不需要熱單元為例,介紹該模型的使用方法。ASME標準所推薦方法中繁瑣的迭代過(guò)程,能夠更簡(jiǎn)捷地應該機組某5VWo試驗工況,除氧器人口凝結水量用于汽輪機性能試驗數據計算中。矩陣模型構建中沒(méi)有任733.052/h給水泵密封水進(jìn)水流量為37953/h密封水至何假定,具有以下兩個(gè)特點(diǎn):凝汽器的回水流量為23.188t/h、過(guò)熱器減溫水量為56.399(1)通用性。模型中各矩陣填寫(xiě)規則明確其中系數矩th、再熱器減溫水量為2306h,高壓加熱器和除氧器相關(guān)陣的拓撲結構矩陣元素數值分別與實(shí)際機組熱力系統結原始參數如表1所示構熱工參數具有一一對應的關(guān)系,并且這種映射關(guān)系具有表1機組相關(guān)原始參數單位:kJ/kg簡(jiǎn)單明晰的特點(diǎn),通用性較強,特別適宜于在開(kāi)發(fā)相應通用序號軟件中采用。12574.229(2)適宜計算機表達。采用了矩陣這一適宜采用計算機語(yǔ)言表達的表達形式。若模塊編制采用 MATLAB矩陣語(yǔ)言2173.387189.739通過(guò)其提供的接口,則可以方便地將其融入到Fxl、Del等應用程序中。2101.471151.604參考文獻單元進(jìn)水系數矩陣模型如式(7)所示模型中:△rm=-643.536kJ/kg[1] ASME Steam Turbines Performance Test Codes [S]. ASME PTC[2]PC6A-1982.汽輪機性能試驗規程附錄A[S][3]馬芳禮,電廠(chǎng)熱力系統節能分析原理[M].北京:水利電力出DD版社,1992.37.953-23.18814.765[4]郭江龍張樹(shù)芳宋之平,等.循環(huán)函數法單元矩陣計算模型及其應用[打.熱力發(fā)電,2004(2):17-19其中,D為給水流量。[5]郭江龍.基于能效分布矩陣方程的火電廠(chǎng)熱力系統分析方法由于涉及到矩陣運算推薦采用 MATLAB矩陣語(yǔ)言編制[D].河北保定:華北電力大學(xué)200上接第^93頁(yè))6MW汽輪機2臺、12MW汽輪機1臺,每年因清洗汽輪機共(5)作好化學(xué)清洗及預膜過(guò)程分析及記錄花費12.6萬(wàn)元;更換6臺冷卻塔填料需要30萬(wàn)元,故解決循環(huán)水系統結垢需要花費42.6萬(wàn)元,而不停機清洗法僅需要5效果和經(jīng)濟效益分析18.5萬(wàn)元,經(jīng)濟效果明顯。以后通過(guò)在循環(huán)水中加入水穩劑,可防止凝汽器銅管結垢。經(jīng)過(guò)以上方法清洗,汽輪機真空由-74kPa升至34Pa,說(shuō)明凝汽器清洗很徹底冷卻塔填料經(jīng)過(guò)清洗后,6結論效果明顯,延長(cháng)了冷卻塔填料的使用壽命每年該廠(chǎng)均需清洗凝汽器4次,每次需花費2天時(shí)間,通過(guò)采用新技術(shù)一不停機清洗法可解決循環(huán)水系統的消耗材料費400元左右除去成本按利潤0.10元/度計算,積垢然后在循環(huán)水中加入水穩劑徹底解決了循環(huán)水系統6MW機組兩天發(fā)電利潤為2×14.4萬(wàn)度x0.10元度=28結垢的問(wèn)題。此技術(shù)正在各電廠(chǎng)逐步推廣,對其它電廠(chǎng)都有萬(wàn)元故每次單臺凝汽器清洗共需費用為3.2萬(wàn)元。該廠(chǎng)有借鑒作用。