我厂凝汽器钢管的结垢原因及预防

我厂凝汽器钢管的结垢原因及预防

澄合电力中心陈科

电厂凝汽器的作用是将汽轮机做过功的蒸汽冷却为纯净的凝结水，重新供给锅炉循环使用。凝汽器钢管作为凝汽器内部的重要原件，它的作用是将蒸汽与冷却介质循环水隔离。由于循环水中含有许多杂质，其中有无机物也有有机物，它们都有可能附着在钢管上，无机物附着我们通常称为水垢。由于附着物的传热性能很差，会导致凝结水的温度升高，而致使凝汽器的真空度下降，影响机组的出力和经济运行。因此，研究凝汽器钢管无机附着物的形成原因是非常必要的。

一、钢管内水垢的形成原理

我厂循环水的流程如图所示，循环水由凝汽器流出，通过冷却塔冷却后，用循环泵打回凝汽器再次利用。冷却水在上述流程多次重复进行中难免有许多水量要损失，其中因蒸发而损失的是很纯的水，因此循环水水质与补充水水质相比，有浓缩现象。这样，水中的碳酸盐类如Ca（HCO3）2浓度会越来越大，这是促使其分解成CaCO3的主要因素，而CaCO3又是水垢的主要成分。当循环水浓缩到一定程度，就会发声析出CaCO3的反应。其反应式为：

Ca（HCO3）2≒CaCO3↓+ CO2↑+ H2O

碳酸盐水垢的导热系数为０．４６４－０．６７９Ｗ/ｍ·Ｋ，只有碳钢的０.１２％左右。随着运行周期的延长，水垢就会逐渐累积形成垢膜，影响热交换。

E-1

图： 冷却水流程图

1、凝汽器

2、冷却塔

3、循环泵

4、淋水装置

二、我厂水垢种类及形成的条件

1、碳酸盐类水垢

碳酸盐类水垢的形成原理如上所述，其实对于每种水质都有维持在运行中不结垢的极限碳酸盐硬度（H 1

T ），理想状态下如果运行中循

环水的实际碳酸盐硬度维持低于此限值，就不会有水垢生成。但由于在实际运行中，补充水量的大小、补充水质的变化、运行工况的变化很难控制为一个定值，因此水垢的形成是难以避免的。

碳酸盐类水垢的特点是结构致密，硬度较大，很难用机械方式清除。

2、灰类硅酸盐水垢

由于地形及设计等原因，我厂位于尧头东村与段庄坡村交界的一处缓坡下面，常年主导风向为东南风。冷却塔正好位于除尘器的紧西边（最短距离小于25m ），而我厂又为半干式放灰，每到刮风时，便蒸发（P 1）

排污（P 3）

P 2）

会有大量的细粉煤灰被吹进冷却塔，随之经冷却水带进凝汽器钢管。

我厂所产生的粉煤灰以硅酸盐类为主，尤其是经充分烧失后的细灰，其硅酸盐含量可达到接近于低标号水泥的程度（原325#水泥）。细灰在进入钢管后，正常运行中由于循环水的携带和冲刷不会沉积板结。但在某台机组停运后，因为我厂循环水系统各阀门（重点是凝汽器进出水阀门）长期关闭不严，致使仍有少量冷却水漏入停运凝汽器内部进行循环，此时，循环水流速非常低，循环水中所携带的硅酸盐类粉煤灰就会沉积板结，随着时间的延长，硬度会越来越大（水泥的水硬性）。

硅酸盐类水垢的特点是结构松散，但硬度较大，可用机械方式或化学方式清除。

另外，我厂凝汽器钢管有时还会出现有机物结垢，但频次与数量较少，对导热几乎不会产生影响，这里不再说明。

三、预防凝汽器钢管结构的方法及措施

1、添加阻垢剂阻止碳酸盐垢类的形成

我厂目前采用的是在循环水中添加有机磷酸盐阻垢剂来阻止碳酸盐垢类的形成，效果较为明显，大大的降低了结垢的速率。

我们知道，循环水在运行过程中，由于有许多水量要损失（见前图），为了使循环水保持一定的水量，循环水在运行中应不断的加以补充，当循环水的损失和补充水量达到平衡时，有

P BU = P1+P2+P3

式中 P BU——补充水占循环水流量的百分率，%；

P1——蒸发损失占循环水流量的百分率，%；

P2——风吹和泄露损失占循环水流量的百分率，%；

P3——排污损失占循环水流量的百分率，%。

在循环水的运行过程中，有些盐类不会生成沉淀物，如氯化物，所以它在循环水中的浓度和在其他补充水中的浓度之比，就代表循环水在运行中因蒸发而使盐类浓缩的倍率。而运行中浓缩倍率保持得越高，补充水量就越少，但结垢的可能性就越大。有机磷酸盐阻垢剂正是利用自身所具有的螯合作用和分散作用的特性，在提高浓缩倍率的同时降低了结垢速率，大大的降低了运行成本。我厂运行中循环水的浓缩倍率一般保持在2.3左右。

2、加装循环水旁滤系统阻止硅酸盐类粉煤灰垢的形成

由于目前状况下，我们不可能对现有除尘及冷却塔等设施进行改造（搬迁、完全湿式等），因此建议在冷却塔排污口附近装设一套循环水旁滤系统（其实以前的无阀滤池类似此装置，只不过是因为维修管理不善而闲置报废），旁滤系统选择一定粒度的滤料可以有效去除水流速度在一定速率下（小于停运凝汽器钢管内水的流速即可）沉淀的颗粒。这样，基本保证了循环水系统硅酸盐类粉煤灰含量小于临界沉淀点，从而防止硅酸盐类水垢的形成。

3、修建挡风墙减少进入冷却塔内的硅酸盐类粉煤灰量

以前在除尘器与冷却塔之间有一道墙，墙体过低，也不做挡风墙用。建议在3#电除尘施工完成后，在原墙的位置修建挡风墙，由于除尘器加湿机出灰口高度为2.6m，在风速为10.8—13.8m/s（六级风）。

根据挡风墙对粉尘的抬升作用以及冷却塔淋水装置下沿距除尘器±0m的高度（约为6m）,挡风墙修建高度不应小于6.6m，这样才可有效防止大量硅酸盐类粉煤灰被风携带入循环水系统内。

另外，我们还可以通过定期保养凝汽器进出水阀门，杜绝硅酸盐类粉煤灰进入停运凝汽器钢管内沉积；通过加入杀菌灭藻剂等化学物质减少循环水系统内有机沉积物的形成；通过降低循环水PH值来影响碳酸盐的可逆反应，从而减少析出结垢等等方法来控制凝汽器钢管内垢类的形成。

二○○九年十二月十六日