冷却塔结垢的清洗及其对汽轮机效益的影响.doc

冷却塔结垢的清洗及其对机组效益的影响
汤泽光
（江苏新沂通新生物质环保热电有限公司，江苏 新沂 221400）
摘 要 公司机组运行近5年 ，自 3年前，冷却塔就开始在底部的填料上结垢。现在的结垢，有的沿着填料层爬高500mm左右，有的厚度填满了整个气水空间。公司近期对冷却塔填料进行了物理和化学清洗，效果还很好，这既保证了机组的安全，又提高了公司的经济效益。
关键词 冷却塔结垢 清洗 机组效益
1 前言
新沂通新生物质环保热电有限公司现有三台75t∕h循环流化床锅炉，两台C15-4.9∕0.981-3抽凝式汽轮机组。凝汽器的循环水采用自然通风冷却塔冷却，两台汽轮机的冷却水淋水分开布置，1#机冷却水在四周喷淋，2#机在中间布置，两机淋水不能切换，也不能共用。从3年前，冷却塔填料开始在四周底部形成松软的灰白色结垢物，起初不在意，也不知它是何物，更不知它形成的后果将会如何，没人把它当作一回事。之后，灰白色结垢物越积越多，从四周向内部填料蔓延，从底部朝上部延伸，厚度也不断加大，有的已经堵塞填料之间气水通道。取出下部部分填料敲击，附着的灰白结垢物即可脱落，分析其成分，大部分是碳酸盐。
冷却塔填料结垢产生的后果是，填料间气水通道有效热交换面积减少，换热能力随即减弱，致使冷却水温度居高不下，凝汽器的真空降低，后汽缸排汽温度高。这样既影响了电负荷又影响了热负荷，汽轮机经济效益下降，安全性能降低。
2 冷却塔填料结垢原因的探讨
机组建成投产后，采用胶球清洗装置对凝汽器进行清洗，效果不佳。 胶球清洗系统收球率十分低，而且逃逸的胶球不少进入了冷却塔布水管喷淋装置的喷嘴里，堵塞了喷嘴，使得喷嘴布水效果差，有的布水管堵头因布水管内水压升高，撑坏了堵头，冷却水直喷到填料里，打坏了填料，更加影响了冷却水热交换效果。如此，公司减少了胶球清洗次数，有时干脆不用胶球清洗了。
有一段时间，用电子水处理器处理循环冷却水风靡一时，许多热电公司采用了电子水处理器。听说效果不错，公司就采购了四台电子水处理器，安装在两台凝汽器的进水管处，对循环冷却水进行处理。由于电子水处理器生产厂家夸大了电子水处理器的作用，误导了消费者，公司放松了对循环冷却水的化学水处理，有一段时间，甚至停止了对循环冷却水的处理。如此，循环冷却水水质变得越来越差，冷却塔填料结垢速度不断加快。
冷却塔水池排污管设置不当，排污效果不好，也使得循环水质变差。循环水的排污管应设置在冷却塔水池的较低处，通过两边水位的压差，将池中的水质较差的冷却水排出。但公司的水池排水管常因堵塞而无法有效地排出污水。利用潜水泵抽出污水效果不理想。
循环冷却水回收方法不正确。公司对给水泵、锅炉风机轴承冷却水进行回收，采用开式自流管道将回收的水引入回收池中，再用水泵打将回收池中的回水打入循环水池里。冷却水在流入回收池过程中，保洁员利用回水洗涮打扫卫生的拖把，灰尘和污油随水带入循环水池中。油很容易黏在填料上，吸收一些灰尘，可形成结晶核，结出垢来。
锅炉出渣工打扫地面时，将渣末和锅炉灰一同冲入回水管里，这些也被带入循环水池里了。这些灰末也有可能挂在填料上的。
汽机房和锅炉房顶部引流的雨水落水管，与冷却水回收池连接在一起，致使刮风带入房子顶面上的灰尘和锅炉的煤灰、烟囱飞灰连同雨水一并收入循环水池里了。这些灰末也是有可能挂在填料上的。
冷却塔喷水头布置不合理，特别是四周的布水喷头，有地方喷水很少，喷水少的地方来不及落到池中就蒸发掉了，在填料面上形成盐垢，随着时间的延长，盐垢越积越多。
填料结垢最终是形成了，而且很严重。虽然化水人员后来也采取了一些加药的化学处理措施，但收效甚微。
面对此种情形，公司领导头痛不已，参观了周围的多家热电公司，他们的冷却塔都没有结出如此严重的垢来。没有找到可以借鉴清除结垢的方法，公司决定自己来处理冷却塔填料结垢问题。
3 冷却塔填料结垢清除
1. 机械清洗
公司生产部采取多种方法对冷却塔结垢进行清除试验，认为用消防水机械冲洗方法比较好。一方面消防水水量大；另一方面消防水压力高，冲洗速度快，耗时短。
利用消防水冲洗，水量要调得适量，压力不能太大或太小，太大容易将填料冲坏变形，会使得填料气水通道变窄或堵塞，效果会适得其反，太小又不容易将填料上的垢冲洗下来。
利用一次机组全停的机会，公司决定对冷却塔进行机械清洗。抽干了冷却塔水池里的冷却水，清除完了池里的污泥等污物。人站在冷却池子里，用水龙头对准填料的底面往上冲，垂直或稍偏点效果好，水冲到之处，填料里污泥样的垢随水流下，成块成块的结垢物也纷纷掉下。为了延长淋水在填料上的停留时间，填料的气水空间在安装时布置成有规则的弯曲的S型。由于填料之间的气水空间不是垂直向上的，这就造成了对填料较深度的结垢冲洗困难，任你不管怎样地冲，也不能将填料里的结垢物全部冲掉。填料下表层的结垢物，有的也因结垢较硬附着力较大，也不能完全冲洗下来。
经过一天多的时间，1500平米的填料全部被冲洗了一遍。经抽出部分填料检查，填料底部的大部分结垢被清除掉了，特别是中间的1#机回水填料部分，冲洗效果较好，也许是本身结垢较少较轻的缘故。2#机填料部分，尤为突出的外围填料处，冲洗效果不好，主要原因是其结垢严重，结垢硬化较重。
2. 化学清洗
针对机械清洗所存在的缺陷，公司决定采取化学技术，利用化学清洗的方法对填料的结垢物进一步清洗。
化学清洗是在机组运行一段时间之后进行的。
将循环水池里的循环水冷却水排出一部分，保持到能够使两台循环水泵正常运行的最低水位，目的是使得所要加的盐酸的浓度达到较高的浓度，以利于盐酸与结垢物更好地反应，将结垢物尽快去除掉。
提前两天启动两台循环泵对循环水进行打循环，并在加盐酸前抽出水池里的第一道循环水滤网，防止在加盐酸的过程中，滤网先接触较高浓度的盐酸，将滤网严重腐蚀损坏，并在相应的地方加装检测铜腐蚀和铁腐蚀试验块，以对比推知凝汽器的铜管和管板的腐蚀情况。
在对循环水池加酸之前，先加40000毫升缓蚀剂，以减缓盐酸对金属特别是铜的腐蚀。为了使得循环水里的缓蚀剂充分混合，加入缓蚀剂20分钟之后，才连续地在循环水池循环水泵取水口加入盐酸。为了彻底清除结垢物，这次共加入了共37吨盐酸。
在刚加入这些盐酸之后，循环水池里的水便开始变混，起了泡沫。随着盐酸的不断加入，水越来越混浊，变成浅灰色，等到盐酸全部加完，循环水的颜色变成了深灰色了。
在加盐酸之前，水池里水的PH值在7-8之间，加入盐酸之后，再测量，PH值就逐渐地变成了3-4之间了。随着反应不断地进行，在冷却水的反复冲洗之下，填料结垢物慢慢地变薄，有些结垢硬块纷纷地从填料底部掉落下来。
缓蚀剂的有效作用时间只有4个小时，之后变逐渐失去缓蚀作用。在加酸4个小时之后，便开始往循环水池里添加烧碱，中和残留的盐酸，再往池里加磷酸盐等药物，在循环水接触的金属表面固上一层保护膜，保护金属不再被进一步地腐蚀。
化学清洗的第二天，抽出了属于1#机的冷却塔四周的填料来观察。稍靠中间的化学清 洗效果较好，填料之间的气水通道明显变宽，虽然结垢物还有存在，但与化学清洗前明显减少了。四周靠近外围的填料结垢物减少的不明显，有的地方，还保持原样，这与布水管上的喷头布水效果不好有很大的关系，没有与水中的盐酸亲密接触，清除的效果自然就不会太好。
抽出铜试验块和铁试验块，进行化验比较，两种物质被腐蚀在正常范围之内。
公司不久对冷却塔残余的结垢做了最后的人工清理。
4 结垢清除后对机组效益的影响
对机械清洗和化学清洗前后的机组运行数据做了统计。
2#机清洗前的数据：
主蒸汽
负荷
排汽
凝汽器
冷却水
凝汽器
压力
温度
流量
电负荷
热负荷
温度
真空
进水温度
出水温度
端差
4.85
476
75.3
10.75
31.6
45.3
88.5
23.1
32.1
9
4.81
473
74.8
11.0
32.1
44.9
87.9
23.2
32.3
9.1

2#机清洗后的数据：
主蒸汽
负荷
排汽
凝汽器
冷却水
凝汽器
压力
温度
流量
电负荷
热负荷
温度
真空
进水温度
出水温度
端差
4.88
472
73.6
10.5
32.1
42.1
90.6
22.6
29.3
6.7
4.84
471
74.4
10.6
32.7
42.3
90.4
22.5
29.3
6.8

从表中可以看出，通过对冷却塔填料结垢的清洗，循环冷却水进水温度降低，真空升高，排汽温度降低，凝汽器端差也缩小了。原因在于填料结垢被去除掉，填料之间的空气通道畅通，进入填料里的空气多；再之，水与填料有效接触面积也增大，空气与冷却水能充分接触，空气与水热交换加强，空气带走的热量增多了，循环冷却水的温度降低。
在主参数、电负荷、热负荷不变的情况下，进入凝汽器冷却水流量一定，清洗后的循环水进水温度会降低，凝汽器真空升高，排汽温度降低。如此，汽轮机做功的能力变强，机组效率就高了。
我们做些数字计算如下：
一般情况下，汽轮机凝汽器真空每升高 –1kpa，机组效率相应升高0.2％。从表上看得出，这次清洗凝汽器真空上升了约-2.3kpa如果汽轮机有效运行时间每年为8000小时，一台机组运行，机组额定负荷15MW。
此次清洗给公司带来的效益是：2.3﹡0.2％﹡15000﹡8000=552000（kwh）。
一台机组每年能为公司节省50多万度电，对于我们小热电厂来说，效益还是客观的。
清洗后，因真空的提高，机组可以正常地带负荷，机组运行也安全了。
5 冷却塔填料结垢的预防
针对这次冷却塔的结垢情况，我们总结了以下几点预防措施：
1. 加强化水人员对循环冷却水水质的监控。正常加药，加药质量和数量都要保证。
2. 重新设计排污管路，确保排污正常，保证排污量，保持正常的浓缩倍率。
3. 对冷却水的回收要加强管理，采取封闭式的回收管路，避免在回收过程中被二次污染。雨水和其他被污染的水，坚决不回收，确保回收水的质量在正常范围之内。
4. 专人负责定期地复查，确保循环冷却水水质合格，发现水质异常情况要及时汇报，及时处理。
4