凝汽器结垢是指凝汽器内部由于各种因素导致水垢和泥垢的积累,这些沉积物会影响凝汽器的换热效率,进而影响整个汽轮机系统的运行效率。以下是凝汽器结垢分析、影响、处理。
一、主要原因
1.盐类浓缩
循环冷却水中的盐类浓度随着循环过程增加,当某些离子的含盐量超过其难溶盐类的溶度积时,会析出形成水垢。
2.循环水脱碳
在循环水通过凉水塔时,水中的CO2会大量逸出,导致平衡向生成碳酸钙或氢氧化镁的方向移动,产生水垢。
1)CO2逸出导致pH升高,凉水塔中,水与空气接触,CO2逸出,水的pH值上升:H2CO3=CO2↑+H2O
碳酸(H2CO3)分解为CO2和水,CO2逸出后,水的碱性增强;
2)碳酸钙(CaCO3)的生成:当水中含有钙离子(Ca2+)时,CO2逸出后,水的pH值升高,碳酸钙容易沉淀:
Ca2++HCO3−→CaCO3↓+H+
或:Ca2++CO32-→CaCO3↓
3)氢氧化镁(Mg(OH)2)的生成:当水中含有镁离子(Mg2+)时,pH值升高后,氢氧化镁容易沉淀:Mg2++2OH−→Mg(OH)2↓
3.微生物滋生
冷却水中可能存在各种微生物,如细菌、藻类等。这些微生物会在凝汽器表面形成生物膜,生物膜会吸附水中的杂质和盐分,加速结垢过程。同时,微生物的代谢产物也可能与水中的成分发生化学反应,促进垢的形成。
4.腐蚀产物
凝汽器的管材如果发生腐蚀,腐蚀产物会在冷却表面堆积,形成污垢。例如,铜管在含有溶解氧的水中容易发生腐蚀,产生氧化铜、氢氧化铜等腐蚀产物。
二、结垢危害
1.影响传热效率
垢层的热导率远低于金属管材,会增加传热热阻,使凝汽器的传热效率降低。这会导致蒸汽在凝汽器内不能充分冷却凝结,使排汽压力和温度升高,从而降低汽轮机的效率和出力。
2.增加流动阻力
结垢会使凝汽器冷却管的内壁粗糙度增加,水流阻力增大,导致循环水泵的耗电量增加。同时,流动阻力的增加还可能影响冷却水量的分配,使部分冷却管内水流速降低,进一步加剧结垢和腐蚀。
3.缩短设备寿命
长期结垢会导致凝汽器管材的腐蚀加剧,壁厚减薄,甚至出现穿孔泄漏等故障,从而缩短凝汽器的使用寿命,增加设备维修成本和停机时间。
三、预防和应对措施
1.控制水质
对冷却水进行预处理,如采用过滤、软化、除盐等方法,降低水中的杂质、硬度和盐分含量。同时,添加合适的缓蚀剂、阻垢剂等化学药剂,抑制水垢的形成和腐蚀的发生。
2.监测与检测
安装在线监测设备,实时监测冷却水质、凝汽器的传热性能和管内水流情况等参数,以便及时发现结垢问题并采取相应的措施。同时,定期对凝汽器进行检查,如采用内窥镜检查、超声波检测等手段,了解凝汽器内部的结垢和腐蚀情况。
3.加强运行维护
定期对凝汽器进行清洗,可采用机械清洗(如高压水枪冲洗、胶球清洗等)或化学清洗的方法去除垢层。此外,还应合理控制凝汽器的运行参数,如冷却水温、流速、pH值等,避免因参数异常导致结垢加剧。
使用化学清洗剂或高压水清洗对凝汽器进行定期清洗,去除水垢和泥垢,恢复其换热效率是不可或缺的。
来源:供热运行与节能管理