铜管凝汽器化学清洗的探讨

卢浩

岳阳宇翔科技有限公司，湖南岳阳 414000

摘要：凝汽器结垢，化学清洗除垢。采用凝汽器和清洗泵、清洗槽建立临时循环的的方式进行化学清洗的清洗工艺，为同类凝汽器清洗提供参考。

关键词：凝汽器真空度，凝汽器化学清洗

Discussion on chemical cleaning of copper tube condenser

Lu Hao

（Yueyang yuxiang technology co. LTD；Yueyang,Hunan41400,China）

Abstract: the condenser scale, chemical cleaning descaling. The process of chemical cleaning is carried out by setting up temporary circulation of condenser, cleaning pump and cleaning tank.

Key words: condenser vacuum; condenser chemical cleaning

凝汽器设备是汽轮机组的一个重要组成部分，是循环水冷却蒸汽的场所，形式如同换热器，换热管材质为黄铜。它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。而凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。凝汽器真空度下降主要表现为凝汽器端差增大。端差是汽轮机排汽压力下的饱和温度与凝汽器循环冷却水出水温度之差。端差受到凝气器换热管结垢，凝气器漏入空气，冷却水温度流量变化等因素影响。某石化公司六万千瓦汽轮机的凝汽器，由于水质原因造成凝汽器结垢，高温部位结垢严重，影响换热效果、真空度下降端差升高。需要通过化学清洗来清除垢物。

该凝汽器型式为，表面式双流程，冷却水双进双出，分左右两边。冷却面积3500㎡，铜管数量6280根，水容积36m³。凝汽器基本情况如下表1：

表1 凝汽器基本情况

名称	规格材质	体积m3	面积m2
凝汽器左侧	黄铜	15	1750
凝汽器右侧	黄铜	15	1750
凝汽器左侧管线	DN900	9.5	27
凝汽器右侧管线	DN900	9.5	27
水箱、临时管线		11
合计		60	3554

1垢样分析

打开凝汽器封头，发现低温部位结垢厚度不明显，高温部位结垢厚度在0.2-0.3mm结垢颜色为灰白，呈粘稠液体状，初步判断结垢成分以碳酸钙为主。采集粘稠垢样烘干后，分别使用有机酸和无机酸进行溶垢试验，均可反应溶垢，溶垢后烧杯底部均有残留少量白色不溶物，根据实验分析垢样成分如下表2：

表2 垢样成分表

项目	硅酸盐	硫酸盐	碳酸盐	其它垢	备注
成分（%）	3.36	4.31	90.21	2.12

2清洗工艺

根据火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导则，主清洗剂采用适合于凝汽器铜材质基本无腐蚀的水垢清洗剂，缓蚀剂采用专用铜缓蚀剂在50-55℃下进行清洗。具体化学清洗用量提前准备如下表3：

表3 化学清洗用药量提前准备表

序号	药剂名称	药剂浓度（%）	清洗液浓度 （%）	计划用药量（kg）	备 注
1	水垢清洗剂	98	6	3500
2	铜缓蚀剂	98	0.3	170
3	活性剂		0.2	110
4	钝化剂	99	0.2	110
5	片碱	98		2000	中和用

根据凝汽器清洗流程的需要建立临时清洗系统，如图1：

2.1清洗流程

水冲洗—除垢清洗—中和—排放—预处理—成膜钝化—排放—通风干燥。

考虑凝汽器内部容积约55m³，容积较大，同时凝汽器内铜管较薄不能承受过大压力，采用大流量低压力清洗泵清洗，为了更好的保证清洗效果，建立左右两个清洗循环分别清洗。

具体步骤：1、水冲洗，用水冲洗冲通、冲干净换热管，清除管内的污泥、砂石等污物，并检查系统泄漏情况，同时将腐蚀挂片放入清洗系统中。

2.2除垢清洗

在清洗循环系统中加入专用铜缓蚀剂，循环约半小时再加入水垢清洗剂，升温至50℃清洗5小时。

我公司采用的专用水垢清洗剂，对于碳酸盐垢溶解效果好，配合专用的铜缓蚀剂，能够做到安全高效溶解水垢，不伤设备。同时对于铜管清洗视情况还需加入铜的掩蔽剂，防止镀铜。在清洗过程中使用快速测腐仪监测腐蚀情况。（左侧清洗钝化后检查清洗效果，除垢率目测85%左右，右侧清洗提高清洗温度至55℃清洗5小时，除垢率目测95%以上）清洗过程分析数据如表4、表5：

表4 左侧清洗数据分析

序号	时间	温度℃	主剂浓度（%）	Ca2+（mg/l）	备注
1	9日10:25	33	5.7	691.2
2	11:00	39	5.1	1703.3
3	11:46	44	4.6	2116.7
4	12:35	47	4.5	2207.5
5	13:48	49	4.5	2241.8
6	14:20	47	4.3	2253.5

表5右侧清洗数据分析

序号	时间	温度℃	主剂浓度（%）	Ca2+（mg/l）	备注
1	11日10:36	36	5.6	771.7
2	11:08	41	5.1	1728.1
3	11:50	47	4.7	2156.3
4	12:30	52	4.3	2212.5
5	13:48	55	4.2	2256.4
6	14:20	51	4.2	2261.7

2.3中和排放

除垢清洗结束后，用水置换清洗液至中和槽，添加中和碱，调节PH值6-9合格后排放至指定污水井。

2.4预处理

除垢清洗中和排放结束后，用清洁水循环冲洗，直到出水澄清。并用碱液中和残余的清洗液。除垢清洗后的金属表面处于较高的活性状态，通过碱液中和钝化的办法，避免被清洗的表面重新氧化。

2.5成膜钝化

凝汽器换热管为铜管，需要加入铜预膜钝化剂。铜管经除垢清洗后，表面的氧化膜溶解，容易产生腐蚀，应重新钝化建立保护膜，防止铜管被腐蚀。

2.6排放与干燥

钝化清洗结束后，钝化液排放至排污槽，同时通入氮气，将系统内的残液吹出，同时进行干燥，保护设备不被腐蚀。清洗结束后将腐蚀挂片取出处理称重。

清洗过程各阶段技术指标如下表6：

图1 凝汽器清洗流程

表6 清洗过程技术指标

序号	工艺	药 品		温度 （℃）	计划用时（h）	终点控制
		名称	浓度（%）
1	水冲洗	洁净水
2	除垢清洗	水垢清洗剂 铜缓蚀剂 活性剂	6 0.3 0.2	50-55	4-5	Ca2+基本稳定
3	中和	片碱	适量	常温	2-3	PH值6-9
4	排放冲洗				3-4	电导率接近水源电导率
5	钝化	钝化剂 片碱	0.2	常温	6	PH值6-9
6	排放	清洗液		常温	1-2	PH值6-9

3清洗质量综合评定

3.1清洗效果

凝汽器铜管清洗干净，目测除垢率达到95%以上。

3.2预膜效果

铜管预膜效果好，无返锈现象。

3.3腐蚀情况

腐蚀挂片检查，表面无点蚀。清洗前后的重量进行测定，计算出平均腐蚀总量＜3.54g/m²，腐蚀速率＜0.71g/m²·h，腐蚀挂片数据如表7。

表7 腐蚀挂片数据表

项目/内容	3016	3017
挂片材质	黄铜	黄铜
腐蚀总量（g/m2）	3.25	3.82
腐蚀速率（g/m2·h）	0.65	0.76
平均腐蚀总量（g/m2）	3.54
平均腐蚀速率（g/m2·h）	0.71

3.4开工后工艺情况

开工运行后端差下降到7摄氏度，达到合格标准。

3.5清洗废液排放

按业主要求COD小于500mg/L,氨氮小于50mg/L,PH值6-9即可排入业主的污水系统。为保证清洗过程污水排放达标，特别设置了中和槽，对清洗污水进行中和稀释，保证达到排放标准环保指标如下表8：

表8 污水环保指标

项目	PH值	COD（mg/l）	氨氮（mg/l）
清洗液	9.0	490	47
钝化液	9.0	290	31

清洗前后照片对比：

清洗前照片 清洗后照片

4问题与总结

通过此次凝汽器化学清洗，证明我公司的凝汽器化学清洗技术，具有对设备腐蚀小，清洗速度快，效果好，污水环保排放的安全、高效、环保的特点。清洗完成后形成的保护膜还能持续保护设备不被腐蚀。此次凝汽器清洗是一次成功的清洗案例，为凝汽器的长周期运行提供了保障。

问题1：凝汽器分左右两侧分别清洗，除垢清洗过程中第一次清洗温度为50℃，第二次清洗温度为55℃。第二次清洗55℃下的清洗效果更好，对于凝汽器化学清洗温度的确定需进一步探讨。

问题2：铜材质不允许使用氨水、联氨进行调PH值，会络合铜。为保证清洗效果，采用片碱调PH值，调PH值难度大，需要对调PH值药剂再进行试验筛选，选择调PH值容易的药剂。

参 考 文 献

【1】刘晓晨．汽轮机凝汽器真空度降低对机组运行的影响分析[J]．科技情报开发与经济，2006：16（23）．

【2】杨旭昊．如何提高凝汽器真空及最佳真空的确定[J]．牡丹江大学学报，2007：16（1）．

【3】张明智，林湖，姚雅秋等．凝汽器真空度下降的分析与处理[J]．电力科学与工程，2003，（1）：52-55．

【4】中华人民共和国经济贸易委员会. DL/T 794-2012，火力发电厂锅炉化学清洗导则[S].北京：中国电力出版社，2012.

作者简介：卢浩，男，1992年3月1日，湖南桃江，本科，助理工程师，岳阳宇翔科技有限公司，研究方向为工业设备清洗。