汽轮机主冷凝器在线冲洗效果检查

2012-11-14蒋占礼张财胜张天玺

石油化工应用 2012年4期

关键词：铜管酸液封头

蒋占礼，肖其，张财胜，张天玺，姜天

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

汽轮机主冷凝器在线冲洗效果检查

蒋占礼，肖其，张财胜，张天玺，姜天

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

汽轮机主冷凝器换热效果是否正常直接关系到汽轮机真空度（真空度=大气压强-绝对压强）的高低。真空度过低，汽轮机运行不仅不安全而且效率低，经济性差。如何解决主冷凝器换热效果差，提高主冷凝器换热量，增加汽轮机的工作效率呢。通过采用在线冲洗、酸洗的方式解决，并就其效果进行检查。

主冷凝器真空度；反冲洗；酸洗；效果检查

近几年，宁夏石化公司合成氨一部部分压缩机换热器换热能力下降，严重影响合成氨的高负荷安全生产。尤其是空气压缩机（4111-K1）和氮气压缩机（4111-K2）打气能力影响最大。排除其他原因外，影响这两个压缩机打气能力的关键因素是这两个压缩机的汽轮机的工作能力下降。造成这两个汽轮机工作能力下降的主要因素是汽轮机主冷凝器换热效果差，汽轮机真空恶化，压缩机打气能力下降。在2008年检修中发现汽轮机（4111-K2T）主冷凝器（4111-K2E6）封头被片状物堵塞，管程（铜管）结垢严重。宁夏石化公司提出对主冷凝器进行冲洗以提高其换热效果。

1 主冷凝器形成真空的过程及流程简介

当高压蒸汽吹动汽轮机叶片，带动汽轮机运转。为了能够连续有效的形成这种蒸汽吹动汽轮机运转，必须降低蒸汽过汽轮机叶片后的压力，减少阻力，更大的发挥蒸汽动力。为此必须建立和维持给定有利的排汽压力，而这就必须用大量的循环水冷却排汽来建立真空。因此，真空是相对于大气压来说是低于大气压力，表示真空大小数值就是真空度（真空度=大气压强-绝对压强）。那么建立真空的主要设备就是主冷凝器。

1.1 主冷凝器的工作原理

本厂采用的凝汽式汽轮机均采用表面式列管冷凝器使排汽凝结成水，从而获得较低的蒸汽压力。

在抽气器和各管路无泄漏，CW水温度和流量及主冷凝器热井液位维持不变的情况下，氮压机真空度持续偏低，按主冷凝器传热计算公式：

式中：Q-主冷凝器的热负荷，kJ/h；KA-主冷凝器传热系数和面积的乘积，kJ/h·℃；T-排气温度，℃；△TM-主冷凝器的传热温差，℃；D水、D汽-分别为蒸汽和冷却水的消耗。

按照主冷凝器的传热计算公式，可以推导出主要是由于传热面积减小引起真空度值偏高，而引起面积减小的原因有以下两个方面：（1）主冷凝器铜管结垢；（2）主冷凝器部分铜管堵塞。

恢复主冷凝器的换热面积，增加其换热量，需要对主冷凝器进行清除堵塞物，对管程进行除垢。

1.1.1 主冷凝器反冲洗措施在2008年大检修后4111-K2T运行正常，但经过两个月的运行后，4111-K2T真空逐步下降，而此时CW水温由23℃上涨至29℃，经分析是换热器封头堵塞所致，但仍在设计范围内。

针对4111-K2E6主冷凝器封头易受片状物堵塞部分换热管线的问题，合成氨一部在2010年12月一化肥冬季停车检修期间，在4111-K2E6冷却水入口加装了过滤网，开始针对4111-K2E6进行反冲洗（见图1）。

1.1.2 流程叙述反冲洗是利用CW进口水冲洗新装过滤器，从理论上说影响应该不大。

正常流程是：关闭：13阀、23阀、31阀、32阀；打开：33阀、34阀；11阀、12阀、21阀、22阀，CW 水通过进口过滤器进入主冷凝器。

反冲洗流程：打开13阀（23阀）,关闭12阀（22阀），再打开32阀（33阀），通过排放CW水，将杂物带出进口过滤器。

反冲完，先关闭32阀（33阀），再打开12阀（22阀），最后关闭13阀（23阀）。

从以上冲洗过程可以看出新增加的进口过滤器过滤了水中杂物，再经过反冲洗后汽轮机主冷凝器冷却效果明显恢复。延长了主冷凝器检修周期，增加了汽轮机长周期安全运行可靠度。

图1 反冲洗流程示意图

表1 4111-K2E6反冲洗前后参数对比

1.2 主冷凝器酸洗措施

酸洗就是将酸液用泵将其打入主冷凝器冷却循环水中，形成酸性水，进行水垢洗涤。

从水垢的化学性质、设备的安全性考虑，必须控制酸液的浓度，防止设备腐蚀。在酸洗前要进行酸液腐蚀试验。由于主冷凝器管程走CW水，因此酸液对铜管的安全性影响很大，而封头和外壳都是钢材，相对影响较小。因此要做好铜管的防腐蚀试验。

1.2.1 化学清洗药量以及pH控制从2011.8.311:05分开始间歇性化学清洗开始，到2011.06.0416:00结束，共用要氨基磺酸116×25 kg（见表2）。

表2

1.2.2 挂片试验

通过中化分析数据看，该氨基磺酸溶液对铜管的腐蚀性很微小。

1.2.3 空压机酸洗前后工况比较（见表5）

1.2.4 酸洗总结

（1）效果分析，本次对空压机进行为期一天的酸洗，使空压机的真空度提高约7 KPa,起到了比较好的效果。酸洗后对比发现CW回水温度东侧下降4℃，西侧出口温度下降3℃。

表3 洗前实验室挂片

表4 现场清洗挂片记录（选择15%浓度加药）铜管面积18.6cm2

（2）酸度影响，通过对酸液pH值的观察，在CW出口取样处pH值基本保持在3.0左右，清洗效果明显，出口铜管质量减量0.0002 g，样品面积18.6 cm2，说明基本没有腐蚀现象。清洗过程中保持实验室和现场同时挂片，连续监测，说明15%的清洗液对相同材质铜管的腐蚀率较小，但对碳钢的腐蚀率较大，从换热器的结构来看，清洗安全，碳钢结构的封头、管板都有十分富裕的强度。