关于汽轮机凝汽器运行过程中单侧清洗的可行性分析

李孟想 曾林欢

摘 要：钢铁企业为了响应国家节能减排的号召，充分利用富余煤气，企业都会配备燃气锅炉和汽轮机发电系统，达到节能减排的同时又能为企业创造效益。但长周期运行，汽轮机凝汽器必定会结垢，影响汽轮机效率，若停机清洗汽轮机凝汽器，必定会造成大量煤气放散，本文针对钢铁企业在不停汽轮机进行在线单侧清洗凝汽器进行可行性分析。

关键词：钢铁企业；凝汽器；在线清洗

阳春新钢铁有限责任公司3x30MW N25-3.43/435型汽轮机是单缸、中温中压、冲动凝汽式汽轮机，额定功率25MW，最大功率30MW，其凝结器双流程的结构采用开式循环冷却水系统。虽然设备型号、厂家都是一样的，但是三台汽轮机的汽耗比确相差很大，尤其是1#汽轮机，1#汽轮机汽耗比比2#汽轮机汽耗比高出4 t/万kw.h，比3#汽轮机汽耗比高出7 t/万kw.h。

1存在的问题及原因分析

1.1 1#汽轮机汽耗比远比2#和3#汽轮机汽耗比高：由于汽轮机凝汽器采用开式循环冷却水系統，该系统中、冷却水经循环水泵送入凝汽器，进行热交换，被加热的冷却水经冷却塔冷却后，流入冷却塔底部水池，再由循环水泵送入凝汽器循环使用。此系统的特点是：有 CO2 散失和盐类浓缩，易产生结垢和腐蚀问题；水中有充足的溶解氧，有光照，再加上温度适宜，有利于微生物的孽生；由于冷却水在冷却塔内洗涤 空气，会增加粘泥的生成，结垢严重。尤其是在炎热的夏季，大量的结垢导致凝结器换热效率低下，影响机组的真空、凝汽器端 差等一系列参数，进而影响机组经济性能，使公司的盈利能力大打 折扣。2009年投产到现在，未经过系统的清洗，其凝汽器换热管内结垢严重，增多次申请停机化学清洗，由于清洗时间过长，生产紧张，只能通过每次短时间的停机对凝汽器内较大的杂质进行清除，未能做到清洗的目的。

1.2 没有在线单侧清洗的经验，汽轮机负荷该如何控制：在不影响机组的安全运行的条件下，要实现汽轮机运行过程中对单侧凝汽器进行清洗，汽轮发电机负荷控制在多少，没有先例可以借鉴，可能会引发生产设备事故。

1.3大气温度对在线单侧清洗影响较大：夏季汽轮机凝汽器冷却水进水温度最高达到35℃，凝汽器真空影响较大，若在夏季对凝汽器进行单侧在线清洗，很难维持汽轮机凝汽器真空，亦或汽轮机负荷非常低，这主要跟阳春地区气候有关。

2实现汽轮机凝汽器运行过程中单侧清洗的对策

2.1加强对1#汽轮机运行参数的调整，稳定1#汽轮机汽耗比：今年三月份，车间制定了三台发电机的负荷分配方案，就是针对1#汽轮机汽耗比高指定的：先带满3#汽轮机的负荷到25MW，然后到2#汽轮机的负荷带到25MW，其次再加1#汽轮机的负荷，目的是为了稳定1#汽轮机的负荷在15MW-20MW，使其汽耗率维持在稳定的状态，在图1就能明显看到，三月份过后1#汽轮机汽耗比维持在相对稳定的状态。

2.2利用发电低谷时间段做凝汽器单侧停水和负荷控制试验：2018年8月1日凌晨，利用发电负荷低谷时，对更换的冷凝器进出口DN800蝶阀单侧做停水严密性试验，以及通过对1#汽轮发电机主控室密切联系，来探索单侧停凝汽器冷却水时的负荷控制。通过单侧停水试验验证了更换的冷凝器进出口DN800蝶阀符合在线清洗的条件，同时，单侧停水时1#汽轮发电机负荷可以维持在8MW，真空能达到-90kpa，使汽轮机凝汽器运行过程中单侧清洗成为可能。

2.3在线单侧清洗适宜在春季和冬季进行：为了解决大气温度对汽轮机凝汽器在线单侧清洗项目过程中对凝汽器真空的影响，经查阳春市位于广东省西南部，地理坐标为北纬21°50′36″～22°41′01″，东经111°16′27″～112°09′22″。春季平均气温22℃，夏季平均气温30℃，秋季平均气温28℃，冬季平均气温20℃。汽轮机凝汽器在线单侧清洗项目不适应在夏季和秋季实施，最好是在春季和冬季。尽管现在大气气候也会出现反常季节，但我们在2018年夏季做的凝汽器单侧停水和负荷控制试验，试验得出：在夏季，汽轮机凝汽器运行过程中单侧停冷却水，发电机负荷维持在8MW，真空能达到-90kpa，仍可满足汽轮机凝汽器在线单侧清洗。

3经济性分析

3.1物理清洗的经济性：由于1#汽轮机凝汽器从投产到现在未经过系统的清洗，其凝汽器换热管内结垢严重，增多次申请停机化学清洗，由于清洗时间过长，生产紧张，只能通过每次短时间的停机对凝汽器内较大的杂质进行清除，未能做到根本清洗结垢的目的。在2017年7月利用同步检修时间对1#汽轮机凝汽器进行了物理清洗，目的是清洗冷却塔填料层碎料，增大冷却水流量，改善换热效果，使得凝汽器真空升高 1kpa，清洗前后的汽耗比降低了0.78 t/万kw.h，1#汽轮发电机每天按照48万kw.h，汽耗比按照50.10 t/万kw.h，电费按照0.50元/kw.h来计算，那么一天可创效=0.78 t/万kw.h*48万kw.h/50.10 t/万kw.h*0.50元/kw.h=3736（元）。虽然物理清洗有一定的效果，但是凝汽器热管内结垢未能彻底清洗，效果时效短且不明显。从下图1可以看出，除开11月份大气降温对1#汽轮发电机汽耗比的影响外，物理清洗的效果只能维持三个月左右的时间，随后恢复到原先状态。

3.2汽轮机凝汽器运行过程中单侧清洗的经济性：上面已经分析过物理性清洗的经济性，若是实施汽轮机凝汽器运行过程中进行单侧清洗，那么将增加比停机清洗所产生的发电量的经济效益。汽轮机凝汽器共4900根换热管，计划单侧清洗的时间为24小时，双侧清洗完需要48小时的 检修时间。目前热力车间三台30MW汽轮机10月份每天的平均发电量162万kw.h，若是在夏、秋季实施在线单侧清洗，2#和3#汽轮机满负荷（25MW）运行，1#汽轮机在进行单侧清洗的过程中至少可以带8MW的负荷，则夏、秋季实施在线单侧清洗可多发电0.8万/kw.h*48h=38.4万/kw.h，多发的电可创效38.4万/kw.h*0.5元=19.2（万元）；若是在春、冬季实施在线单侧清洗，2#和3#汽轮机满负荷（25MW）运行，1#汽轮机在进行单侧清洗的过程中至少可以带10MW的负荷，则夏、秋季实施在线单侧清洗可多发电1.0万/kw.h*48h=48.0万/kw.h，创效48.0万/kw.h*0.5元=24.0（万元），比夏季多创效4.8万元。

由此可见，汽轮机凝汽器运行过程中单侧清洗能够适应目前高产能的生产节奏，减少因停机清洗造成大量的煤气放散。所以汽轮机凝汽器运行过程中单侧清洗是可行的、有效的方法，能够为汽轮发电机长周期高效稳定运行提供技术支撑。

作者简介：

李孟想，1988，性别：男；民族：汉；学历：本科；职务：汽轮机工程师