沿海电厂闭式水换热器失效原因分析与防范对策

陈海涛

（国家电投集团协鑫滨海发电有限公司，江苏 盐城 224500）

某某电厂机组总容量为2*1050MW，采用海水开式循环冷却。沿海电厂因其特殊的地理位置，均采用海水为冷源的开式循环系统。其开式水系统直接由循环水经电动滤水器过滤后提供，因海水的特性--易滋生微生物及贝壳类软体生物，顾某某电厂在夏季海水温度高时技艺发生开式水用户换热器管道堵塞，本文就主要分析这一现象并提出详尽的解决办法。

1 某某电厂厂闭式水系统简介

某某电厂闭式水系统设置3台闭式循环冷却水泵，正常运行时1台运行2台备用。闭式水补水水源为凝结水或除盐水（该公司一直使用除盐水作为补水水源）。系统配置2台管式钛管热交换器，正常情况下，一台运行一台备用，当海水温度高时，可二台同时运行。系统设有一只高位布置的膨胀水箱，起到对系统起到稳定压力、消除流量波动和吸收水的热膨胀等作用。配置的闭式水热交换器由前水室、管束、筒体、后水室等组成。为了检查清理设备内的垃圾、泥沙及管组堵塞等，在前、后水室端盖上部设有检查孔、排气和放水门。

2 某某电厂闭式水主要用户及温度设定

某某电厂闭式水用户除常规用户定冷水、密封油、氢气干燥器、主机及小机润滑油、eH油、凝泵电机及凝泵轴承、低加疏水泵、前置泵、清洁水疏水泵、BCP泵、循环水泵、空预器、六大风机、6台磨煤机等外，还供公用系统使用：6台锅炉房空压机、6台除灰空压机、机组水气集中取样间。

该厂主要闭式水用户温度设定如下表。

表1 闭式水用户温度设定表

3 此次闭式水温异常偏高事情经过及处理

迎峰度夏开始以来，闭式水温度逐渐升高，且闭式水热交换器海水侧进回水电动门全开后，闭式水温仍然无法得到明显控制。尤其在7月31日中班，闭式水温达到了最高限33.2℃且仍有上升趋势。当日，随着机组负荷由800MW逐步上升至900MW，2号机闭式水温逐步上升至最高33.2℃，2号机闭式水冷却器温度控制阀已全关至0%，投运的2A闭式水热交换器闭式水侧、海水侧电动门均已全开。随着负荷的逐步增加，闭式水温仍在上升且已不能满足用户使用。

通过对比1号机组可以发现，2号机组闭式水温在相同工况下，闭式水温比1号机高约2℃，闭式水热交换器运行存在明显异常。

表2 闭式水用户温度设定表

结合近期台风“烟花”过境海水携带大量杂物且循环水浒苔集中爆发，海水内微生物、浮游生物大量滋生，综合2号机组运行工况--2号机两台闭式水热交换器未清洗过，运行人员猜测2A闭式水热交换器换热管道被异物堵塞（当时猜测堵塞物可能为浒苔或海水携带的杂物）。

18时58分，运行人员对2B闭式水热交换器进行注水排气后，就地手动操作2B闭式水热交换器海水侧回水门至20%开度，同时将2B闭式水热交换器闭式水侧进水电动门开至20%开度，在机组负荷未变的情况下闭式水温逐步降低。后因此时机组负荷较高，且闭式水温已能保障机组冷却使用，为保障机组安全暂时维持此工况运行。投运2B闭式水热交换器后效果如下图显示。

图1 逐步投运2B闭式水热交换器

从图中可以看出，当时2B闭式水热交换器海水侧仅投入20%，且机组负荷仍在逐步上升，而闭式水温得到了明显降低。

22时45分，机组降负荷，运行人员将2号机闭式水完全切至2B闭式水热交换器。运行人员对2A闭式水热交换器进行注水排气，现场排除了大量的空气。在空气排尽后将2A闭式水热交换器投入备用状态，同时通知检修人员做好2A闭式水热交换器内部检修清理工作的准备。

8月2日，检修人员办理检修工作票，打开2A闭式水热交换器海水侧人孔门后，可以发现海水侧进口处滋生了大量贝壳类生物，且已堵塞住海水侧换热管束；同时在海水侧进口腔室内壁上寄生了大量贝壳类生物，且吸附力极强，需要使用工具才能清理下来，紧靠闭式水运行时的水流冲刷无法使其掉落；而海水侧出口处仍较为干净。

4 2B闭式水热交换器投入后效果

2B闭式水热交换器投运后1、2号机相同负荷下闭式水温对比如下列表格所示。

表3 2B闭式水热交换器投入后使用效果

2B闭式水热交换器投运前、后，2号机闭式水温度变化对比如下图所示。

图2 2A闭式水热交换器运行时闭式水运行工况

图3 2A、2B闭式水热交换器均投运时闭式运行工况

由图5、图6可直观的看出2号机闭式水温偏高问题得到了明显的改善。且对比1号机相同工况下可见2号机闭式水冷却效果得到了明显提升，1、2号机闭式水温差极小（甚至2号机冷却效果更佳）。

5 闭式水热交换器检修后投运

2A闭式水热交换器检修后，在检查无泄漏、同时试运正常后，应及时投入备用，保证机组安全运行。

具体投运步骤如下：关闭备用闭式水热交换器开式水侧出口门，打开备用闭式水热交换器开式水侧进口门，确认放水门已关闭，打开排空气门，对备用闭式水热交换器开式水侧进行充分的注水排气。（该厂循环水回水虹吸作用较强，运行中开式水侧受虹吸影响，是无法排出连续气体的）。待确认备用的闭式水热交换器开式水侧已排尽空气，进、出口门开启后，确认备用的闭式水热交换器闭式水侧进口门关闭，出口门开启，对闭式水侧进行注水放气，放气结束后缓慢开启闭式水侧进口门，关闭放气门，投运闭式水侧。保持两台闭式水热交换器运行一段时间后，注意闭式水母管压力、温度变化，逐渐关闭原运行的闭式水热交换器闭式水侧进口门至全关。

6 此次闭式水温度高直接原因

现在我们可以得出明确的结论，该电厂2号机组闭式水温高直接原因为投运的2A闭式水热交换器冷却效果失效。

（1）此次2号机闭式水温异常升高的直接原因为2A闭式水热交换器海水进口侧管束滋生大量贝壳类生物，堵塞住换热管道，导致海水通流量大幅度降低，闭式水得不到充分的冷却所致。

（2）2号机已连续在网运行近400天，且该电厂地处黄海滩涂，海水内携带有大量的泥沙。闭式水热交换器运行时，其海水侧通流大量海水，其携带的泥沙对闭式水热交换器的管束、管束接口均带来极大地磨损作用。在此次2号机2A闭式水热交换器检修期间，在2A闭式水热交换器内发现多处磨损及腐蚀漏洞，极大地影响了闭式水系统的正常运行。

（3）该厂设置循环水在经过一台电动滤水器过滤后，再为闭式水热交换器提供冷却水源。受限于电动滤水器滤网网眼大小，电动滤水器对海水携带的小颗粒泥沙过滤效果有限，同时电动滤水器无法将海水中携带的微生物种子、软壳类动物卵等过滤干净。这些动植物极易在后续的管道内部滋生，堵塞换热管道。

（4）该厂采用开式循环，循环水直接由海水提供，循环水出水直接外排至大海。受保护海洋生物受限，避免造成海水污染，该厂在循环水前池处的循环水加药方式为冲击式加药，该加药方式对海水微生物等消杀效果有限。

7 关于同类型沿海电厂预防闭式水温高相关措施

闭式水的安全运行直接影响机组的安全运行。沿海电厂，特别是黄海湾沿海区域建造的同类型电厂中，均存在闭式水热交换器被动植物堵塞现场。根据该厂此次闭式水温异常升高采取的方案，特提出以下几点相关措施：

（1）改变化学加药方式，事实证明该厂循环水加药方式（冲击式加药）存在优化的需要。加药量、加药方式等需与化学专业沟通，寻找更合理的加药方式，确保循环水内贝壳类生物无法存活。

（2）在迎峰度夏期间，定期切换闭式水热交换器。定期切换的目的一是保证运行闭式水热交换器不至于长时间滋生大量贝壳类生物，堵塞住换热管道，同时能够确保备用的闭式水热交换器处于良好的备用中。

（3）将定期清理闭式水热交换器工作作为检修常规工作，确保闭式水热交换器内不会再次发生微生物、杂物堵塞现象。

（4）改变闭式水热交换器备用方式。在迎峰度夏期间，备用的闭式水热交换器可将海水侧定期隔离，并排放完内部存水，以确保微生物无法存活。少量微生物干枯后无吸附力，在海水侧投运时可随海水冲走。

（5）迎峰度夏前对开式水电动滤水器进行检修。2号机开式水增压泵进口滤网频繁堵塞，其根本原因应为开式水电动滤水器过滤效果差。（该开式水电动滤水器自投产后尚未检修过，内部滤网运行情况尚不可知，现怀疑其滤网存在损坏或滤网网目偏小。）

（6）闭式水温超过35℃时，及时投运2组闭式水热交换器，并启动备用闭式水泵，确保机组安全运行。