1 概况
国电濮阳热电有限公司为2×220MW供热机组，配套5台1060M2热网加热器，形式均为立式、双流程、固定管板、表面式换热器。原设计承担濮阳市900万M2热用户，热网补充水为软化水，随着城市供热规模的不断发展，2014年当地集中供热规模已达1200万M2，电厂供热能力补水系统明显不足，为此，2012年电厂对机组进行了提升背压供热改造(每年更换低压转子)，并且增加了临机工业抽汽至采暖系统的供汽量。
经过2013年和2014年采暖季节全天候运行，热网加热器及循环水管网结垢比较严重，尽管检修中进行了化学清洗，但运行一段时间后加热器水阻仍然偏大，供热高峰期供水流量和供水温度均上不去，直接影响到城市的供热品质。
1.1结垢情况分析
经检查，热网加热器换热管垢厚约2mm左右，部分换热管堵塞严实，检修中采用专用钻头钻通后仍有(1-2)mm垢层。见图1、2。
图1 加热器钻孔后上部情况 图2 加热器底部情况
1.2 垢样分析
对换热管内垢样取样分析，结果见表1。
表1： 垢样分析结果
检测项目Fe2O3CaOMgOSiO2AI2O3磷酸酐(P2O5)硫酸酐(SO3)其它
质量分数%5.5680.309.971.250.380.390.941.21
另：灼烧减量(900℃) 41.13%;灼烧减量(450℃)1.37%。
通过分析可以判断：垢类成分主要是以碳酸盐为主的混合垢。
1.3 结垢原因分析
针对该厂热网加热器运行环境和结垢情况，分析结垢来源于以下几个方面：
1)热网循环水补充水处理不及时。由于城市供热规模发展加快，电厂供热能力和制水能力不足，热网系统补水量大，供热高峰期加补工业水，造成循环水质存在较大的倾向结垢。
2)城市新增二级换热站设备与系统清洗不彻底，或其它供热站并入，导致热网系统水质污染。
3)热网管道缺乏停运保养手段，运行期间锈垢脱落后进入循环水，导致换热管结垢和堵塞，如大流量换水会造成热量和水量浪费。
4)采暖蒸汽温度较高。由于汽轮机提高背压运行，加上临机工业抽汽补充，采暖蒸汽温度长期处于200℃以上运行，加快了结垢速度。
热网加热器结垢不仅造成供热能力下降，蒸汽和厂用电消耗增大，而且还会造成加热器腐蚀泄漏，缩短使用寿命，热网循环水进入疏水系统还会影响机组汽水品质，给机组的安全运行造成影响。为彻底解决结垢问题，提高加热器换热效率，2014年该厂加装SWM80型电磁脉冲清洗装置，建立了在线清洗系统，在供热季节开始前一次性清洗干净后，在热网系统运行中又进行了多次在线清洗，及时清除管内沉积物，保持热网加热器清洁运行，不仅有效降低了加热器端差和水阻，增加了供热能力，保证了设备的安全经济运行，而且电厂也增加了可观的供热收益。
2 电磁脉冲在线清洗技术
2.1原理和特点
SWM系列电磁脉冲清洗装置是郑州赛为机电设备有限公司近几年推出的针对各种管式加热器、板式加热器CIP清洗的新产品，其结合了管式(或板式)换热器构造和特点，引入CIP在线清洗技术，将电磁脉冲(超声波)清洗、化学清洗和自动化技术相结合，实现不停机、不解体前提下换热器的高效清洗。
原理是通过控制系统产生电磁脉冲(次声波)，脉冲气水进入换热器后迅速膨胀，瞬间产生高速冲击水流，反复涮洗换热管(换热板面)，使附着的泥垢疲劳后逐渐脱落并溶解，随着脉冲气流排出，装置的自动正反向清洗功能可以多角度地冲击换热器，将固体颗粒物或杂物排出换热器，保持换热器清洁。
装置采用PLC程序控制，具有清洗频率、清洗方式可调，正反向清洗自动切换，酸值指标在线监测，清洗状态实时显示等功能。具有以下特点
1)清洗过程安全可靠。脉冲压力不超过0.5MPa，远低于换热器的设计压力。脉冲频率和脉冲强度根据循环管路压差设定值自动可调，安全性好。
2)化学清洗符合国家清洗导则标准。清洗药剂根据垢样复合配制，对金属和密封胶圈腐蚀程度低，环境影响小，清洗过程采用酸值实时监测，清洗废液合理排放。
3)清洗效率高。清洗时间一般(4-6)小时，可快速地清除泥沙和杂物，保持换热器高效运行。
4)操作方便，适于现场人员操作。控制系统采用一键启动方式，触摸屏显示，数据记录齐全，方便日常维护保养和人员学习。
5)文明生产环境良好。由于不需要解体清洗，系统集成度高，全封闭运行，高耐腐蚀性设计，现场不存在跑冒滴漏问题。
2.2设备选型
针对该厂热网加热器规格和参数，采用SWM-80型电磁脉冲在线清洗装置，其规格参数为：脉冲压力0.2-0.5MPa(可调)，电磁频率(5-10)次/分，循环水量50t/h，功耗15kw。清洗周期根据热网加热器结垢速度和参数确定。
在线清洗装置的清洗管路与5台热网加热器的进出水管道并联，补充水源取自除盐水，气源取自厂用检修压缩空气，排污水排至锅炉冲渣池。
3 清洗方案确定
3.1物理清洗方式
首先以电磁脉冲的物理清洗方式，将加热器内部浮垢、泥沙和管口堵塞物冲洗出来，目的是尽量减少化学清洗药剂用量，缩短化学清洗时间。
清洗流程为：电磁脉冲(超声波)发生器 → 脉冲混合器 → 脉冲换向器 → 热网加热器进水室 → 加热器出水室 →脉冲切换阀 → 排水槽→锅炉渣浆池。
3.2 化学加药清洗
清洗药剂的选择。根据热网加热器换热管为316L材质的特点，考虑现场人员操作使用安全，以复合有机酸为主要的清洗剂，清洗药液配比按照相关规范进行。
化学清洗目的是通过加入复合型清洗剂，进行化学循环清洗，必要时加入脉冲气体，使药剂充分混合和扰动，确保换热器清洗干净，不留死角。
清洗流程为：清洗罐加药 → 清洗泵 → 脉冲换向器 → 加热器进水室 → 加热器出水室 → 脉冲切换阀 → 过滤器 →缓冲罐。按化学清洗导则进行循环清洗。
热网加热器在线清洗一般是单台(套)临时隔离进行，每台加热器清洗时间(5-8)小时，由于清洗时间短，而且采用复合型清洗剂，对金属腐蚀速度可以忽略不计，清洗废液处理后排入锅炉渣水系统，在线清洗中也可直接排至热网循环水系统。
4 清洗效果评价
该厂于2014年12月份下旬、1月份下旬和2月中旬分别进行了热网加热器在线清洗，运行数据分析如下：
表2：上年供热期运行参数与本期在线清洗前后数据对照表(自现场DAS数据)
时 间0#出水温度/端差1#出水温度/端差2#出水温度/端差3#出水温度/端差4#出水温度/端差疏水温度供水温度加热器水阻
单 位 ℃℃℃℃℃℃℃MPa
上年供热期数据2014.1.8.20:0082.7/43.681.4/44.988.2/38.190.5/35.891.6/34.8126.387.70.398
2014.1.11.20:0089.5/39.482.4/46.589.3/39.691.7/37.290.5/38.512988.90.398
本期数据在线清洗前2014.12.26.20:00102.2/20.196.9/25.3107.9/14.397.9/24.4未投122.392.20.288
2014.12.27.20:0198.2/20.693.8/25.0104.1/14.794.6/24.2未投118.892.60.281
在线清洗后2015.1.1.20:0098.2/9.597.2/10.5104.6/3.1102/9.4未投107.799.60.272
2015.1.3.13：5699.0/9.998.0/10.9105.6/3.4103.5/9.3未投10998.60.274
为检验清洗效果，电厂抽查了部分热网加热器清洗后状况，如图3,4
图3 进水侧在线清洗后 图4 出水侧在线清洗后
可见：热网加热器清洗效果良好，换热管光亮如新，平均除垢率95%以上，检查腐蚀挂片，腐蚀速率也符合《工业设备化学清洗标准》相关规范要求。
以下是热网加热器在线清洗后运行实施数据
图5：2014年12月30日20:00热网加热器实时数据
图6：2015年1月2日15:43热网加热器实时数据
效果评价：从表2可见，上年供热期没有在线清洗，热网加热器结垢严重，端差在40℃左右，在5台热网加热器投运情况下，供水温度仍低于90℃，水阻也较大，供热品质较差。本供热期4台投入运行，供热期间进行在线清洗后，加热器端差保持在10℃及以下的较低状态，分别较在线清洗前降低了(10-15)℃，热网供水温度也升高了7℃，同时，热网加热器水阻降低了约0.1bar，供热流量明显增加，说明热网换热效率明显提高。
根据电厂统计：热网加热器采用化学清洗后，加热器端差明显降低，热网加热器进出口压差下降;#2机背压由上年同期压红线运行的0.25MPa降为0.1MPa以下;在暖冬季节下，2014年-2015年采暖周期售热量为409.77万吉焦，同比增加43.5万吉焦;#2机背压降低使中压缸效率明显提高，#2机平均发电负荷从上个采暖周期的不到130MW提高到140MW-145 MW。因此，仅增加供热量一项，每个供热季节可给电厂带来数百万元的收益。
此外，及时进行热网加热器在线清洗和停机保养，还可避免不及时清洗带来的垢质硬化、换热管腐蚀造成的加热器寿命缩短，维护费用高等问题，从而给电厂带来建造成本上的收益。
5 结论
热网加热器作为热电厂重要的辅助设备，其运行状况会影响到机组的安全和经济运行，也会影响到城市的供热质量。但是，由于其与机组安全运行关联度不高，而且只在冬季投运，结垢所造成的影响往往易被忽略。电厂一般将热网加热器的清洗和保养工作安排在机组检修中进行，让热网加热器长期处于潮湿有垢环境下，极易产生电化学腐蚀，不仅增加生产支出，而且也缩短设备寿命。
应用SWM系列电磁脉冲装置及在线清洗技术，不仅可解决包括热网加热器在内的各种加热器结垢带来的一系列问题，解决电厂管式(板式)换热器的过冬和过夏问题，也可解决因锅炉氧化皮造成的高压加热器端差大问题，实现换热设备的节能高效运行和清洁生产，因此，在线清洗技术提供了一种全新的清洁生产手段和设备管理模式，值得电力行业应用和推广。
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