冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)污垢形成的原因及清洗效果
通過對直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)凝汽器管束外部污垢的形成，以及由于污垢而造成直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)的傳熱效率降低的原因進(jìn)行分析，說明了直接空冷凝汽器管束清洗的必要性、重要性，并且詳細(xì)闡述了清洗水系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及其系統(tǒng)設(shè)計的原則等。
近幾年，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)對電力的需求越來越大，促使電力工業(yè)進(jìn)入了一個高速發(fā)展的時期，尤其是火力發(fā)電廠的建設(shè)速度和規(guī)模更是空前的。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的國家政策，在富煤缺水地區(qū)建設(shè)空冷電站是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的必然選擇。研究空冷電站的特點(diǎn)，推廣空冷技術(shù)已成為當(dāng)前電站建設(shè)的主要趨勢。
1電站冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)
電站冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)按換熱過程可分為直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)和間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)。間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)又可分為表凝式間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)和噴射式間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)。本文闡述的清洗水系統(tǒng)是針對直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)的。直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)，又稱空氣冷凝系統(tǒng)，是將汽輪機(jī)排出的乏汽，由管道引入稱之為空冷凝汽器的鋼制散熱管束中，由環(huán)境空氣直接將其冷凝為等溫凝結(jié)水，減少了常規(guī)二次換熱所需要的中間冷卻介質(zhì)，換熱溫差大，效果好。直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)主要由大直徑排汽管道系統(tǒng)、空冷凝汽器順流管束、空冷凝汽器逆流管束、空冷風(fēng)機(jī)組（風(fēng)機(jī)、電機(jī)、減速箱和變頻器）、抽真空系統(tǒng)和凝結(jié)水系統(tǒng)等組成。
中、小型汽輪發(fā)電機(jī)組可直接在汽機(jī)房屋頂上布置空冷凝汽器。大型汽輪發(fā)電機(jī)組的空冷凝汽器通常布置在汽輪機(jī)房A列柱外側(cè)，與主廠房平行的縱向平臺上；其總長度與主廠房長度基本一致；其高度較汽機(jī)房高，低的有十幾m,高的甚至要到幾十m高。
2空冷凝汽器
目前世界上直接空冷電站采用的空冷凝汽器形式有以下3種形式。
2.1雙排管空冷凝汽器
基管（橢圓管）尺寸100mmX20mm,矩型翅片嵌套在基管上，材質(zhì)均為碳鋼，外表面熱浸鍍鋅。主要特點(diǎn)是管內(nèi)流通面積較大，兩排管翅片間距不同，一排翅片管的翅片間距為4mm,二排翅片管的翅片間距為2.5mm,翅片厚度0.35mm,熱負(fù)荷較均勻；翅片開有繞流孔，保證其換熱效率，管型材質(zhì)能承受較高的清洗水壓。
2.2三排管空冷凝汽器
基管（橢圓管）尺寸72mmX21mm,鋼片纏繞在基管上，材質(zhì)均為碳鋼，外表面熱浸鍍鋅。主要特點(diǎn)是由于翅片是纏繞在橢圓基管上，翅片效率較高，翅片間無空氣流動干擾，換熱效率較高，空氣側(cè)阻力��；一排翅片管的翅片間距為4mm,二排翅片管的翅片間距為3mm,三排翅片管的翅片間距為3mm,翅片厚度0.35mm,管型材質(zhì)能承受較高的清洗水壓。
2.3單排管空冷凝汽器
基管（橢圓管）尺寸219mmX19mm,基管為碳鋼外包鋁層復(fù)合管，翅片為鋁翅片釬焊在基管上，無需熱浸鍍鋅。主要特點(diǎn)是采用大直徑的基管，管內(nèi)蒸汽通流面積增大，有利于汽液的分離和防凍，管內(nèi)和空氣側(cè)阻力較小；翅片間距為2.3mm,翅片厚度為0.25—0.30mm,管型材質(zhì)能承受較低的清洗水壓。3種空冷凝汽器管型在世界上都有很多家電廠在使用，而且運(yùn)行地都很好。無論是哪種管型，各有優(yōu)缺點(diǎn)，很難斷然區(qū)分其性能優(yōu)劣。
3空冷凝汽器外部污垢及成因
沙塵。華北、西北地區(qū)屬顯著的大陸性氣候，尤其是春、秋多風(fēng)，又干旱少雨，加上整個地區(qū)植被覆蓋很少，一旦起風(fēng)，必然是風(fēng)夾帶著沙塵形成“沙塵”天氣，甚至?xí)纬伞吧潮碧鞖�。大氣中的塵埃和腐蝕性氣體共同形成的化合物附著在翅片管表面，吸收大氣中的水分或遇到雨、雪及雨、雪中的有害物質(zhì)，會激活這些附著物,加劇對翅片管的腐蝕，對熱量的散發(fā)非常不利。春夏時節(jié)，花草樹木復(fù)蘇、生長，各種昆蟲也開始滋生繁衍，經(jīng)自然風(fēng)的作用，以及空冷風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)作用，加上由于空冷凝汽器管束翅片管的翅片間距小2.3mm,2.5mm,3mm,4mm,翅片之間極易被花粉、昆蟲、樹葉、各種絮狀物填塞；尤其是絮狀物，鉤掛在翅片上，日積月累，吸附灰塵，形成致密的覆蓋物，很難清除。
4污垢產(chǎn)生的不利影響
空冷凝汽器管束的翅片管表面及翅片之間，由于污垢的存在，會腐蝕翅片管，縮短翅片管的使用壽命，影響整個機(jī)組的使用年限。由于翅片間污垢的存在，增加了空氣流過翅片管的阻力，降低了空冷凝汽器管束的空氣流量，勢必會增加風(fēng)機(jī)的功耗，提高廠用電率。翅片管表面和翅片之間的污垢和附著物還會加大翅片管的傳熱熱阻，降低翅片管的傳熱系數(shù)，引起空冷凝汽器ACC性能的下降，造成汽機(jī)背壓升高，電廠總循環(huán)效率下降，導(dǎo)致發(fā)電量減少，運(yùn)行成本升高。
5消除污垢形成的措施
降低翅片管表面的粗糙度。熱鍍鋅翅片管的翅片在冷加工過程中會形成尖棱、尖角和毛刺；在熱浸鍍鋅過程中，翅片管表面會附著鋅灰、鋅渣，尖棱、尖角和毛刺處形成鋅滴，這些都是形成污垢的基礎(chǔ)。因此，應(yīng)采取措施，盡力消除上述有害因素，降低翅片管表面粗糙度，使其達(dá)到2/m以下，甚至更低的值。鋁翅片由于需要增大其換熱性能，翅片上壓有皺折，也是使其易于積垢的原因。
使用壓縮空氣系統(tǒng)清洗翅片管。該系統(tǒng)采用可移動式空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣為介質(zhì)，采用較長的噴嘴，使其噴出的空氣流速達(dá)到100m/s以上，并保證空氣噴嘴垂直于翅片管管束。這種方法比較清沽、節(jié)省水，也易于操作，尤其對空冷凝汽器表面的浮塵作用明顯。但是，該系統(tǒng)耗能大，對頑固附著物、水溶性附著物等清除作用不大。
使用高壓水沖洗系統(tǒng)清洗翅片管。該系統(tǒng)采用可移動式高壓水泵或固定式高壓水泵向清洗系統(tǒng)供水管系提供高壓水，壓力可達(dá)10MPa。這種方法的清洗設(shè)施較為復(fù)雜，也必須保證噴嘴對于散熱器的精確定位和保持垂直方向。但是，這種方法能清洗嚴(yán)重污染的散熱器和粘性沉積物，尤其適用于鍍鋅鋼翅片管束的清洗。
水和空氣的清洗方法都可用在連續(xù)運(yùn)行的空冷凝汽器上，清洗時不需停運(yùn)。
6清洗效果
直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置vbme.com.cn系統(tǒng)使用初期，空冷凝汽器管束的清潔未受到重視。在運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行正常、真空嚴(yán)密性正常的情況下，而系統(tǒng)的運(yùn)行背壓卻超出設(shè)計值，從而導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行煤耗升高，經(jīng)濟(jì)性下降。通過對直冷系統(tǒng)各系統(tǒng)的分析、檢查發(fā)現(xiàn)，造成系統(tǒng)背壓升高的原因是直接空冷凝汽器管束的翅片間隙被污物堵塞，使得通過管束的風(fēng)量減少，通風(fēng)壓降增大，管束的散熱性能下降所致。
20世紀(jì)90年代，直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置vbme.com.cn系統(tǒng)中增加了清洗系統(tǒng)，成為繼空冷凝汽器、排汽管道及凝結(jié)水管道系統(tǒng)、抽真空管道系統(tǒng)后，又一重要的、必不可少的系統(tǒng)。在空氣質(zhì)量好的地區(qū)，通過對空冷凝汽器管束的清洗，可使流過管束的空氣通量增加約35%,這樣，使得機(jī)組運(yùn)行背壓下降約3.3kPa。而在空氣質(zhì)量差的地區(qū)，空冷凝汽器管束由于被風(fēng)沙、灰塵等堵塞，某200MW機(jī)組的負(fù)荷曾被迫降至130MW,經(jīng)清洗后，才使帶負(fù)荷能力恢復(fù)正常。某600MW機(jī)組，曾因空冷凝汽器翅片臟污,導(dǎo)致?lián)Q熱能力下降，機(jī)組背壓超過設(shè)計值，通過清洗，使得機(jī)組運(yùn)行背壓降低約10kPa,熱耗率下降約300kJ/(kW-h),供電煤耗降低達(dá)10g/(kW-h)之多。
7清洗的時間
在多數(shù)情況下，空冷凝汽器每年至少應(yīng)徹底清洗1~2次，時間安排在炎熱的夏季來臨之前，這樣可確�？绽淠鬟_(dá)到大的冷卻能力。
一般來說，空冷凝汽器在冬季運(yùn)行時，有富裕的冷卻能力，因空冷凝汽器污染造成的冷卻能力下降，對機(jī)組運(yùn)行的影響不大。在我國直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)多建于北方地區(qū)，而北方地區(qū)多風(fēng)沙、污染重,使得空冷凝汽器管束在較短時間內(nèi)就會沉積較多
污垢。通過近幾年的運(yùn)行實踐表明，空冷凝汽器的清洗應(yīng)根據(jù)電廠的實際情況采取不同的清洗時間間隔，如夏季每月需清洗1次，秋季只需清洗1次,春、冬季可不清洗。
8清洗系統(tǒng)
清洗系統(tǒng)由高壓清水泵、沖洗架、噴嘴盤、噴嘴盤驅(qū)動裝置、導(dǎo)軌、低壓軟管及接頭、高壓不銹鋼管、高壓軟管及接頭、管道支吊架等組成。
高壓水泵的形式多采用高壓柱塞泵。
在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，一般使用除鹽水進(jìn)行清洗；在機(jī)組停運(yùn)或空冷凝汽器管束表面溫度低于40C時，可采用飲用水進(jìn)行清洗。根據(jù)清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，清洗耗水水量為8〜20t/h不等。清洗系統(tǒng)泵的水源接口，可布置在2臺機(jī)組之間的檢修大門附近�？绽淠髅苛械膬蓚�(cè)應(yīng)布置水源接口。
目前，清洗系統(tǒng)有半自動清洗系統(tǒng)、手動清洗系統(tǒng)、全自動清洗系統(tǒng)3種形式。半自動清洗系統(tǒng)是直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)較常用的清洗系統(tǒng)。清洗架上的噴嘴盤由電機(jī)驅(qū)動，可自動上下移動；而整個清洗架的橫向移動由人工操縱，便于檢査清洗質(zhì)量。手動清洗系統(tǒng)在直接、間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)都有釆用，多用于間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置vbme.com.cn系統(tǒng)。直接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)中采用的手動清洗系統(tǒng)噴嘴的供水由手動控制閥門來完成，噴嘴沿空冷凝汽器管束長度方向固定布置，不需上下移動，整個清洗架的移動由人工操作，便于檢查清洗質(zhì)量。間接冷凝器自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)中采用的手動清洗系統(tǒng)噴嘴及噴嘴管沿散熱器管束高度方向設(shè)置，人工轉(zhuǎn)動噴嘴管調(diào)整沖洗方向，并隨時檢查清洗質(zhì)量，整個清洗架的移動也是由人工轉(zhuǎn)動齒輪機(jī)構(gòu)來移動，或者，由人工手持水槍進(jìn)行清洗。全自動清洗系統(tǒng)是目前用于直接空冷清洗系統(tǒng)的改進(jìn)形式，主要是整個清洗架的移動由人工改為電機(jī)驅(qū)動，降低了工人的勞動強(qiáng)度。
9清洗時應(yīng)注意的事項
空冷凝汽器安裝平臺較高，平臺下布置有高廠變、啟備變、主變、封閉母線、高壓導(dǎo)線、配電箱等電氣設(shè)施。清洗時，從管束沖洗下來的污水可能會落到上述電氣設(shè)施上面，從而引起污閃，造成停機(jī)。為避免此情況發(fā)生，應(yīng)采取以下措施。
a）清洗到上述電氣設(shè)施上部時，采用每列單側(cè)清洗方式，減少運(yùn)行噴嘴數(shù)量，從而減少水量。
b）對電氣設(shè)施采取防護(hù)措施，避免污水直接落到設(shè)備上。
c）電氣設(shè)備選型時，應(yīng)選擇比當(dāng)?shù)匚鄯x等級高一個耐污等級的電氣設(shè)備。
d）定期檢查電氣設(shè)備的絕緣，并及時清掃。
e）提高電氣設(shè)備絕緣，可采用調(diào)爬、增爬、涂防污閃涂料等措施。
f）電氣業(yè)要積極配合清洗人員，做好組織協(xié)調(diào)，盡可能避免清洗時電氣事故的發(fā)生。
