凝汽器不锈钢管在线清洗是针对凝汽器不锈钢管的污垢问题而设计的换热器清洗专用技术,使凝汽器不锈钢管保持高清洁率,改善汽轮机的端差和真空度,避免了凝汽器不锈钢管频繁的离线清洗,能显著增加火力发电机组的经济效益。凝汽器不锈钢管是电厂中的重要设备之一,是电厂热力循环中的重要一环,其工作性能的好坏直接影响整个汽轮发电机组的安全性和经济性。因此,本文主要针对凝汽器不锈钢管在线清洗方法的应用进行简要分析,以期对相关从业者提供参考和帮助。
1导言
随着社会的不断进步,人们的生活与电密切相关,电力工业在国民经济中发挥的作用愈加重要。凝汽器不锈钢管是电厂中的重要设备之一,其工作性能的好坏直接影响整个汽轮发电机组的安全性和经济性。
2凝汽器不锈钢管的作用
表面式凝汽器不锈钢管是布满换热管的热交换器,换热管内是循环冷却水,换热管外是低压蒸汽。其主要作用是在汽轮机排汽端建立并维持一定的真空,使蒸汽在汽轮机内膨胀到指定的凝汽压力,通过增大做功的理想焓降,提高汽轮机发电机组的朗肯循环热效率。
3凝汽器不锈钢管在运行过程中遇到的问题
目前采用表面式凝汽器不锈钢管的传统火力发电机组主要的冷却方式有如下几种:
3.1直流循环冷却,冷却介质通常为河水,江水或者海水
在使用江河海水冷却时,由于循环水里含有大量微生物,藻类,长期运行也会导致在换热管内附着,影响传热效果。
3.2开式循环冷却,冷却介质通常为工业水
在使用工业水冷却时,凝汽器不锈钢管管内的循环冷却水在冷却塔中因蒸发作用,水不断浓缩,含盐量高,长时间运行后容易导致凝汽器不锈钢管管换热内表面结垢,影响传热效果。
3.3闭式循环冷却,冷却介质通常为除盐水
在火力发电机组中,当凝汽器不锈钢管采用间接空冷时,循环冷却水一般为除盐水,除盐水水质纯凝,在不需要凝汽器不锈钢管在线清洗的情况下也能长期连续运行。
4凝汽器不锈钢管清洗方式的现状
4.1循环冷却水化学处理
火力发电厂目前普遍采取循环水系统投加缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂以及粘泥剥离剂的化学处理方法来延缓凝汽器不锈钢管结垢速度和洁净度,但是凝汽器不锈钢管结垢和换热管脏污的问题仍然得不到彻底解决,尤其在夏季,凝汽器不锈钢管结垢速度加快,菌藻类污染严重,严重影响凝汽器不锈钢管热交换效果。
4.2凝汽器不锈钢管在线胶球清洗装置
凝汽器不锈钢管在线胶球清洗装置的适用范围相当广泛,它不仅适用于汽轮机凝汽器不锈钢管的清洗,同时适用于石油、石化、化工、钢铁单位。
凝汽器不锈钢管在线胶球清洗装置一般由二次滤网、收球网、装球室、胶球输送泵、分汇器、阀门、管路和电气控制柜等部件组成。使用胶球清洗装置可在机组不减负荷的情况下清洗凝汽器不锈钢管,提高凝汽器不锈钢管的传热效果。
4.3凝汽器不锈钢管在线清洗及强化换热系统(RCCS)
凝汽器不锈钢管在线清洗及强化换热系统(RCCS)是近几年市场出现的解决凝汽器不锈钢管结垢及强化换热问题的清洗方式。在凝汽器不锈钢管每根换热管内装设一个独立的RCCS单元。当机组运行时,无需外加动力,利用循环水自身的流速驱动RCCS的旋转部件,长期在换热管内不停地快速旋转,改变管内水的层流为紊流状态,从而达到清洗凝汽器不锈钢管换热管的功能。
4.4凝汽器不锈钢管在线清洗水蜘蛛仿生机器人装置
凝汽器不锈钢管在线清洗装置(WSD)也是近几年随着机器人概念的普及而出现的解决凝汽器不锈钢管在线清洗的方式。其工作原理是通过PLC程序控制传动马达,带动凝汽器不锈钢管水室内部传动机构和清洗机构定向行走,清洗机构的喷嘴管排同步移动,多功能泵组通过机械臂向清洗机构提供高压水,经喷嘴排喷出后在冷凝管口形成若干喷射泵,短时间加大管内流速且形成紊流,冲走冷凝管堵塞物和泥垢,保持凝汽器不锈钢管内部清洁。
5凝汽器不锈钢管在线清洗技术分析
通过对凝汽器不锈钢管清洗方式现状的深入了解可以发现,每一种清洗方式都有自身的优缺点,从十二五计划开始,我国已经将工厂企业的节能减排纳入国家可持续发展战略,所以火力发电厂设计过程中凝汽器不锈钢管选择合理的清洗工艺显得尤为重要。
5.1循环冷却水化学处理
系统简单,可根据循环冷却水水质情况酌情添加化学药剂;但循环水浓缩倍率或离子浓度波动大,循环水若加药不当,结垢倾向加大;无法有效去除凝汽器不锈钢管换热管内壁的结垢和附着;
故循环冷却水化学处理通常仅作为凝汽器不锈钢管在线清洗的辅助手段;
5.2凝汽器不锈钢管在线胶球清洗装置
适用性强,不管是在中小型火力发电机组还是大中型火力发电机组都普遍采用,是较为成熟的清洗技术;但通过对多个实际运行的电厂调研发现,凝汽器不锈钢管在线胶球清洗装置普遍都存在着跑球,收球率低的问题,经常达不到清洗的效果。甚至还经常发生胶球堵塞换热管的情况。
5.3凝汽器不锈钢管在线清洗及强化换热系统(RCCS)
RCCS材料无毒,对水资源无害。RCCS的本体部分由特种高分子材料组成,在400℃高温时温度高于350℃时发生降解,产生的降解物为二氧化碳、水及含氮化合物对环境安全。RCCS连接件部分由特种钢材及高分子材料组成,能有效回收利用。耐热及耐化学腐蚀性能优良,耐酸碱。材料密度与水/油等工质非常接近,使纽带能很好地沿着换热管轴心旋转,从而保护了换热管壁的氧化膜。高强度连接件尺寸大于换热管内径,设计紧凑不脱落,保证运行的绝对安全。耐磨损性能:将型号为RCCS L/16/04(宽度16mm,厚度1mm,长度12m)的产品置于内径为18.8mm的不锈钢管、给定水流速度达4m/s的环境下进行磨损性能测试,经过180天极限测试(转速达2500r/min,相当于正常工作状态5年的磨损量),扭带宽度仅减少0.35mm,单边磨损量0.18mm。将内置RCCS的不锈钢管与不锈钢空管内壁运行前后比较,无明显变化,质量也相当。
适应性强,常规火力发电机组,垃圾发电厂,生物质发电厂以及其他预热发电机组都能适用。
一般而言,对于装机容量在5MW-50MW范围的资源综合利用型电厂,实施RCCS后,端差可以下降4-10℃,大约可以提高真空2-5Kpa,煤耗下降2%-5%,或者燃烧同样多的燃料下,发电量增加2%-5%。但是进入市场时间短,未被大规模采用,实际使用寿命有待检验。
5.4凝汽器不锈钢管在线清洗装置(WSD)
凝汽器不锈钢管在线清洗装置(WSD)是综合机器人技术、高压水射流技术和水下密封技术开发而成的智能化在线清洗系统,它可以实现凝汽器不锈钢管冷凝管的逐根清洗和智能运行,使凝汽器不锈钢管始终保持着高清洁度,从而提高真空度,降低端差,提高机组效率。
清洗覆盖率高:机械关节采用永磁同步电机驱动,并通过高精度RV减速机驱动机械臂进行运动定位,重复定位精度可达到±0.5mm,真正做到无遗漏、无重复的全面清洗。通过绞盘控制清洗软管进入冷凝管清洗的实际长度,除垢率可达到90%以上。
强大的清洗能力:高压清洗喷头直接进入冷却管内部进行冲洗,有效提高冷却管的换热效率。喷头喷出的高压水,与管壁形成一定的夹角,形成较大的剪切力,可以清除多种污垢,同时又不会直接冲击管壁造成损伤。但是清洗机器人需要在水下作业,环境恶劣,应用时间短,所以稳定性、可靠性到底如何,还需要广大凝汽器不锈钢管用户的进一步检验。清洗机器人需要在凝汽器不锈钢管内占据一定的空间,对于中小型火力发电机组不太适用,目前只有部分300MW级600MW级的火力发电机组凝汽器不锈钢管采用了此种技术。
6凝汽器不锈钢管在线清洗发展前景分析
目前胶球清洗技术仍然占据着凝汽器不锈钢管在线清洗的大部分市场,但是笔者发现一批新建机组,或者改造机组已经开始慢慢尝试着使用RCCS技术或者WSD技术。
尤其是凝汽器不锈钢管在线清洗及强化换热系统(RCCS)的市场份额正在逐年增加。RCCS在资源综合利用型电厂有着广泛应用,如水泥余热发电、高炉尾气发电、煤矸石发电、垃圾焚烧发电、生物质发电等。与大型发电厂比较,一方面,由于资源综合利用型发电机组循环水质比较恶劣等原因,其冷端运行状况通常较差;另一方面容量较小发电热耗高。实施RCCS,相对节能量将更加显著。
由此可以相信,随着凝汽器不锈钢管冷端治理技术和方法的升级,国家政策以及工厂企业对环保和经济效益的重视,更高效、更节能环保的凝汽器不锈钢管在线清洗技术将会被进一步推广和应用。