凝汽器清洗的研究与应用

凝汽器清洗的研究与应用

李昌林

（山东康格能源科技有限公司岱庄热电厂山东济宁272175）

摘要：凝汽器是汽轮机组的主要辅助设备，凝汽器属于面式换热设备，其在运行的过程中容易导致汽轮机真空降低，汽耗增加，热效率降低。凝汽器通过高压清洗装置，能够将汽轮机组的端差降低9℃，同时，通过采用高效的胶球清洗装置，能够维持汽轮机的高真空，从而提高汽轮机热效率。

关键词：凝汽器；高压清洗；高效胶球清洗；热效率。

引言

凝汽器是汽轮机组的主要辅机设备，属于面式换热设备，其作用有三个：一是在汽轮机排汽口建立并维持高度真空，使蒸汽在汽轮机中膨胀到最低压力，增大蒸汽在汽轮机中的可用焓降，提高循环热效率；二是将汽轮机的排汽凝结成水，重新送回锅炉进行循环；三是汇集各种疏水，减少汽水损失。康格公司岱庄热电厂凝汽器换热面积为1000m2，管径为φ20×0.6×4562，共3302根。

1凝汽器结垢分析

凝汽器在运行的过程中出现了真空偏低的现象；并且超标数值越来越大。下表是凝汽器真空典型统计数据：

凝汽器真空是反映机组循环热效率的重要指标，凝汽器真空降低，机组的热效率就随着降低；从上表中明显看出：随着时间推移，凝汽器的真空也随着由原来的-91KPa降低至-86KPa。

针对出现以上的问题，我们对凝汽器进行了深入的研究。

从凝汽器的工作示意图可以看出，凝汽器的工作过程是循环冷却水进入凝汽器后在冷却管的内部流动，从冷却水管的出口流出，冷却水管的外壁是汽轮机的蒸汽，蒸汽被冷却水管冷却后凝结成水，积聚到下部的凝汽器热水井，凝汽器工作的整个过程就是冷却水与饱和蒸汽的换热过程。

根据文献统计，凝汽器中的饱和蒸汽压力和其饱和温度是一一对应的。其对应关系式：

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上式中为凝汽器蒸汽的压力；

为凝汽器蒸汽的饱和温度；

为循环冷却水入口温度；

为循环冷却水温升；

为凝汽器的传热端差；

从上面的关系式中可以看出，凝汽器压力与循环水入口温度、循环水的温升及凝汽器的端差成正比例关系。降低凝汽器的压力可以从循环冷却水入口温度、循环冷却水温升及凝汽器端差三个方面采取措施，才能够影响凝汽器的压力。从右图水蒸汽的焓熵图上可以看出，对于饱和蒸汽来说，随着压力的降低，饱和蒸汽的焓值才能降低。即降低循环冷却水入口温度、冷却水温升及传热端差就能够达到预期效果。循环冷却水入口温度与天气、凉水塔出力关系密切，人为干预的可能性不大；循环冷却水温升与蒸汽负荷关系密切，通过降低蒸汽流量来提高真空也无意义，因此，我们将研究的重点放到凝汽器传热端差上。

凝汽器传热端差是凝汽器压力下的饱和水蒸气温度与凝汽器冷却水出口温度之差。

对一定的凝汽器，端差的大小与凝汽器冷却水入口温度、凝汽器单位面积蒸汽负荷、凝汽器铜管的表面洁净度，凝汽器内的漏入空气量以及冷却水在管内的流速有关。

对于一个清洁的凝汽器，在一定的循环水温度和循环水量及单位蒸汽负荷下就有一定的端差值指标，一般端差值指标是当循环水量增加，冷却水出口温度愈低，端差愈大，反之亦然；单位蒸汽负荷愈大，端差愈大，反之亦然。实际运行中，若端差值比端差指标值高得太多，则表明凝汽器冷却表面铜管污脏，致使导热条件恶化。

2凝汽器清洗

（1）采用高压清洗装置强化凝汽器换热。

高压水清洗装置根据出口水压力的大小分大、中、小三种类型，小型高压水枪为220V，适合接单相电水源，用于清洗汽车、清洗动物园、清洗农场养殖场、清洗家用电器等；中型高压水枪为380V工业用电，用于清洗模具及工业零件、清洗冷凝器、清洗换热器、清洗集装箱、船舶及大型工业设备的除锈翻新等等；大型高压水枪为380V工业用电，350公斤-500公斤超高压，用于清洗水泥厂回转窖、清洗混凝土、钢材除锈除污等等；超大型高压水枪为380V工业用电，500公斤超高压以上，用于清洗桥梁、大型金属除锈除氧化层、切割钢板等等。

我厂采用了中型的高压水清洗，出水压力控制在10-15MPa之间；根据凝汽器的尺寸特点焊接专用清洗高压管，该管长度为4200mm，因为凝汽器长度为4562mm；冲洗管道能够将凝汽器管道冲洗彻底。清洗分左右两面进行清洗，清洗完左侧管子后，将端盖封闭；再清洗右侧，整个清洗工作持续3天，清洗完后凝汽器的端差由原来的23℃降低到14℃。凝汽器的换热效果提高很多。

经过高压清洗的凝汽器，端差降低9℃；为保持凝汽器换热效果，提高凝汽器的换热效率，我们又采用在线清洗凝器的方式来提高凝汽器的换热效率，即采用先进的胶球清洗装置进行胶球清洗。

（2）采用胶球清洗装置维持凝汽器换热

胶球清洗装置是汽轮机组在运行当中对凝汽器冷却管进行有效清洗的最佳设备。

凝汽器胶球清洗装置由二次滤网、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，提高凝汽器的传热效果。

胶球在线清洗装置中的收球网是凝汽器进行胶球清洗过程中的关键组成设备之一。要维持海绵胶球对冷凝管的连续清洗，就要将胶球源源不断地送入清洗系统中，再将清洗过冷却管的胶球及时回收，再次用于清洗管子。收球网就是用来把分散在冷却水中的胶球全部收集起来的，以便重复使用的设备。所以收球网的收球率很重要，我厂采用的新型收球网收球率高，达到了94%以上。

该新型收球网是在相应的管道中设置了一个A型栅格网，上部为进水端，网板将整个管道截面全部遮挡，收球工作由此开始。收球网的网板、主轴、卡轴块及紧固件等所有过流部件均可采用优质不锈钢。A型栅格网的两片网板由两根转轴转动，在非运行工况时网板可被旋转到一定角度，形成与水流平行的H型结构。H型结构使水流对网板进行反冲洗，可清除网上杂物及减少水阻。在投球运行时将网板转回到原来的A型结构位置上。

汽机运行人员每天定期开启循环泵投用胶球，每次投用300个，在线清洗4个小时后将胶球收回，胶球收回率平均约95%。

3结语

该项目取得如下经济效益：

（1）项目实施前后效果对比。

项目实施前，2018年3月17日，1#汽轮机组端差达到23-24℃。

项目实施后，2018年4月2日，1#汽轮机组端差达到13-14℃。

（2）经济效益计算

岱庄热电厂蒸汽成本参照2018年1-8月经济数据计算。

2018年1-8月生产成本总支出3053万元，2018年1-8月生产蒸汽：276480吨。发电蒸汽成本：30530000/276480=111元/吨。项目实施后，从2018年4月-11月，共节约蒸汽：3882吨。（2018年4-11月发电量为5546万kwh，节约蒸汽55460000*70/1000000=3882吨）2018年度吨汽成本为111元，节约煤炭768吨。

综上所述，该科技项目实施后节约总费用3882*111=43万元。

参考文献：

[1]纪昌宏等汽轮机运行及事故处理.北京：化学工业出版社，2012

[2]朱新华等.电厂汽轮机[M].北京：中国电力出版社，1993.

作者简介：李昌林（1974－），男，1998年毕业于山东电力高等专科学校，现主要从事发电厂生产技术管理工作，山东济南章丘市。