水冷式冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置效果及運(yùn)行

      凝汽設(shè)備是凝汽式汽輪機(jī)裝置的4個(gè)基本組成部分之一，凝汽設(shè)備的工作性能直接影響汽輪機(jī)的功率、熱效率和運(yùn)行可靠性。用水作為冷卻工質(zhì)的表面式冷凝器的傳熱系數(shù)比較高，而且能夠保證冷凝器維持高度的真空和獲得清潔的、幾乎不含氧的且過冷度很小的凝結(jié)水，因此表面式冷凝器是現(xiàn)代汽輪機(jī)裝置中應(yīng)用廣泛的凝汽器。我公司采用的就是平臥型列管式水冷冷凝器，汽輪機(jī)的排汽與循環(huán)冷卻水在此熱交換形成凝結(jié)水，冷凝器內(nèi)形成真空。采用冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置是為了及時(shí)清除冷凝器內(nèi)部的污泥與污垢，保證冷凝器的換熱效率及真空度，從而保障汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。
1、水冷式冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置原理
      水冷冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置裝置工作原理如圖1所示。通過清洗泵將膠球送入列管式冷凝器管程中，循環(huán)水壓力約為0.4MPa,清洗膠球依靠循環(huán)水壓力隨著循環(huán)水在冷凝器管內(nèi)流動(dòng)，通過膠球與冷凝器管壁間的相互摩擦來清洗掉冷凝器管壁上的沉積物；在冷凝器出口端利用膠球收球器回收膠球(膠球的回收是通過收集裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，它利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)循環(huán)水管道內(nèi)部收球網(wǎng)形狀的改變，形成正“八”字或者倒“八”字，達(dá)到收集膠球的目的),然后再將回收的膠球送至清洗泵，由清洗泵將膠球再次送到循環(huán)水入口處，這樣就形成一個(gè)清洗循環(huán)。由于循環(huán)過程是不停車在線、自動(dòng)的，時(shí)間間隔短，沉積物在形成初期就被摩擦掉，保持了冷凝器的換熱效率處于高值，從而降低了蒸汽消耗，提高了汽輪機(jī)的工作效率。
圖1水冷器冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置原理圖
      1—清洗球；2—收球器；3—循環(huán)單元；4—注球管；5—冷凝器；6—二次濾網(wǎng)
2、污垢熱阻對(duì)冷凝器真空的影響分析
      冷凝器的傳熱系數(shù)大小對(duì)冷凝器溫度端差和冷凝器的工作過程有很大的影響。冷凝器的工作過程是蒸汽、空氣混合物沿著冷卻管束流動(dòng)時(shí)伴隨的凝結(jié)放熱過程。熱量由蒸汽向冷卻水的傳遞經(jīng)歷了3個(gè)階段，即：蒸汽空氣混合物向冷卻水管壁的傳熱，管壁本身的傳熱，管壁向冷卻水的傳熱。因此冷凝器傳熱過程中的熱阻也是由3部分組成的，即水側(cè)的放熱熱阻、管壁的熱阻以及汽側(cè)的放熱熱阻。若冷卻水所走的管程結(jié)垢，就會(huì)增加水側(cè)的熱阻，使冷凝器的傳熱系數(shù)降低，冷凝器溫度端差也將相應(yīng)減小。冷凝器溫度端差的減小，必定會(huì)影響到冷凝器的換熱效果，冷凝器換熱效果的好壞又直接影響到蒸汽透平的真空度，進(jìn)而影響到蒸汽透平的蒸汽消耗以及凝汽式汽輪機(jī)的工作性能。
      正常生產(chǎn)時(shí)，汽輪機(jī)排放的低壓蒸汽與循環(huán)水在冷凝器中進(jìn)行熱交換，低壓蒸汽被循環(huán)水冷卻至飽和溫度以下，進(jìn)而形成冷凝液排出。冷凝器溫度端差可按下式計(jì)算：
式中Q——冷凝器的換熱量；S——冷凝器的換熱面積；K;——冷凝器設(shè)計(jì)傳熱系數(shù)；R;——冷卻水側(cè)的污垢熱阻；△t?——冷卻水進(jìn)出口溫差。
      由于冷凝器的換熱量、換熱面積、設(shè)計(jì)傳熱系數(shù)和冷卻水的進(jìn)出口溫差都是一定的，因此影響冷凝器溫度端差的主要因素就是循環(huán)水側(cè)的污垢熱阻，可以說污垢熱阻的大小直接影響到冷凝器的換熱效果。對(duì)凝汽式汽輪機(jī)的凝汽器而言，其冷凝效果的好壞直接影響到其真空度，進(jìn)而影響到汽輪機(jī)的蒸汽消耗和機(jī)組出力。
3、冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置效果
      2013年3月30日10:00,發(fā)現(xiàn)蒸汽透平01MTO1和07MTO1的真空度上漲較快，到11:00真空度上升至0.032MPa。經(jīng)過排查，是由于循環(huán)水氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)導(dǎo)致冷凝器銅管管束內(nèi)壁快速結(jié)垢所致，因此決定對(duì)冷凝器采用冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置除垢。
      通過對(duì)水冷冷凝器在線膠球自動(dòng)清洗除垢，冷凝器的真空度顯著下降，由高時(shí)的0.038MPa下降至0.020MPa左右(如圖2所示),蒸汽透平01MT01的蒸汽消耗由25.18t/h下降至23.06t/h,蒸汽透平07MTO1的蒸汽消耗由45.78t/h下降至43.36t/h,每天能夠?yàn)楣�司�?jié)約2.5萬元左右的蒸汽消耗，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司制定的“節(jié)能減耗、爭(zhēng)創(chuàng)利潤(rùn)、扭虧轉(zhuǎn)盈”的生產(chǎn)目標(biāo)。
圖2在線清洗前后真空度變化趨勢(shì)
4、結(jié)束語
      冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置是凝汽式汽輪機(jī)凝汽器的一種快捷、簡(jiǎn)便的清洗方式，從凝汽式汽輪機(jī)冷凝器膠球清洗自動(dòng)在線清洗裝置后的運(yùn)行效果來看，凝汽器的真空得到了顯著提升，真空度下降，蒸汽輪機(jī)的蒸汽消耗明顯降低，蒸汽輪機(jī)的工作性能得到了提高，不僅保證了蒸汽設(shè)備的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，而且達(dá)到了節(jié)能減耗的目的。這種清洗方法在化工生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。