水冷式冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置效果及運行

      凝汽設備是凝汽式汽輪機裝置的4個基本組成部分之一，凝汽設備的工作性能直接影響汽輪機的功率、熱效率和運行可靠性。用水作為冷卻工質的表面式冷凝器的傳熱系數比較高，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水，因此表面式冷凝器是現代汽輪機裝置中應用廣泛的凝汽器。我公司采用的就是平臥型列管式水冷冷凝器，汽輪機的排汽與循環冷卻水在此熱交換形成凝結水，冷凝器內形成真空。采用冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置是為了及時清除冷凝器內部的污泥與污垢，保證冷凝器的換熱效率及真空度，從而保障汽輪機的正常運行。
1、水冷式冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置原理
      水冷冷凝器膠球清洗自動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，循環水壓力約為0.4MPa,清洗膠球依靠循環水壓力隨著循環水在冷凝器管內流動，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動機構來實現的，它利用驅動機構帶動循環水管道內部收球網形狀的改變，形成正“八”字或者倒“八”字，達到收集膠球的目的),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水入口處，這樣就形成一個清洗循環。由于循環過程是不停車在線、自動的，時間間隔短，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，提高了汽輪機的工作效率。
圖1水冷器冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置原理圖
      1—清洗球；2—收球器；3—循環單元；4—注球管；5—冷凝器；6—二次濾網
2、污垢熱阻對冷凝器真空的影響分析
      冷凝器的傳熱系數大小對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時伴隨的凝結放熱過程。熱量由蒸汽向冷卻水的傳遞經歷了3個階段，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，即水側的放熱熱阻、管壁的熱阻以及汽側的放熱熱阻。若冷卻水所走的管程結垢，就會增加水側的熱阻，使冷凝器的傳熱系數降低，冷凝器溫度端差也將相應減小。冷凝器溫度端差的減小，必定會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，進而影響到蒸汽透平的蒸汽消耗以及凝汽式汽輪機的工作性能。
      正常生產時，汽輪機排放的低壓蒸汽與循環水在冷凝器中進行熱交換，低壓蒸汽被循環水冷卻至飽和溫度以下，進而形成冷凝液排出。冷凝器溫度端差可按下式計算：
式中Q——冷凝器的換熱量；S——冷凝器的換熱面積；K;——冷凝器設計傳熱系數；R;——冷卻水側的污垢熱阻；△t?——冷卻水進出口溫差。
      由于冷凝器的換熱量、換熱面積、設計傳熱系數和冷卻水的進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水側的污垢熱阻，可以說污垢熱阻的大小直接影響到冷凝器的換熱效果。對凝汽式汽輪機的凝汽器而言，其冷凝效果的好壞直接影響到其真空度，進而影響到汽輪機的蒸汽消耗和機組出力。
3、冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置效果
      2013年3月30日10:00,發現蒸汽透平01MTO1和07MTO1的真空度上漲較快，到11:00真空度上升至0.032MPa。經過排查，是由于循環水氨氮含量嚴重超標導致冷凝器銅管管束內壁快速結垢所致，因此決定對冷凝器采用冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置除垢。
      通過對水冷冷凝器在線膠球自動清洗除垢，冷凝器的真空度顯著下降，由高時的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,每天能夠為公司節約2.5萬元左右的蒸汽消耗，實現了集團公司制定的“節能減耗、爭創利潤、扭虧轉盈”的生產目標。
圖2在線清洗前后真空度變化趨勢
4、結束語
      冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置是凝汽式汽輪機凝汽器的一種快捷、簡便的清洗方式，從凝汽式汽輪機冷凝器膠球清洗自動在線清洗裝置后的運行效果來看，凝汽器的真空得到了顯著提升，真空度下降，蒸汽輪機的蒸汽消耗明顯降低，蒸汽輪機的工作性能得到了提高，不僅保證了蒸汽設備的長期、穩定、高效運行，而且達到了節能減耗的目的。這種清洗方法在化工生產中具有重要的應用價值。