空冷凝汽器散热设备自动清洗系统

空冷凝汽器散热设备自动清洗系统

一 概述

随着电力工业的迅速发展，大容量高参数汽轮发电机组不断增加，这不仅需要消耗大量的一次能源，同时也消耗大量的水资源，而水资源紧张是目前*面临的一大难题，对于我国尤其如此。

由于空冷机组比湿冷机组可节省水资源约65%左右，因此，我国在第10个五年计划期间，明确提出大力发展空冷机组尤其是300MW和600MW机组。
    但是经过实际运行，空冷机组慢慢的显示出一些不足和问题，其中一点就是由于空冷岛长时间在露天中运行，空气中的细沙灰尘等杂物沉积在散热片上，空冷岛散热片表面出现的积灰、积垢、杂物，一方面会减少空气通道的面积，另一方面也加大了散热器的传热热阻，大大降低了散热器的热交换能力，造成凝汽器真空增加，机组效率降低，并且散热片上的污垢还会造成金属的垢下腐蚀，缩短散热器的使用寿命。因此，空冷岛散热器结垢后必须及时清洗。

二 空冷设备清洗的经济性分析

以2*600MW发电机组为例，暂且定义其机组编号为#1#2，假设其从投产以来，从未进行过*的内外侧高压冲洗。而空冷翅片、管束是机组排气和冷源空气进行热交换的主要设备，气传热性能直接影响到机组的热经济性。600MW的机组空冷凝汽器面积多达1287608㎡，折算为2.146㎡/kWh，若翅片上出现灰度高或者部分换热管束被赃物所覆盖，则换热率会更低。

以多个空冷塔、空冷岛现场勘察得出，约有20—30%左右的管束被积灰或赃物覆盖，不能够有效地通过冷却风，从而影响了热交换律。其热交换系数大打折扣，经仪器探测数据反应，约为原来的75%—80%。故而，整个空冷岛的散热面积则变为1287608×（1-0.2～0.3）×（0.75～0.8）=824069㎡。翅化比约为81.5（原本为96.1），空气冷凝器化热比率受影响，则会影响汽轮机排气压力背压逐渐增加，每增加1 KPa背压，影响耗煤为1.5～2g/kWh，所以进行合理的高压冲洗，是十分必要的。一般冲洗时间建议在5—10月是适合时间，一般冲洗方案都会遵循先内后外，先上后下的原则。

经过对空冷换热原理的推演和对大规模运行数据的回归分析，提出了空冷凝汽器洁净度系数CF概念，并得到了600MW空冷机组洁净度计算公式：

CF={0.00076ERP×（600-W）/600×0.09369+0.99622}×{W×（54-16）/600（t_1×1-t₀）}

公式中  CF—空冷凝汽器洁净度系数

        W—600MW机组实际负荷，MW。

        t_0——空冷凝汽器入口温度，℃。

            t_1×1—空冷凝汽器出口温度℃。

CF值越接近1，则说明空冷凝汽器运行状态越接近设计工况，空冷凝汽器投产初期，CF值约在0.95～1之间。

空冷凝汽器高压冲洗后，洁净度系数对比

这表明机组正常运行时，空冷凝汽器的洁净系数要保持在0.8以上，当空冷凝汽器洁净度低于0.8时，就应该安排进行冲洗，一次合格的冲洗，洁净度系数应该提高0.1以上。

下图为空冷凝汽器冲洗前后，机组运行背压对比情况。

冲洗前背压情况

冲洗后背压情况

空冷岛未进行冲洗前高压水机组情况447.2MW，背压为21.77KP，环境温度为23.7℃。高压冲洗后机组运行情况，平均负荷为399.8MW，背压为15.627KP，环境温度为23.8℃。环境温度不变的情况下，冲洗前后被压降低了4.21KP。

根据数据可计算出每次有效清洗，均能降低1—2kP的背压，整个冲洗过程用水量为10723t。若单机月负荷率按70%计算，月发电量3亿kWh，节约标煤2147t，按照煤单价700/t计算，则节约燃料成本322.36万元/月，空冷轴风机每月减少耗电量为164.1kWh，按照上网电价0.325元/kwh，全年节省成本约为640万元。

空冷冲洗所用除盐水量10723t，按照水价4元/t，则用水费用约在4.3万，其他费用按照103.6万计算（设备折旧、电费、人工），而综合得出，全年节约4316.82万元。

清洗建议：

（1）空冷设备清洗尽量利用停机期间，避免带带负荷热态清洗，减少灰尘冷热结垢而产生二次污染，影响清洗后的热交换能力。

（2）每一次*冲洗，内外冲洗次数在5-6次即可，过多的冲洗容易降低空冷设备使用寿命。

• 冲洗用水尽量使用除盐水，提高清晰效果的同时，也有利于冲洗设备的维护。

三  目前的解决方案及其缺点：

目前火力发电厂空冷岛散热器冲洗工作主要依赖人工完成，冲洗效率低下、效果较差。主要存在以下几点缺点：

1、对于一台600MW空冷机组，翅片管总散热面积约为170万㎡，由于空冷设备的空冷凝汽器面积非常大，并且都在高空，所以人工清洗的时候，需要长期高空作业，这样情况下不但难以完成设备的*清洗，浪费了大量的水资源，而且还会加大工作人员的人身危险性。

2、人工清洗很难做到均匀清洗，特别是在长期工作的情况下，容易造成局部重复清洗和局部漏洗的情况，可控性低。

3、采用高压清水进行清洗，很难去除空冷设备上的尘垢，致使清晰不*，影响热交换。

4、空冷岛的作用决定了空冷岛上部温度较高，一般在60-70℃以上，加上风机的运行，人员很难在空冷岛上长时间作业，一般十几分钟就会汗流浃背，硬性作业则易发生人身安全事故，导则工作效率低下，施工风险增大。
四、解决方案

由以上论述可以看出，空冷设备的确是为火力发电站，提供了节能环保的优势，但也带来了相应的问题。而空冷设备清洗也的确可以节约能源和成本，但也存在着相应的难度，那么究竟该如何解决空冷设备的清洗问题呢？

为解决该问题，我公司成功研制了空冷岛自动冲洗系统，该系统在原冲洗系统的基础上进行优化改造，采取更加可靠的机械传动技术，增强系统运动机构驱动能力，并结合现代控制技术，实现对散热器自动清洗，提高冲洗效率和效果，增强散热器的热交换效果，提高发电机组效率、降低煤耗。

1、系统特点: 
　　 冲洗实现自动化，*缓解了工作人员高强度的工作情况；
　　 上导轨平行加装齿轮齿条驱动系统，运行平稳，驱动力大，能轻松拖动冲洗水管，*避免冲洗滑梯卡死现象，*避免皮带老化疲劳受损带来的频繁断裂情况；
　　 一个机组支持同时四面冲洗，极大地提高了冲洗效率；
　　 上下12个莱克勒特制喷嘴，冲洗*，一次冲洗宽度高达70CM；
　　 *性解决方案，系统后期运行维护成本极低；
　　 结构设计合理，避免了其它冲洗方案的各种困难；
　　 系统健壮，配置各种检测传感器，有软件纠错能力，避免意外造成系统损坏；

2、产品系统结构图: 
 

3、系统构成: 
　　 高压水泵装置及其电机
　　 管路系统
　　 冲洗滑梯（含水平驱动机构）
　　 冲洗小车（含上下行走装置）
　　 上下导轨及齿条机构
　　 控制系统

4、系统功能: 
　　 实现每一面散热器全自动冲洗
　　 冲洗喷头在滑梯上完成一个冲洗循环后，滑梯自动往前行进70CM；
　　 两种滑梯行走控制方式：自动控制/手动控制
　　 滑梯行进到通道两端时系统自动切断电源结束本次冲洗
　　 当发生堵转时系统报警并停止驱动
　　 实现操作人员远程监控交互式操作
　　 两台机组冲洗系统可互为备用，支持同时4面冲洗

5、系统参数: 
　　 工作空气温度：-20℃～+80℃ 海拔高度：≦4000米 相对湿度：≦95% 户外设备防护等级：IP55，防锈，防腐蚀 工作电压：AC180V～AC250V,50Hz 输入功率：单通道小于1Kw 额定工作压力：6～12Mpa（无级可调） 额定流量：133~316 L/min可调 冲洗介质：除盐水 单面冲洗速度：8米/小时

6、部件介绍:
 高压冲洗水泵

　 技术参数：
　　　水泵形式： 多级离心泵
　　　水泵流量： 30吨/小时
　　　水泵扬程： 6MPa
　　　电机功率： 110KW
　　　电机转速： 2950rpm
 冲洗滑梯（含齿轮齿条水平驱动机构）

冲洗平台全图 
 齿轮齿条水平驱动机构 
　　技术参数
　　　冲洗滑梯水平行走驱动
　　　过载检测报警及保护
　　　行程限位检测报警及保护
　　　滑梯卡住及变形过大检测报警及保护
 冲洗小车（含上下行走装置）
喷嘴及托架结构图 
 冲洗小车 
　 技术参数
　　　喷嘴组件上下行走驱动；
　　　12个德国莱克勒喷嘴进行扇形喷射冲洗；
　　　行程限位检测及切换行走方向；
　　　过载检测报警保护。

便携式程控箱 

　 技术参数
　　　冲洗滑梯左右行走逻辑控制及功率输出；
　　　喷嘴组件及托架上下行走逻辑控制及功率输出；
　　　上下行走、左右行走速度和方向设置；
　　　冲洗水泵启停控制；
　　　人机交互界面实现；
　　　系统运行状态显示
 导轨机构
       导轨结构 
　　齿条只是水平行走机构的驱动导轨，不参与冲洗滑梯的承重；
　　齿条与滑梯上导轨平行布置。
管道及阀门
　　1）不锈钢管道
　　包括水泵入口管道，水泵出口管道及上水母管、横向母管、各分管组成，管道的材质一律为不锈钢，耐压达15MPa； 
　　2）橡胶软管
　　每个机组配备2组橡胶高压水管，采用意大利AF高压水管，45米DN32橡胶管+10米DN25橡胶管；
　　耐压达15MPa；
　　3）阀门
　　快换接头：西班牙FAST
　　其它阀门采用不锈钢材质的国内产品。
7、系统性能参数表:

五、清洗效果

就目前已使用的项目来看，空冷岛散热片冲洗完成后，表面洁净无杂物，基本露出金属光泽，目视散热片通透，且散热片结合部位接缝严密，无腐蚀现象，散热片已基本达到清洗质量要求，清洗效果明显好于单纯高压水清洗，机组运行都很正常。

六、注意事项：

1、清洗前做好与主控室的通讯联络工作。 

2、联接好清洗装置的水路，打开所有管道的阀门。 

3、联接好清洗控制的电气连线，检查插座箱到控制箱的电源线与水泵调速的电缆无异常，并合起插座箱上的漏电保护器。 

4、检查控制箱内的电源空开应合上，按动（启动）按钮，按动清洗架按钮盒，操作清洗小车上行、下行应正常。 

5、启动调速水泵，缓慢调整水压电位器，观察压力表，调整压力至99MPA左右。负荷要求，可操作清洗小车上下工作清洗。 

6、清洗工作结束后，将调速水泵水压电位器归零，停运调速水泵，清洗小车在下限位，才可关闭电源，退出工作。 

7、环境温度较高，各值长注意安排人员调配工作，做好值际人员高温消暑工作。 

8、冲洗完毕，将控制电缆线、高压水管按规定要求盘好，以方便下次使用。

七、结束语
    随着水资源的越来越紧张，空冷发电机组也会越来越多，空冷岛清洗市场相应的也会越来越大，选择一种合适的空冷岛清洗方式，对企业的发展至关重要。本文所述的空冷岛散热片高压水射流清洗的方法，无论清洗质量、清洗成本，还是施工安全，都是非常理想的，必将为越来越多的企业所选用，从而为空冷发电机组的发展做出积极贡献。