水冷式冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置效果及运行

水冷式冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置效果及运行

      凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的4个基本组成部分之一，凝汽设备的工作性能直接影响汽轮机的功率、热效率和运行可靠性。用水作为冷却工质的表面式冷凝器的传热系数比较高，而且能够保证冷凝器维持高度的真空和获得清洁的、几乎不含氧的且过冷度很小的凝结水，因此表面式冷凝器是现代汽轮机装置中应用广泛的凝汽器。我公司采用的就是平卧型列管式水冷冷凝器，汽轮机的排汽与循环冷却水在此热交换形成凝结水，冷凝器内形成真空。采用冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置是为了及时清除冷凝器内部的污泥与污垢，保证冷凝器的换热效率及真空度，从而保障汽轮机的正常运行。
1、水冷式冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置原理
      水冷冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置装置工作原理如图1所示。通过清洗泵将胶球送入列管式冷凝器管程中，循环水压力约为0.4MPa,清洗胶球依靠循环水压力随着循环水在冷凝器管内流动，通过胶球与冷凝器管壁间的相互摩擦来清洗掉冷凝器管壁上的沉积物；在冷凝器出口端利用胶球收球器回收胶球(胶球的回收是通过收集装置的驱动机构来实现的，它利用驱动机构带动循环水管道内部收球网形状的改变，形成正“八”字或者倒“八”字，达到收集胶球的目的),然后再将回收的胶球送至清洗泵，由清洗泵将胶球再次送到循环水入口处，这样就形成一个清洗循环。由于循环过程是不停车在线、自动的，时间间隔短，沉积物在形成初期就被摩擦掉，保持了冷凝器的换热效率处于高值，从而降低了蒸汽消耗，提高了汽轮机的工作效率。
图1水冷器冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置原理图
      1—清洗球；2—收球器；3—循环单元；4—注球管；5—冷凝器；6—二次滤网
2、污垢热阻对冷凝器真空的影响分析
      冷凝器的传热系数大小对冷凝器温度端差和冷凝器的工作过程有很大的影响。冷凝器的工作过程是蒸汽、空气混合物沿着冷却管束流动时伴随的凝结放热过程。热量由蒸汽向冷却水的传递经历了3个阶段，即：蒸汽空气混合物向冷却水管壁的传热，管壁本身的传热，管壁向冷却水的传热。因此冷凝器传热过程中的热阻也是由3部分组成的，即水侧的放热热阻、管壁的热阻以及汽侧的放热热阻。若冷却水所走的管程结垢，就会增加水侧的热阻，使冷凝器的传热系数降低，冷凝器温度端差也将相应减小。冷凝器温度端差的减小，必定会影响到冷凝器的换热效果，冷凝器换热效果的好坏又直接影响到蒸汽透平的真空度，进而影响到蒸汽透平的蒸汽消耗以及凝汽式汽轮机的工作性能。
      正常生产时，汽轮机排放的低压蒸汽与循环水在冷凝器中进行热交换，低压蒸汽被循环水冷却至饱和温度以下，进而形成冷凝液排出。冷凝器温度端差可按下式计算：
式中Q——冷凝器的换热量；S——冷凝器的换热面积；K;——冷凝器设计传热系数；R;——冷却水侧的污垢热阻；△t?——冷却水进出口温差。
      由于冷凝器的换热量、换热面积、设计传热系数和冷却水的进出口温差都是一定的，因此影响冷凝器温度端差的主要因素就是循环水侧的污垢热阻，可以说污垢热阻的大小直接影响到冷凝器的换热效果。对凝汽式汽轮机的凝汽器而言，其冷凝效果的好坏直接影响到其真空度，进而影响到汽轮机的蒸汽消耗和机组出力。
3、冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置效果
      2013年3月30日10:00,发现蒸汽透平01MTO1和07MTO1的真空度上涨较快，到11:00真空度上升至0.032MPa。经过排查，是由于循环水氨氮含量严重超标导致冷凝器铜管管束内壁快速结垢所致，因此决定对冷凝器采用冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置除垢。
      通过对水冷冷凝器在线胶球自动清洗除垢，冷凝器的真空度显著下降，由高时的0.038MPa下降至0.020MPa左右(如图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,每天能够为公司节约2.5万元左右的蒸汽消耗，实现了集团公司制定的“节能减耗、争创利润、扭亏转盈”的生产目标。
图2在线清洗前后真空度变化趋势
4、结束语
      冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置是凝汽式汽轮机凝汽器的一种快捷、简便的清洗方式，从凝汽式汽轮机冷凝器胶球清洗自动在线清洗装置后的运行效果来看，凝汽器的真空得到了显著提升，真空度下降，蒸汽轮机的蒸汽消耗明显降低，蒸汽轮机的工作性能得到了提高，不仅保证了蒸汽设备的长期、稳定、高效运行，而且达到了节能减耗的目的。这种清洗方法在化工生产中具有重要的应用价值。