凝汽器不銹鋼管在線清洗是針對凝汽器不銹鋼管的污垢問題而設(shè)計的換熱器清洗專用技術(shù)，使凝汽器不銹鋼管保持高清潔率，改善汽輪機(jī)的端差和真空度，避免了凝汽器不銹鋼管頻繁的離線清洗，能顯著增加火力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。凝汽器不銹鋼管是電廠中的重要設(shè)備之一，是電廠熱力循環(huán)中的重要一環(huán)，其工作性能的好壞直接影響整個汽輪發(fā)電機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，本文主要針對凝汽器不銹鋼管在線清洗方法的應(yīng)用進(jìn)行簡要分析，以期對相關(guān)從業(yè)者提供參考和幫助。
1導(dǎo)言
隨著社會的不斷進(jìn)步，人們的生活與電密切相關(guān)，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮的作用愈加重要。凝汽器不銹鋼管是電廠中的重要設(shè)備之一，其工作性能的好壞直接影響整個汽輪發(fā)電機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
2凝汽器不銹鋼管的作用
表面式凝汽器不銹鋼管是布滿換熱管的熱交換器，換熱管內(nèi)是循環(huán)冷卻水，換熱管外是低壓蒸汽。其主要作用是在汽輪機(jī)排汽端建立并維持一定的真空，使蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹到指定的凝汽壓力，通過增大做功的理想焓降，提高汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的朗肯循環(huán)熱效率。
3凝汽器不銹鋼管在運(yùn)行過程中遇到的問題
目前采用表面式凝汽器不銹鋼管的傳統(tǒng)火力發(fā)電機(jī)組主要的冷卻方式有如下幾種：
3.1直流循環(huán)冷卻，冷卻介質(zhì)通常為河水，江水或者海水
在使用江河海水冷卻時，由于循環(huán)水里含有大量微生物，藻類，長期運(yùn)行也會導(dǎo)致在換熱管內(nèi)附著，影響傳熱效果。
3.2開式循環(huán)冷卻，冷卻介質(zhì)通常為工業(yè)水
在使用工業(yè)水冷卻時，凝汽器不銹鋼管管內(nèi)的循環(huán)冷卻水在冷卻塔中因蒸發(fā)作用，水不斷濃縮，含鹽量高，長時間運(yùn)行后容易導(dǎo)致凝汽器不銹鋼管管換熱內(nèi)表面結(jié)垢，影響傳熱效果。
3.3閉式循環(huán)冷卻，冷卻介質(zhì)通常為除鹽水
在火力發(fā)電機(jī)組中，當(dāng)凝汽器不銹鋼管采用間接空冷時，循環(huán)冷卻水一般為除鹽水，除鹽水水質(zhì)純凝，在不需要凝汽器不銹鋼管在線清洗的情況下也能長期連續(xù)運(yùn)行。
4凝汽器不銹鋼管清洗方式的現(xiàn)狀
4.1循環(huán)冷卻水化學(xué)處理
火力發(fā)電廠目前普遍采取循環(huán)水系統(tǒng)投加緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑以及粘泥剝離劑的化學(xué)處理方法來延緩凝汽器不銹鋼管結(jié)垢速度和潔凈度，但是凝汽器不銹鋼管結(jié)垢和換熱管臟污的問題仍然得不到徹底解決，尤其在夏季，凝汽器不銹鋼管結(jié)垢速度加快，菌藻類污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響凝汽器不銹鋼管熱交換效果。
4.2凝汽器不銹鋼管在線膠球清洗裝置
凝汽器不銹鋼管在線膠球清洗裝置的適用范圍相當(dāng)廣泛，它不僅適用于汽輪機(jī)凝汽器不銹鋼管的清洗，同時適用于石油、石化、化工、鋼鐵單位。
凝汽器不銹鋼管在線膠球清洗裝置一般由二次濾網(wǎng)、收球網(wǎng)、裝球室、膠球輸送泵、分匯器、閥門、管路和電氣控制柜等部件組成。使用膠球清洗裝置可在機(jī)組不減負(fù)荷的情況下清洗凝汽器不銹鋼管，提高凝汽器不銹鋼管的傳熱效果。
4.3凝汽器不銹鋼管在線清洗及強(qiáng)化換熱系統(tǒng)（RCCS）
凝汽器不銹鋼管在線清洗及強(qiáng)化換熱系統(tǒng)（RCCS）是近幾年市場出現(xiàn)的解決凝汽器不銹鋼管結(jié)垢及強(qiáng)化換熱問題的清洗方式。在凝汽器不銹鋼管每根換熱管內(nèi)裝設(shè)一個獨(dú)立的RCCS單元。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時，無需外加動力，利用循環(huán)水自身的流速驅(qū)動RCCS的旋轉(zhuǎn)部件，長期在換熱管內(nèi)不停地快速旋轉(zhuǎn)，改變管內(nèi)水的層流為紊流狀態(tài)，從而達(dá)到清洗凝汽器不銹鋼管換熱管的功能。
4.4凝汽器不銹鋼管在線清洗水蜘蛛仿生機(jī)器人裝置
凝汽器不銹鋼管在線清洗裝置(WSD)也是近幾年隨著機(jī)器人概念的普及而出現(xiàn)的解決凝汽器不銹鋼管在線清洗的方式。其工作原理是通過PLC程序控制傳動馬達(dá)，帶動凝汽器不銹鋼管水室內(nèi)部傳動機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)定向行走，清洗機(jī)構(gòu)的噴嘴管排同步移動，多功能泵組通過機(jī)械臂向清洗機(jī)構(gòu)提供高壓水，經(jīng)噴嘴排噴出后在冷凝管口形成若干噴射泵，短時間加大管內(nèi)流速且形成紊流，沖走冷凝管堵塞物和泥垢，保持凝汽器不銹鋼管內(nèi)部清潔。
5凝汽器不銹鋼管在線清洗技術(shù)分析
通過對凝汽器不銹鋼管清洗方式現(xiàn)狀的深入了解可以發(fā)現(xiàn)，每一種清洗方式都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，從十二五計劃開始，我國已經(jīng)將工廠企業(yè)的節(jié)能減排納入國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，所以火力發(fā)電廠設(shè)計過程中凝汽器不銹鋼管選擇合理的清洗工藝顯得尤為重要。
5.1循環(huán)冷卻水化學(xué)處理
系統(tǒng)簡單，可根據(jù)循環(huán)冷卻水水質(zhì)情況酌情添加化學(xué)藥劑；但循環(huán)水濃縮倍率或離子濃度波動大，循環(huán)水若加藥不當(dāng)，結(jié)垢傾向加大；無法有效去除凝汽器不銹鋼管換熱管內(nèi)壁的結(jié)垢和附著；
故循環(huán)冷卻水化學(xué)處理通常僅作為凝汽器不銹鋼管在線清洗的輔助手段；
5.2凝汽器不銹鋼管在線膠球清洗裝置
適用性強(qiáng)，不管是在中小型火力發(fā)電機(jī)組還是大中型火力發(fā)電機(jī)組都普遍采用，是較為成熟的清洗技術(shù)；但通過對多個實(shí)際運(yùn)行的電廠調(diào)研發(fā)現(xiàn)，凝汽器不銹鋼管在線膠球清洗裝置普遍都存在著跑球，收球率低的問題，經(jīng)常達(dá)不到清洗的效果。甚至還經(jīng)常發(fā)生膠球堵塞換熱管的情況。
5.3凝汽器不銹鋼管在線清洗及強(qiáng)化換熱系統(tǒng)（RCCS）
RCCS材料無毒，對水資源無害。RCCS的本體部分由特種高分子材料組成，在400℃高溫時溫度高于350℃時發(fā)生降解，產(chǎn)生的降解物為二氧化碳、水及含氮化合物對環(huán)境安全。RCCS連接件部分由特種鋼材及高分子材料組成，能有效回收利用。耐熱及耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良，耐酸堿。材料密度與水/油等工質(zhì)非常接近，使紐帶能很好地沿著換熱管軸心旋轉(zhuǎn)，從而保護(hù)了換熱管壁的氧化膜。高強(qiáng)度連接件尺寸大于換熱管內(nèi)徑，設(shè)計緊湊不脫落，保證運(yùn)行的絕對安全。耐磨損性能:將型號為RCCS L/16/04（寬度16mm，厚度1mm，長度12m）的產(chǎn)品置于內(nèi)徑為18.8mm的不銹鋼管、給定水流速度達(dá)4m/s的環(huán)境下進(jìn)行磨損性能測試，經(jīng)過180天極限測試（轉(zhuǎn)速達(dá)2500r/min，相當(dāng)于正常工作狀態(tài)5年的磨損量），扭帶寬度僅減少0.35mm，單邊磨損量0.18mm。將內(nèi)置RCCS的不銹鋼管與不銹鋼空管內(nèi)壁運(yùn)行前后比較，無明顯變化，質(zhì)量也相當(dāng)。
適應(yīng)性強(qiáng)，常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組，垃圾發(fā)電廠，生物質(zhì)發(fā)電廠以及其他預(yù)熱發(fā)電機(jī)組都能適用。
一般而言，對于裝機(jī)容量在5MW-50MW范圍的資源綜合利用型電廠，實(shí)施RCCS后，端差可以下降4-10℃，大約可以提高真空2-5Kpa，煤耗下降2%-5%，或者燃燒同樣多的燃料下，發(fā)電量增加2%-5%。但是進(jìn)入市場時間短，未被大規(guī)模采用，實(shí)際使用壽命有待檢驗(yàn)。
5.4凝汽器不銹鋼管在線清洗裝置(WSD)
凝汽器不銹鋼管在線清洗裝置(WSD)是綜合機(jī)器人技術(shù)、高壓水射流技術(shù)和水下密封技術(shù)開發(fā)而成的智能化在線清洗系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)凝汽器不銹鋼管冷凝管的逐根清洗和智能運(yùn)行，使凝汽器不銹鋼管始終保持著高清潔度，從而提高真空度，降低端差，提高機(jī)組效率。
清洗覆蓋率高：機(jī)械關(guān)節(jié)采用永磁同步電機(jī)驅(qū)動，并通過高精度RV減速機(jī)驅(qū)動機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動定位，重復(fù)定位精度可達(dá)到±0.5mm，真正做到無遺漏、無重復(fù)的全面清洗。通過絞盤控制清洗軟管進(jìn)入冷凝管清洗的實(shí)際長度，除垢率可達(dá)到90%以上。
強(qiáng)大的清洗能力：高壓清洗噴頭直接進(jìn)入冷卻管內(nèi)部進(jìn)行沖洗，有效提高冷卻管的換熱效率。噴頭噴出的高壓水，與管壁形成一定的夾角，形成較大的剪切力，可以清除多種污垢，同時又不會直接沖擊管壁造成損傷。但是清洗機(jī)器人需要在水下作業(yè)，環(huán)境惡劣，應(yīng)用時間短，所以穩(wěn)定性、可靠性到底如何，還需要廣大凝汽器不銹鋼管用戶的進(jìn)一步檢驗(yàn)。清洗機(jī)器人需要在凝汽器不銹鋼管內(nèi)占據(jù)一定的空間，對于中小型火力發(fā)電機(jī)組不太適用，目前只有部分300MW級600MW級的火力發(fā)電機(jī)組凝汽器不銹鋼管采用了此種技術(shù)。
6凝汽器不銹鋼管在線清洗發(fā)展前景分析
目前膠球清洗技術(shù)仍然占據(jù)著凝汽器不銹鋼管在線清洗的大部分市場，但是筆者發(fā)現(xiàn)一批新建機(jī)組，或者改造機(jī)組已經(jīng)開始慢慢嘗試著使用RCCS技術(shù)或者WSD技術(shù)。
尤其是凝汽器不銹鋼管在線清洗及強(qiáng)化換熱系統(tǒng)（RCCS）的市場份額正在逐年增加。RCCS在資源綜合利用型電廠有著廣泛應(yīng)用，如水泥余熱發(fā)電、高爐尾氣發(fā)電、煤矸石發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等。與大型發(fā)電廠比較，一方面，由于資源綜合利用型發(fā)電機(jī)組循環(huán)水質(zhì)比較惡劣等原因，其冷端運(yùn)行狀況通常較差；另一方面容量較小發(fā)電熱耗高。實(shí)施RCCS，相對節(jié)能量將更加顯著。
由此可以相信，隨著凝汽器不銹鋼管冷端治理技術(shù)和方法的升級，國家政策以及工廠企業(yè)對環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的重視，更高效、更節(jié)能環(huán)保的凝汽器不銹鋼管在線清洗技術(shù)將會被進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
