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凝汽器海綿膠球清洗裝置技術述評優缺點及清洗效果

2023/4/14 10:44:41 字體:  瀏覽 86

凝汽器海綿膠球清洗裝置技術述評優缺點及清洗效果


按清洗原理分別介紹了幾種目前應用較為廣泛的凝汽器清洗方法。在闡明原理的基礎上,分析了每種方法的優勢和缺陷。著重介紹了電子水處理法、超聲波除垢法和螺旋紐帶防垢法等新型除垢技術,這些新方法對降低機組運行維護成本和減輕環境污染有重要意義。

火電廠濕冷系統中,凝汽器海綿膠球清洗裝置是保證汽輪機組持續滿發能力的重要設備。在機組正常運行過程中,由于水質和溫度等原因,凝汽器銅管內壁普遍存在腐蝕和結垢現象。這會直接導致凝汽器真空降低,傳熱性能下降,不僅增加機組發電煤耗,還會對機組的安全和經濟運行構成嚴重威脅,降低機組正常發電負荷及經濟效益。因此,對凝汽器定期進行清洗,去除結垢就顯得尤為重要。能夠用于凝汽器膠球清洗裝置的清洗方法有許多種,各有優缺點,但選用適于所清洗的凝汽器的方法卻要有針對性。如果選擇不當,會對設備造成損害。因此,收集了各類清洗方法,并對其優缺點及清洗效果進行了研究。

1化學清洗

凝汽器積垢的主要成分為碳酸鹽垢(CaCO₃和MgCO₃),化學清洗可利用清洗劑與凝汽器表面的碳

酸鹽反應,達到除垢的目的。一般反應式為:MCO₃+RH=RM+H₂O+CO₂1(M為Ca或Mg)清洗產物為水溶性鹽、水和二氧化碳,可以隨著清洗管路排出;瘜W清洗較徹底、費用低,是現在應用比較廣泛的一種方法,但也存在著一些缺陷:

風險較大;瘜W清洗一般利用鹽酸、硝酸和氨基磺酸等強酸作為清洗劑對凝汽器進行清洗。由于凝汽器多為銅管,因此需要采取多種手段盡量降低酸液對銅管的腐蝕:先是在清洗劑中加入緩蝕劑;然后是盡量精確控制清洗液在凝汽器內的停留時間和溫度,防止清洗液對銅管造成腐蝕。但由于鹽酸等強酸屬于強腐蝕性液體,做到上述兩點之后,在實際清洗過程中仍需要對系統進出口酸濃度、壓力、流量、液位和pH等條件做到準確的把握,對酸洗操作人員素質要求較高,且操作中存在一定的難度,無法百分之百保證后續的鍍膜工藝的要求。這將會對凝汽器防腐性能造成影響,縮短銅管使用壽命,增加維護檢修成本;且酸洗時一旦控制不當,就會造成銅管的泄漏,威脅到機組的運行安全。

耗費人力物力。酸洗需要安裝用清洗箱、清洗管路、清洗泵等設備,而且一般都需要電廠聘請業清洗團隊進行操作,耗費一定的人力物力。

需要后續處理。酸洗所產生的廢液屬于對人體有毒有害的液體,需要投入門的設備和人力對廢液集中處理,否則會對環境造成污染。

2人工手動清洗

人工手動清洗屬于比較原始的方法,即采用纖維條捆綁在鋼棍或其他細長物體上,對凝汽器銅管進行反復的刮擦,以達到去除污垢的目的。此法存在耗費人力、浪費水資源的問題。

3高壓水射流清洗

高壓水射流清洗是利用高壓水流對銅管內部進行沖刷,可與手動清洗搭配進行。但是,由于水壓過大且不好控制,容易造成銅管變形。另外,在設備維護費用高的同時對水資源造成了不小的浪費。

4海綿膠球清洗

上述兩種方法均能去除銅管中早期比較薄的污垢,對去除比較嚴重的積垢效果欠佳。膠球清洗裝置是利用用設備對凝汽器進行在線清洗,可在機組不減負荷的情況下操作,且有不產生酸性廢液,操作安全等優點,目前被很多電廠所采用。

清洗時,利用水流的壓力將海綿膠球噴射進銅管內。由于海綿膠球的直徑略大于銅管內徑(濕球狀態下,海綿膠球直徑一般比冷卻管內徑大1.0~2.0mm),海綿膠球在銅管內反復運動時可以擦掉其表面的積垢,并可以帶出管內的雜質。缺點是海綿膠球易在管內形成堵塞,給清洗帶來諸多不便。目前,國內電廠大多采用定期人工檢查的方法判斷是否需要加球或換球,費時費力,使得運行人員勞動強度增加。

5電子水處理法

電子水處理技術的實質是水受到外加電場作用,水分子的締合現象暫時停止,水分子成為單個的極性分子。這些極性分子吸附在碳酸鈣微晶上,形成水分子與碳酸鈣微晶的分子團。在靜電的作用下,碳酸鈣難以作晶狀有序排列,而是形成絮狀的聚合體。在持續通電的情況下,水中的鈣鎂離子不斷析出,再通過旋轉裝置去除,水體中的鈣鎂離子濃度降低,從而達到在凝汽器銅管內壁上無法結垢的目的。但是,電子水處理法需要另外安裝清洗設備并耗費電力,而且受到使用條件和使用范圍的限制。該技術現在主要應用在小型機組(200MW以下),在大機組中運行效果尚不明確。

6超聲波除垢技術

超聲波除垢技術是利用門的超聲波發生器,在凝汽器流動的水中產生超聲波振動。使水中產生許多真空氣泡,鈣鎂離子在這些氣泡的周圍,形成細小的沙狀物。受熱表面上的振動使金屬與水之間產生高速微流和空化效應,形成氣泡后突然破裂的瞬間能產生超過100MPa。這種連續不斷產生的瞬間高壓強烈沖擊物件表面,破壞水垢生成和沉積的條件,使循環冷卻水中尚未結晶的鹽及已結晶后難溶解的鹽呈懸浮狀態,不存留在設備的管壁表面,被冷卻水流帶走,通過排污排除,以達到防垢之目的。該方法同樣存在需要另外采購設備并外加電源的缺陷,成本投入較大。

凝汽器安裝螺旋紐帶除垢裝置后,自動除垢、節煤、節水、減排。發電煤耗減少3~10g/(kWh),節水20%左右。以某電廠200MW機組為例,投入節能技改資金600萬元,在凝汽器螺旋紐帶改造后,節約發電煤耗4g/(kWh)。全年7000h節約標煤5600t,節水70萬t。減少排污70萬t。改造后,全年綜合經濟效益為490萬元。投資回收期為15個月。

凝汽器結垢對機組安全穩定運行帶來很大的威脅,隨著經濟的發展和國家對環保要求的提高,采用節能、環境友好的手段對凝汽器海綿膠球進行裝置清洗,是技術發展的必然趨勢。相比傳統的清洗手段,一些新興的技術迎合了這些要求,但是也存在各種缺陷,尤其需要在300MW以上大機組中進行大規模的應用和推廣,改進不足。其中,螺旋紐帶技術又因其不需要外加設備,不使用化學藥劑、沒有環境污染、管理安裝使用簡單、投資回收期短、節能潛力巨大等優勢具有較好的發展前景。

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