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凝汽器海绵胶球清洗装置技术述评优缺点及清洗效果

2023/4/14 10:44:41 字体:  浏览 109

凝汽器海绵胶球清洗装置技术述评优缺点及清洗效果


按清洗原理分别介绍了几种目前应用较为广泛的凝汽器清洗方法。在阐明原理的基础上,分析了每种方法的优势和缺陷。着重介绍了电子水处理法、超声波除垢法和螺旋纽带防垢法等新型除垢技术,这些新方法对降低机组运行维护成本和减轻环境污染有重要意义。

火电厂湿冷系统中,凝汽器海绵胶球清洗装置是保证汽轮机组持续满发能力的重要设备。在机组正常运行过程中,由于水质和温度等原因,凝汽器铜管内壁普遍存在腐蚀和结垢现象。这会直接导致凝汽器真空降低,传热性能下降,不仅增加机组发电煤耗,还会对机组的安全和经济运行构成严重威胁,降低机组正常发电负荷及经济效益。因此,对凝汽器定期进行清洗,去除结垢就显得尤为重要。能够用于凝汽器胶球清洗装置的清洗方法有许多种,各有优缺点,但选用适于所清洗的凝汽器的方法却要有针对性。如果选择不当,会对设备造成损害。因此,收集了各类清洗方法,并对其优缺点及清洗效果进行了研究。

1化学清洗

凝汽器积垢的主要成分为碳酸盐垢(CaCO₃和MgCO₃),化学清洗可利用清洗剂与凝汽器表面的碳

酸盐反应,达到除垢的目的。一般反应式为:MCO₃+RH=RM+H₂O+CO₂1(M为Ca或Mg)清洗产物为水溶性盐、水和二氧化碳,可以随着清洗管路排出。化学清洗较彻底、费用低,是现在应用比较广泛的一种方法,但也存在着一些缺陷:

风险较大。化学清洗一般利用盐酸、硝酸和氨基磺酸等强酸作为清洗剂对凝汽器进行清洗。由于凝汽器多为铜管,因此需要采取多种手段尽量降低酸液对铜管的腐蚀:先是在清洗剂中加入缓蚀剂;然后是尽量精确控制清洗液在凝汽器内的停留时间和温度,防止清洗液对铜管造成腐蚀。但由于盐酸等强酸属于强腐蚀性液体,做到上述两点之后,在实际清洗过程中仍需要对系统进出口酸浓度、压力、流量、液位和pH等条件做到准确的把握,对酸洗操作人员素质要求较高,且操作中存在一定的难度,无法百分之百保证后续的镀膜工艺的要求。这将会对凝汽器防腐性能造成影响,缩短铜管使用寿命,增加维护检修成本;且酸洗时一旦控制不当,就会造成铜管的泄漏,威胁到机组的运行安全

耗费人力物力。酸洗需要安装用清洗箱、清洗管路、清洗泵等设备,而且一般都需要电厂聘请业清洗团队进行操作,耗费一定的人力物力。

需要后续处理。酸洗所产生的废液属于对人体有毒有害的液体,需要投入门的设备和人力对废液集中处理,否则会对环境造成污染。

2人工手动清洗

人工手动清洗属于比较原始的方法,即采用纤维条捆绑在钢棍或其他细长物体上,对凝汽器铜管进行反复的刮擦,以达到去除污垢的目的。此法存在耗费人力、浪费水资源的问题。

3高压水射流清洗

高压水射流清洗是利用高压水流对铜管内部进行冲刷,可与手动清洗搭配进行。但是,由于水压过大且不好控制,容易造成铜管变形。另外,在设备维护费用高的同时对水资源造成了不小的浪费。

4海绵胶球清洗

上述两种方法均能去除铜管中早期比较薄的污垢,对去除比较严重的积垢效果欠佳。胶球清洗装置是利用用设备对凝汽器进行在线清洗,可在机组不减负荷的情况下操作,且有不产生酸性废液,操作安全等优点,目前被很多电厂所采用。

清洗时,利用水流的压力将海绵胶球喷射进铜管内。由于海绵胶球的直径略大于铜管内径(湿球状态下,海绵胶球直径一般比冷却管内径大1.0~2.0mm),海绵胶球在铜管内反复运动时可以擦掉其表面的积垢,并可以带出管内的杂质。缺点是海绵胶球易在管内形成堵塞,给清洗带来诸多不便。目前,国内电厂大多采用定期人工检查的方法判断是否需要加球或换球,费时费力,使得运行人员劳动强度增加。

5电子水处理法

电子水处理技术的实质是水受到外加电场作用,水分子的缔合现象暂时停止,水分子成为单个的极性分子。这些极性分子吸附在碳酸钙微晶上,形成水分子与碳酸钙微晶的分子团。在静电的作用下,碳酸钙难以作晶状有序排列,而是形成絮状的聚合体。在持续通电的情况下,水中的钙镁离子不断析出,再通过旋转装置去除,水体中的钙镁离子浓度降低,从而达到在凝汽器铜管内壁上无法结垢的目的。但是,电子水处理法需要另外安装清洗设备并耗费电力,而且受到使用条件和使用范围的限制。该技术现在主要应用在小型机组(200MW以下),在大机组中运行效果尚不明确。

6超声波除垢技术

超声波除垢技术是利用门的超声波发生器,在凝汽器流动的水中产生超声波振动。使水中产生许多真空气泡,钙镁离子在这些气泡的周围,形成细小的沙状物。受热表面上的振动使金属与水之间产生高速微流和空化效应,形成气泡后突然破裂的瞬间能产生超过100MPa。这种连续不断产生的瞬间高压强烈冲击物件表面,破坏水垢生成和沉积的条件,使循环冷却水中尚未结晶的盐及已结晶后难溶解的盐呈悬浮状态,不存留在设备的管壁表面,被冷却水流带走,通过排污排除,以达到防垢之目的。该方法同样存在需要另外采购设备并外加电源的缺陷,成本投入较大。

凝汽器安装螺旋纽带除垢装置后,自动除垢、节煤、节水、减排。发电煤耗减少3~10g/(kWh),节水20%左右。以某电厂200MW机组为例,投入节能技改资金600万元,在凝汽器螺旋纽带改造后,节约发电煤耗4g/(kWh)。全年7000h节约标煤5600t,节水70万t。减少排污70万t。改造后,全年综合经济效益为490万元。投资回收期为15个月。

凝汽器结垢对机组安全稳定运行带来很大的威胁,随着经济的发展和国家对环保要求的提高,采用节能、环境友好的手段对凝汽器海绵胶球进行装置清洗,是技术发展的必然趋势。相比传统的清洗手段,一些新兴的技术迎合了这些要求,但是也存在各种缺陷,尤其需要在300MW以上大机组中进行大规模的应用和推广,改进不足。其中,螺旋纽带技术又因其不需要外加设备,不使用化学药剂、没有环境污染、管理安装使用简单、投资回收期短、节能潜力巨大等优势具有较好的发展前景。

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