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空冷凝汽器散热设备自动清洗系统
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空冷凝汽器散热设备自动清洗系统
一 空冷凝汽器散热设备自动清洗系统概述
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=×{W×(54-16)/600(t1×1-t0)}
公式中 CF—空冷凝汽器洁净度系数
W—600MW机组实际负荷,MW。
t0——空冷凝汽器入口温度,℃。
t1×1—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
项目 | #1机组 | #2机组 | 外侧冲洗次数 | 内侧冲洗次数 |
冲洗前CF | 0.74 | 0.75 | 3 | 1 |
冲洗后CF | 0.91 | 0.93 | 4 | 2 |
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。
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:
序号 | 名称 | 单位 | 数 据 |
1 | 制造厂 |
| 北京鸿鸥成运仪器设备有限责任公司 |
2 | 设备型号 |
| BRJZ-ZD2000 |
3 | KKS-代码 |
| XXX发电有限责任公司 |
4 | 喷嘴型号 |
| 2507 |
5 | 喷嘴厂家 |
| 德国莱克勒 |
6 | 喷嘴出口压力 | Bar | 5MPa |
7 | 单喷嘴流量 | m3/h | 0.68 |
8 | 水泵型号 |
| D325-50 |
9 | 水泵形式 |
| 多级 |
10 | 水泵厂家 |
| 国内* |
11 | 效率 |
| 90% |
12 | 冲洗水泵流量 | m3/h | 30 |
13 | 冲洗水泵压力 | Bar | 60 |
14 | 冲洗水泵功率 | kw | 110 |
15 | 转速 |
| 2950 |
16 | 重量 |
| 2.5T(含电机、基座) |
17 | 便携式控制箱PLC厂家 |
| 西门子/智源电气 |
18 | 水平移动装置形式 |
| 电机齿轮齿条驱动 |
19 | 水平移动装置功率 | Kw | 250W |
20 | 水平移动速度 | m/s | 0~0.1 |
21 | 垂直移动装置形式 |
| 齿轮齿形皮带 |
22 | 垂直移动装置功率 | Kw | 250W |
23 | 垂直移动速度 | m/s | 0~0.1 |
24 | 单侧冲洗时间 | h | 10 |
25 | 每年需冲洗次数 |
| 6次 |
26 | 配套电动机 |
| (Y280S-4) |
27 | 功率 |
| 110KW |
28 | 轴功率 |
| 85KW |
29 | 电压 |
| 380v |
30 | 效率 |
| 92% |
31 | 转速 |
| 2950RPM |
32 | 重量 |
| 562KG |
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。
关键词:/空冷设备清洗系统/空冷岛温度场在线监测系统/