樊雙新，邵 軍，韓志勇，王芳芳

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽(yáng) 457004）

水冷式冷凝器膠球在線清洗效果及運(yùn)行評(píng)估

樊雙新，邵 軍，韓志勇，王芳芳

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽(yáng) 457004）

通過(guò)對(duì)水冷式冷凝器污垢熱阻形成原因以及污垢熱阻對(duì)冷凝器溫度端差、真空度的影響的分析，提出膠球在線自動(dòng)清洗法，其效果良好。

水冷式冷凝器；膠球在線清洗；污垢熱阻；溫度端差；真空度

0 引 言

凝汽設(shè)備是凝汽式汽輪機(jī)裝置的四個(gè)基本組成部分之一，凝汽式汽輪機(jī)和背壓式汽輪機(jī)的差別之一就是具有凝汽器。凝汽設(shè)備的工作性能，直接影響到整個(gè)汽輪機(jī)裝置的功率、熱效率和運(yùn)行可靠性。冷凝器按照排汽凝結(jié)方式的不同，可以分為混合式冷凝器和表面式冷凝器。其中，混合式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低，而且這種冷凝器形成真空和保持真空度的能力也不差；但是，混合式冷凝器最大的缺點(diǎn)是凝結(jié)水和不潔凈的冷卻水相混合，使凝結(jié)水的水質(zhì)變壞，因此不能作為鍋爐的給水，現(xiàn)代汽輪機(jī)裝置中已經(jīng)不采用混合式冷凝器。相反地，用水作為冷卻工質(zhì)的表面式冷凝器的傳熱系數(shù)比較高，而且能夠保證冷凝器維持高的真空度和獲得清潔的、幾乎不含氧的且過(guò)冷度很小的凝結(jié)水，所謂過(guò)冷度就是指在一定壓力下冷凝水的溫度低于相應(yīng)壓力下飽和冷凝水溫度的差值。因此，表面式冷凝器是現(xiàn)代汽輪機(jī)裝置中應(yīng)用最廣泛的凝汽器，我公司采用的是平臥型列管式水冷冷凝器07E001。

1 水冷式冷凝器運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理

1.1 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

2013年3月30日10時(shí)，隨著循環(huán)水溫度上升至26℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)蒸汽透平01MT01和07MT01的真空度上漲較快，到11：00時(shí)真空度上升至0．03 MPa，而07E001在2013年2月份大修時(shí)剛剛清洗過(guò)，且針對(duì)蒸汽透平軸封汽的密封系統(tǒng)進(jìn)行了全面的檢查和維護(hù)保養(yǎng)。為保證整套裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們首先采取開(kāi)輔助抽吸器的方法進(jìn)行控制，并對(duì)真空系統(tǒng)導(dǎo)淋管線進(jìn)行排查，看是否存在漏點(diǎn)，經(jīng)確認(rèn)，真空系統(tǒng)一切正常。同時(shí)，聯(lián)系供水廠，要求采取措施降低循環(huán)水溫度，避免真空系統(tǒng)進(jìn)一步惡化。對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的各個(gè)換熱器進(jìn)行取樣分析，發(fā)現(xiàn)換熱器09E002A／B進(jìn)出口循環(huán)水氨氮正常；換熱器09E005進(jìn)口循環(huán)水氨氮正常，但是出口氨氮含量為168 mg／L；07E001進(jìn)出口循環(huán)水溫差減小，且進(jìn)出口氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)，取樣分析進(jìn)出口氨含量均為120 mg／L，而正常運(yùn)行時(shí)氨含量不超過(guò)2 mg／L。由于氨氮含量的大量增加，加劇了冷凝器銅管管束內(nèi)壁的結(jié)垢速度，且冷凝器進(jìn)出口溫差顯著減小，更加說(shuō)明了冷凝器因結(jié)垢致使其換熱效果明顯下降。因此，我們對(duì)09E005進(jìn)行在線堵漏，從源頭上解決氨氮超標(biāo)；對(duì)07E001采用膠球在線自動(dòng)清洗，清除冷凝器內(nèi)部的污泥與污垢，從而保證07E001的正常運(yùn)行。

1.2 水冷式冷凝器膠球在線自動(dòng)清洗原理簡(jiǎn)介

水冷式冷凝器膠球在線自動(dòng)清洗裝置（見(jiàn)圖1）工作原理為，通過(guò)清洗泵將膠球送入列管式冷凝器管程中，循環(huán)水壓力大約在0．4 MPa，清洗膠球依靠循環(huán)水壓力隨著循環(huán)水在冷凝器管內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)膠球與冷凝器管壁間的相互摩擦來(lái)清洗掉冷凝器管壁上的沉積物。在冷凝器出口端利用膠球收球器回收膠球，膠球的回收是通過(guò)收集裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的（見(jiàn)圖2），利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)循環(huán)水管道內(nèi)部收球網(wǎng)形狀的改變，形成正“八”字或者倒“八”字形，以達(dá)到收集膠球的目的。然后，再將回收的膠球送至清洗泵，由清洗泵將膠球再次送至循環(huán)水入口處，這樣就形成一個(gè)清洗循環(huán)。我公司采用特殊的清洗泵來(lái)實(shí)現(xiàn)膠球在線清洗，由于循環(huán)過(guò)程是自動(dòng)的、毋需停車(chē)，時(shí)間間隔短，沉積物在形成初期就被擦掉，使管壁永保潔凈，始終保持冷凝器的換熱效率處于最佳狀態(tài)，克服由于污垢的產(chǎn)生而引起冷凝器換熱效率的下降，從而降低蒸汽消耗，提高汽輪機(jī)的工作效率。

圖1 水冷式冷凝器膠球在線自動(dòng)清洗裝置示意

1.3 污垢熱阻對(duì)冷凝器真空度的影響分析

冷凝器傳熱系數(shù)的大小對(duì)冷凝器溫度端差、對(duì)冷凝器的工作過(guò)程有很大的影響。冷凝器的工作過(guò)程基本上是蒸汽空氣混合物沿著冷卻管束流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生凝結(jié)水而放熱的過(guò)程。熱量由蒸汽向冷卻水的傳遞過(guò)程經(jīng)歷了三個(gè)階段，包括蒸汽空氣混合物向冷卻水管壁的傳熱、管壁本身的傳熱和管壁向冷卻水的傳熱。因此，冷凝器傳熱過(guò)程中的熱阻是由三部分組成的，即水側(cè)的放熱熱阻、管壁的熱阻以及汽側(cè)的放熱熱阻。由于冷卻水所走的管程結(jié)垢，增加了水側(cè)的熱阻值，致使冷凝器的傳熱系數(shù)降低，冷凝器溫度端差也將會(huì)明顯減小。冷凝器溫度端差的減小，必定會(huì)影響到冷凝器的換熱效果，而冷凝器換熱效果的好壞直接影響到蒸汽透平系統(tǒng)的真空度，進(jìn)而影響到蒸汽透平對(duì)蒸汽的消耗以及凝汽式汽輪機(jī)的工作性能。

圖2 膠球收集裝置示意

正常生產(chǎn)時(shí)，汽輪機(jī)排放的低壓蒸汽與循環(huán)水在冷凝器中進(jìn)行熱交換，低壓蒸汽被循環(huán)水冷卻至飽和溫度以下，進(jìn)而形成冷凝液排出。這一熱交換過(guò)程中冷凝器的對(duì)數(shù)平均溫差Δt我們可以近似地認(rèn)為是冷凝器端差Δt2與冷卻水進(jìn)出口溫差Δt3一半之和；即此時(shí)我們可以認(rèn)為進(jìn)入冷凝器的循環(huán)水進(jìn)出口溫度為定值，則冷凝器的換熱效果就只與冷凝器端差的變化量相關(guān)。冷凝器端差的計(jì)算公式如下：

由冷凝器端差計(jì)算公式可知，冷凝器的換熱量Q、換熱面積S、設(shè)計(jì)傳熱系數(shù)Kf和冷卻水的進(jìn)出口溫差Δt3都是一定的，則影響冷凝器端差Δt的主要因素就是循環(huán)水側(cè)的污垢熱阻Rf，所以，我們可以說(shuō)污垢熱阻的大小直接影響到冷凝器的換熱效果。

對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)的凝汽器而言，其冷凝效果的好壞直接影響到系統(tǒng)的真空度。當(dāng)排汽凝結(jié)成水后，體積就大大縮小，使凝汽器汽側(cè)形成高度真空，它是汽水系統(tǒng)完成循環(huán)的必要條件。凝汽式汽輪機(jī)凝汽器真空度升高，不僅增加了汽輪機(jī)的蒸汽消耗及機(jī)組出力，而且降低了汽輪機(jī)的工作性能。07E001在線膠球自動(dòng)清洗除垢后，凝汽器的真空度顯著下降，由最高時(shí)的0．032 MPa（A）下降至0．020 MPa（A）左右，蒸汽透平01MT01的蒸汽消耗F01006由25．18 t／h下降至23．06 t／h，蒸汽透平07MT01的蒸汽消耗F07005由45．78 t／h下降至43．36 t／h，蒸汽透平消耗每小時(shí)降低了近5 t，每天能夠降耗增效2．5萬(wàn)元左右，有利于實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司制定的“節(jié)能減耗、爭(zhēng)創(chuàng)利潤(rùn)、扭虧轉(zhuǎn)盈”的生產(chǎn)目標(biāo)；由此，還增加了壓縮機(jī)的使用壽命，提高了設(shè)備的整體性能，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的安穩(wěn)長(zhǎng)滿(mǎn)優(yōu)運(yùn)行。

2 結(jié)束語(yǔ)

膠球在線自動(dòng)清洗法，是凝汽式汽輪機(jī)凝汽器的一種快捷、簡(jiǎn)便的清洗方式。膠球在線自動(dòng)清洗后，凝汽器的真空度顯著下降，蒸汽透平的蒸汽消耗明顯降低，其工作性能也得到了提高，這不僅保證了蒸汽透平的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，而且達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。這種清洗方法在化工生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

Evaluate the Effect and Operation of the Rubber Ball Online Cleaning Process on the Water-Cooled Condenser

FAN Shaung-xin,SHAO Jun,HAN Zhi-yong,WANG Fang-fang
（The Zhongyuan Dahua Chemical Co．，of The Henan Energy and Chemical Industry Group Co．，Ltd．，Puyang Henan 457004，China）

After analyzing the causes of the dirt thermal resistance to the the water-cooled condenser，and it？s effects on the vaccum degree and the temperature difference between the condenser ends，propose the the rubber ball online cleaning process．The cleaning effects are good．

water-cooled condenser；the rubber ball online cleaning process；dirt thermal resistance；temperature difference between the condenser ends；vaccum degree

TK264．1＋1

B

1003-6490（2014）01-0022-02

2013-01-15

樊雙新（1986－），男，河南滎陽(yáng)人，助理工程師，主要從事化工操作。