李孟想 曾林歡

摘 要：鋼鐵企業(yè)為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號(hào)召，充分利用富余煤氣，企業(yè)都會(huì)配備燃?xì)忮仩t和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能減排的同時(shí)又能為企業(yè)創(chuàng)造效益。但長周期運(yùn)行，汽輪機(jī)凝汽器必定會(huì)結(jié)垢，影響汽輪機(jī)效率，若停機(jī)清洗汽輪機(jī)凝汽器，必定會(huì)造成大量煤氣放散，本文針對(duì)鋼鐵企業(yè)在不停汽輪機(jī)進(jìn)行在線單側(cè)清洗凝汽器進(jìn)行可行性分析。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；凝汽器；在線清洗

陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司3x30MW N25-3.43/435型汽輪機(jī)是單缸、中溫中壓、沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，額定功率25MW，最大功率30MW，其凝結(jié)器雙流程的結(jié)構(gòu)采用開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。雖然設(shè)備型號(hào)、廠家都是一樣的，但是三臺(tái)汽輪機(jī)的汽耗比確相差很大，尤其是1#汽輪機(jī)，1#汽輪機(jī)汽耗比比2#汽輪機(jī)汽耗比高出4 t/萬kw.h，比3#汽輪機(jī)汽耗比高出7 t/萬kw.h。

1存在的問題及原因分析

1.1 1#汽輪機(jī)汽耗比遠(yuǎn)比2#和3#汽輪機(jī)汽耗比高：由于汽輪機(jī)凝汽器采用開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該系統(tǒng)中、冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵送入凝汽器，進(jìn)行熱交換，被加熱的冷卻水經(jīng)冷卻塔冷卻后，流入冷卻塔底部水池，再由循環(huán)水泵送入凝汽器循環(huán)使用。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是：有 CO2 散失和鹽類濃縮，易產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕問題；水中有充足的溶解氧，有光照，再加上溫度適宜，有利于微生物的孽生；由于冷卻水在冷卻塔內(nèi)洗滌 空氣，會(huì)增加粘泥的生成，結(jié)垢嚴(yán)重。尤其是在炎熱的夏季，大量的結(jié)垢導(dǎo)致凝結(jié)器換熱效率低下，影響機(jī)組的真空、凝汽器端 差等一系列參數(shù)，進(jìn)而影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能，使公司的盈利能力大打 折扣。2009年投產(chǎn)到現(xiàn)在，未經(jīng)過系統(tǒng)的清洗，其凝汽器換熱管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，增多次申請(qǐng)停機(jī)化學(xué)清洗，由于清洗時(shí)間過長，生產(chǎn)緊張，只能通過每次短時(shí)間的停機(jī)對(duì)凝汽器內(nèi)較大的雜質(zhì)進(jìn)行清除，未能做到清洗的目的。

1.2 沒有在線單側(cè)清洗的經(jīng)驗(yàn)，汽輪機(jī)負(fù)荷該如何控制：在不影響機(jī)組的安全運(yùn)行的條件下，要實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行過程中對(duì)單側(cè)凝汽器進(jìn)行清洗，汽輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷控制在多少，沒有先例可以借鑒，可能會(huì)引發(fā)生產(chǎn)設(shè)備事故。

1.3大氣溫度對(duì)在線單側(cè)清洗影響較大：夏季汽輪機(jī)凝汽器冷卻水進(jìn)水溫度最高達(dá)到35℃，凝汽器真空影響較大，若在夏季對(duì)凝汽器進(jìn)行單側(cè)在線清洗，很難維持汽輪機(jī)凝汽器真空，亦或汽輪機(jī)負(fù)荷非常低，這主要跟陽春地區(qū)氣候有關(guān)。

2實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中單側(cè)清洗的對(duì)策

2.1加強(qiáng)對(duì)1#汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，穩(wěn)定1#汽輪機(jī)汽耗比：今年三月份，車間制定了三臺(tái)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷分配方案，就是針對(duì)1#汽輪機(jī)汽耗比高指定的：先帶滿3#汽輪機(jī)的負(fù)荷到25MW，然后到2#汽輪機(jī)的負(fù)荷帶到25MW，其次再加1#汽輪機(jī)的負(fù)荷，目的是為了穩(wěn)定1#汽輪機(jī)的負(fù)荷在15MW-20MW，使其汽耗率維持在穩(wěn)定的狀態(tài)，在圖1就能明顯看到，三月份過后1#汽輪機(jī)汽耗比維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.2利用發(fā)電低谷時(shí)間段做凝汽器單側(cè)停水和負(fù)荷控制試驗(yàn)：2018年8月1日凌晨，利用發(fā)電負(fù)荷低谷時(shí)，對(duì)更換的冷凝器進(jìn)出口DN800蝶閥單側(cè)做停水嚴(yán)密性試驗(yàn)，以及通過對(duì)1#汽輪發(fā)電機(jī)主控室密切聯(lián)系，來探索單側(cè)停凝汽器冷卻水時(shí)的負(fù)荷控制。通過單側(cè)停水試驗(yàn)驗(yàn)證了更換的冷凝器進(jìn)出口DN800蝶閥符合在線清洗的條件，同時(shí)，單側(cè)停水時(shí)1#汽輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷可以維持在8MW，真空能達(dá)到-90kpa，使汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中單側(cè)清洗成為可能。

2.3在線單側(cè)清洗適宜在春季和冬季進(jìn)行：為了解決大氣溫度對(duì)汽輪機(jī)凝汽器在線單側(cè)清洗項(xiàng)目過程中對(duì)凝汽器真空的影響，經(jīng)查陽春市位于廣東省西南部，地理坐標(biāo)為北緯21°50′36″～22°41′01″，東經(jīng)111°16′27″～112°09′22″。春季平均氣溫22℃，夏季平均氣溫30℃，秋季平均氣溫28℃，冬季平均氣溫20℃。汽輪機(jī)凝汽器在線單側(cè)清洗項(xiàng)目不適應(yīng)在夏季和秋季實(shí)施，最好是在春季和冬季。盡管現(xiàn)在大氣氣候也會(huì)出現(xiàn)反常季節(jié)，但我們?cè)?018年夏季做的凝汽器單側(cè)停水和負(fù)荷控制試驗(yàn)，試驗(yàn)得出：在夏季，汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中單側(cè)停冷卻水，發(fā)電機(jī)負(fù)荷維持在8MW，真空能達(dá)到-90kpa，仍可滿足汽輪機(jī)凝汽器在線單側(cè)清洗。

3經(jīng)濟(jì)性分析

3.1物理清洗的經(jīng)濟(jì)性：由于1#汽輪機(jī)凝汽器從投產(chǎn)到現(xiàn)在未經(jīng)過系統(tǒng)的清洗，其凝汽器換熱管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，增多次申請(qǐng)停機(jī)化學(xué)清洗，由于清洗時(shí)間過長，生產(chǎn)緊張，只能通過每次短時(shí)間的停機(jī)對(duì)凝汽器內(nèi)較大的雜質(zhì)進(jìn)行清除，未能做到根本清洗結(jié)垢的目的。在2017年7月利用同步檢修時(shí)間對(duì)1#汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行了物理清洗，目的是清洗冷卻塔填料層碎料，增大冷卻水流量，改善換熱效果，使得凝汽器真空升高 1kpa，清洗前后的汽耗比降低了0.78 t/萬kw.h，1#汽輪發(fā)電機(jī)每天按照48萬kw.h，汽耗比按照50.10 t/萬kw.h，電費(fèi)按照0.50元/kw.h來計(jì)算，那么一天可創(chuàng)效=0.78 t/萬kw.h*48萬kw.h/50.10 t/萬kw.h*0.50元/kw.h=3736（元）。雖然物理清洗有一定的效果，但是凝汽器熱管內(nèi)結(jié)垢未能徹底清洗，效果時(shí)效短且不明顯。從下圖1可以看出，除開11月份大氣降溫對(duì)1#汽輪發(fā)電機(jī)汽耗比的影響外，物理清洗的效果只能維持三個(gè)月左右的時(shí)間，隨后恢復(fù)到原先狀態(tài)。

3.2汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中單側(cè)清洗的經(jīng)濟(jì)性：上面已經(jīng)分析過物理性清洗的經(jīng)濟(jì)性，若是實(shí)施汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中進(jìn)行單側(cè)清洗，那么將增加比停機(jī)清洗所產(chǎn)生的發(fā)電量的經(jīng)濟(jì)效益。汽輪機(jī)凝汽器共4900根換熱管，計(jì)劃單側(cè)清洗的時(shí)間為24小時(shí)，雙側(cè)清洗完需要48小時(shí)的 檢修時(shí)間。目前熱力車間三臺(tái)30MW汽輪機(jī)10月份每天的平均發(fā)電量162萬kw.h，若是在夏、秋季實(shí)施在線單側(cè)清洗，2#和3#汽輪機(jī)滿負(fù)荷（25MW）運(yùn)行，1#汽輪機(jī)在進(jìn)行單側(cè)清洗的過程中至少可以帶8MW的負(fù)荷，則夏、秋季實(shí)施在線單側(cè)清洗可多發(fā)電0.8萬/kw.h*48h=38.4萬/kw.h，多發(fā)的電可創(chuàng)效38.4萬/kw.h*0.5元=19.2（萬元）；若是在春、冬季實(shí)施在線單側(cè)清洗，2#和3#汽輪機(jī)滿負(fù)荷（25MW）運(yùn)行，1#汽輪機(jī)在進(jìn)行單側(cè)清洗的過程中至少可以帶10MW的負(fù)荷，則夏、秋季實(shí)施在線單側(cè)清洗可多發(fā)電1.0萬/kw.h*48h=48.0萬/kw.h，創(chuàng)效48.0萬/kw.h*0.5元=24.0（萬元），比夏季多創(chuàng)效4.8萬元。

由此可見，汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中單側(cè)清洗能夠適應(yīng)目前高產(chǎn)能的生產(chǎn)節(jié)奏，減少因停機(jī)清洗造成大量的煤氣放散。所以汽輪機(jī)凝汽器運(yùn)行過程中單側(cè)清洗是可行的、有效的方法，能夠?yàn)槠啺l(fā)電機(jī)長周期高效穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

作者簡介：

李孟想，1988，性別：男；民族：漢；學(xué)歷：本科；職務(wù)：汽輪機(jī)工程師