空冷凝汽器散熱設備自動清洗系統(tǒng),，我公司自主研發(fā)的冷島自動沖洗系統(tǒng),、在原沖洗系統(tǒng)的基礎上進行優(yōu)化改造，采取更加可靠的機械傳動技術，增強系統(tǒng)運動機構驅動能力，并結合現(xiàn)代控制技術，實現(xiàn)對散熱器自動清洗，提高沖洗效率和效果，增強散熱器的熱交換效果,，提高發(fā)電機組效率、降低煤耗,。

空冷凝汽器散熱設備自動清洗系統(tǒng)

一 空冷凝汽器散熱設備自動清洗系統(tǒng)概述

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,，大容量高參數(shù)汽輪發(fā)電機組不斷增加，這不僅需要消耗大量的一次能源,，同時也消耗大量的水資源,，而水資源緊張是目前*面臨的一大難題，對于我國尤其如此,。

由于空冷機組比濕冷機組可節(jié)省水資源約65%左右,，因此，我國在第10個五年計劃期間,，明確提出大力發(fā)展空冷機組尤其是300MW和600MW機組,。
    但是經(jīng)過實際運行，空冷機組慢慢的顯示出一些不足和問題,，其中一點就是由于空冷島長時間在露天中運行,，空氣中的細沙灰塵等雜物沉積在散熱片上，空冷島散熱片表面出現(xiàn)的積灰,、積垢,、雜物，一方面會減少空氣通道的面積,，另一方面也加大了散熱器的傳熱熱阻,，大大降低了散熱器的熱交換能力,，造成凝汽器真空增加，機組效率降低,，并且散熱片上的污垢還會造成金屬的垢下腐蝕,，縮短散熱器的使用壽命。因此,，空冷島散熱器結垢后必須及時清洗,。

二 空冷設備清洗的經(jīng)濟性分析

以2*600MW發(fā)電機組為例，暫且定義其機組編號為#1#2,，假設其從投產(chǎn)以來,，從未進行過*的內(nèi)外側高壓沖洗。而空冷翅片,、管束是機組排氣和冷源空氣進行熱交換的主要設備，氣傳熱性能直接影響到機組的熱經(jīng)濟性,。600MW的機組空冷凝汽器面積多達1287608㎡,，折算為2.146㎡/kWh，若翅片上出現(xiàn)灰度高或者部分換熱管束被贓物所覆蓋,，則換熱率會更低,。

以多個空冷塔、空冷島現(xiàn)場勘察匯總得出,，約有20—30%左右的管束被積灰或贓物覆蓋,，不能夠有效地通過冷卻風，從而影響了熱交換律,。其熱交換系數(shù)大打折扣,，經(jīng)儀器探測數(shù)據(jù)反應，約為原來的75%—80%,。故而,，整個空冷島的散熱面積則變?yōu)?287608×（1-0.2～0.3）×（0.75～0.8）=824069㎡。翅化比約為81.5（原本為96.1）,，空氣冷凝器化熱比率受影響,，則會影響汽輪機排氣壓力背壓逐漸增加，每增加1 KPa背壓,，影響耗煤為1.5～2g/kWh,，所以進行合理的高壓沖洗，是十分必要的,。一般沖洗時間建議在5—10月是適合時間,，一般沖洗方案都會遵循先內(nèi)后外，先上后下的原則,。

經(jīng)過對空冷換熱原理的推演和對大規(guī)模運行數(shù)據(jù)的回歸分析,，提出了空冷凝汽器潔凈度系數(shù)CF概念,，并得到了600MW空冷機組潔凈度計算公式：

CF={0.00076ERP×（600-W）/600×0.09369+0.99622}×{W×（54-16）/600（t_1×1-t₀）}

公式中  CF—空冷凝汽器潔凈度系數(shù)

        W—600MW機組實際負荷，MW,。

        t_0——空冷凝汽器入口溫度,，℃。

            t_1×1—空冷凝汽器出口溫度℃,。

CF值越接近1,，則說明空冷凝汽器運行狀態(tài)越接近設計工況，空冷凝汽器投產(chǎn)初期,，CF值約在0.95～1之間,。

空冷凝汽器高壓沖洗后，潔凈度系數(shù)對比

項目	#1機組	#2機組	外側沖洗次數(shù)	內(nèi)側沖洗次數(shù)
沖洗前CF	0.74	0.75	3	1
沖洗后CF	0.91	0.93	4	2

這表明機組正常運行時,，空冷凝汽器的潔凈系數(shù)要保持在0.8以上,，當空冷凝汽器潔凈度低于0.8時，就應該安排進行沖洗,，一次合格的沖洗,，潔凈度系數(shù)應該提高0.1以上。

下圖為空冷凝汽器沖洗前后,，機組運行背壓對比情況,。

 

沖洗前背壓情況

沖洗后背壓情況

空冷島未進行沖洗前高壓水機組情況447.2MW，背壓為21.77KP,，環(huán)境溫度為23.7℃,。高壓沖洗后機組運行情況，平均負荷為399.8MW,，背壓為15.627KP,，環(huán)境溫度為23.8℃。環(huán)境溫度不變的情況下,，沖洗前后被壓降低了4.21KP,。

根據(jù)數(shù)據(jù)可計算出每次有效清洗，均能降低1—2kP的背壓,，整個沖洗過程用水量為10723t,。若單機月負荷率按70%計算，月發(fā)電量3億kWh,，節(jié)約標煤2147t,，按照煤單價700/t計算，則節(jié)約燃料成本322.36萬元/月,，空冷軸風機每月減少耗電量為164.1kWh,，按照上網(wǎng)電價0.325元/kwh，全年節(jié)省成本約為640萬元,。

空冷沖洗所用除鹽水量10723t,，按照水價4元/t,，則用水費用約在4.3萬，其他費用按照103.6萬計算（設備折舊,、電費,、人工），而綜合得出,，全年節(jié)約4316.82萬元,。

清洗建議：

（1）空冷設備清洗盡量利用停機期間，避免帶帶負荷熱態(tài)清洗,，減少灰塵冷熱結垢而產(chǎn)生二次污染,，影響清洗后的熱交換能力。

（2）每一次*沖洗,，內(nèi)外沖洗次數(shù)在5-6次即可,，過多的沖洗容易降低空冷設備使用壽命。

• 沖洗用水盡量使用除鹽水,，提高清晰效果的同時,，也有利于沖洗設備的維護。

三  目前的解決方案及其缺點：

目前火力發(fā)電廠空冷島散熱器沖洗工作主要依賴人工完成,，沖洗效率低下,、效果較差,。主要存在以下幾點缺點：

1,、對于一臺600MW空冷機組，翅片管總散熱面積約為170萬㎡,，由于空冷設備的空冷凝汽器面積非常大,，并且都在高空，所以人工清洗的時候,，需要長期高空作業(yè),，這樣情況下不但難以完成設備的*清洗，浪費了大量的水資源,，而且還會加大工作人員的人身危險性,。

2、人工清洗很難做到均勻清洗,，特別是在長期工作的情況下,，容易造成局部重復清洗和局部漏洗的情況，可控性低,。

3,、采用高壓清水進行清洗，很難去除空冷設備上的塵垢,，致使清晰不*,，影響熱交換,。

4、空冷島的作用決定了空冷島上部溫度較高,，一般在60-70℃以上,，加上風機的運行，人員很難在空冷島上長時間作業(yè),，一般十幾分鐘就會汗流浹背,，硬性作業(yè)則易發(fā)生人身安全事故，導則工作效率低下,，施工風險增大,。
四、解決方案

由以上論述可以看出,，空冷設備的確是為火力發(fā)電站,，提供了節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，但也帶來了相應的問題,。而空冷設備清洗也的確可以節(jié)約能源和成本,，但也存在著相應的難度，那么究竟該如何解決空冷設備的清洗問題呢,？

為解決該問題,，我公司成功研制了空冷島自動沖洗系統(tǒng)，該系統(tǒng)在原沖洗系統(tǒng)的基礎上進行優(yōu)化改造,，采取更加可靠的機械傳動技術,，增強系統(tǒng)運動機構驅動能力，并結合現(xiàn)代控制技術,，實現(xiàn)對散熱器自動清洗,，提高沖洗效率和效果，增強散熱器的熱交換效果,，提高發(fā)電機組效率,、降低煤耗。

1,、系統(tǒng)特點: 
　　 沖洗實現(xiàn)自動化,，*緩解了工作人員高強度的工作情況；
　　 上導軌平行加裝齒輪齒條驅動系統(tǒng),，運行平穩(wěn),，驅動力大，能輕松拖動沖洗水管,，*避免沖洗滑梯卡死現(xiàn)象,，*避免皮帶老化疲勞受損帶來的頻繁斷裂情況；
　　 一個機組支持同時四面沖洗，極大地提高了沖洗效率,；
　　 上下12個萊克勒特制噴嘴,，沖洗*，一次沖洗寬度高達70CM,；
　　 *性解決方案,，系統(tǒng)后期運行維護成本極低；
　　 結構設計合理,，避免了其它沖洗方案的各種困難,；
　　 系統(tǒng)健壯，配置各種檢測傳感器,，有軟件糾錯能力,，避免意外造成系統(tǒng)損壞；

2,、產(chǎn)品系統(tǒng)結構圖: 
 

3,、系統(tǒng)構成: 
　　 高壓水泵裝置及其電機
　　 管路系統(tǒng)
　　 沖洗滑梯（含水平驅動機構）
　　 沖洗小車（含上下行走裝置）
　　 上下導軌及齒條機構
　　 控制系統(tǒng)

4、系統(tǒng)功能: 
　　 實現(xiàn)每一面散熱器全自動沖洗
　　 沖洗噴頭在滑梯上完成一個沖洗循環(huán)后,，滑梯自動往前行進70CM,；
　　 兩種滑梯行走控制方式：自動控制/手動控制
　　 滑梯行進到通道兩端時系統(tǒng)自動切斷電源結束本次沖洗
　　 當發(fā)生堵轉時系統(tǒng)報警并停止驅動
　　 實現(xiàn)操作人員遠程監(jiān)控交互式操作
　　 兩臺機組沖洗系統(tǒng)可互為備用，支持同時4面沖洗

5,、系統(tǒng)參數(shù): 
　　 工作空氣溫度：-20℃～+80℃ 海拔高度：≦4000米 相對濕度：≦95% 戶外設備防護等級：IP55,，防銹，防腐蝕 工作電壓：AC180V～AC250V,50Hz 輸入功率：單通道小于1Kw 額定工作壓力：6～12Mpa（無級可調(diào)） 額定流量：133~316 L/min可調(diào) 沖洗介質(zhì)：除鹽水 單面沖洗速度：8米/小時

6,、部件介紹:
 高壓沖洗水泵

　 技術參數(shù)：
　　　水泵形式： 多級離心泵
　　　水泵流量： 30噸/小時
　　　水泵揚程： 6MPa
　　　電機功率： 110KW
　　　電機轉速： 2950rpm
 沖洗滑梯（含齒輪齒條水平驅動機構）

沖洗平臺全圖 

 齒輪齒條水平驅動機構 
　　技術參數(shù)
　　　沖洗滑梯水平行走驅動
　　　過載檢測報警及保護
　　　行程限位檢測報警及保護
　　　滑梯卡住及變形過大檢測報警及保護
 沖洗小車（含上下行走裝置）

 

噴嘴及托架結構圖 

 

 沖洗小車 
　 技術參數(shù)
　　　噴嘴組件上下行走驅動,；
　　　12個德國萊克勒噴嘴進行扇形噴射沖洗；
　　　行程限位檢測及切換行走方向,；
　　　過載檢測報警保護,。

便攜式程控箱 

　 技術參數(shù)
　　　沖洗滑梯左右行走邏輯控制及功率輸出,；
　　　噴嘴組件及托架上下行走邏輯控制及功率輸出,；
　　　上下行走、左右行走速度和方向設置,；
　　　沖洗水泵啟?？刂疲?/span>
　　　人機交互界面實現(xiàn),；
　　　系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示
 導軌機構

 

 

       導軌結構 
　　齒條只是水平行走機構的驅動導軌,，不參與沖洗滑梯的承重；
　　齒條與滑梯上導軌平行布置,。
管道及閥門
　　1）不銹鋼管道
　　包括水泵入口管道,，水泵出口管道及上水母管、橫向母管、各分管組成,，管道的材質(zhì)一律為不銹鋼,，耐壓達15MPa； 
　　2）橡膠軟管
　　每個機組配備2組橡膠高壓水管,，采用意大利AF高壓水管,，45米DN32橡膠管+10米DN25橡膠管；
　　耐壓達15MPa,；
　　3）閥門
　　快換接頭：西班牙FAST
　　其它閥門采用不銹鋼材質(zhì)的國內(nèi)產(chǎn)品,。
7、系統(tǒng)性能參數(shù)表:

序號	名稱	單位	數(shù)     據(jù)
1	制造廠		北京鴻鷗成運儀器設備有限責任公司
2	設備型號		BRJZ-ZD2000
3	KKS-代碼		XXX發(fā)電有限責任公司
4	噴嘴型號		2507
5	噴嘴廠家		德國萊克勒
6	噴嘴出口壓力	Bar	5MPa
7	單噴嘴流量	m3/h	0.68
8	水泵型號		D325-50
9	水泵形式		多級
10	水泵廠家		國內(nèi)*
11	效率		90%
12	沖洗水泵流量	m3/h	30
13	沖洗水泵壓力	Bar	60
14	沖洗水泵功率	kw	110
15	轉速		2950
16	重量		2.5T（含電機,、基座）
17	便攜式控制箱PLC廠家		西門子/智源電氣
18	水平移動裝置形式		電機齒輪齒條驅動
19	水平移動裝置功率	Kw	250W
20	水平移動速度	m/s	0~0.1
21	垂直移動裝置形式		齒輪齒形皮帶
22	垂直移動裝置功率	Kw	250W
23	垂直移動速度	m/s	0~0.1
24	單側沖洗時間	h	10
25	每年需沖洗次數(shù)		6次
26	配套電動機		（Y280S-4）
27	功率		110KW
28	軸功率		85KW
29	電壓		380v
30	效率		92%
31	轉速		2950RPM
32	重量		562KG

五,、清洗效果

就目前已使用的項目來看，空冷島散熱片沖洗完成后,，表面潔凈無雜物,，基本露出金屬光澤，目視散熱片通透,，且散熱片結合部位接縫嚴密,，無腐蝕現(xiàn)象，散熱片已基本達到清洗質(zhì)量要求,，清洗效果明顯好于單純高壓水清洗,，機組運行都很正常。

六,、注意事項：

1,、清洗前做好與主控室的通訊聯(lián)絡工作。 

2,、聯(lián)接好清洗裝置的水路,，打開所有管道的閥門。 

3,、聯(lián)接好清洗控制的電氣連線,，檢查插座箱到控制箱的電源線與水泵調(diào)速的電纜無異常，并合起插座箱上的漏電保護器,。 

4,、檢查控制箱內(nèi)的電源空開應合上，按動（啟動）按鈕,，按動清洗架按鈕盒,，操作清洗小車上行、下行應正常,。 

5,、啟動調(diào)速水泵，緩慢調(diào)整水壓電位器，觀察壓力表,，調(diào)整壓力至99MPA左右,。負荷要求，可操作清洗小車上下工作清洗,。 

6,、清洗工作結束后，將調(diào)速水泵水壓電位器歸零,，停運調(diào)速水泵,，清洗小車在下限位，才可關閉電源,，退出工作,。 

7、環(huán)境溫度較高,，各值長注意安排人員調(diào)配工作,，做好值際人員高溫消暑工作。 

8,、沖洗完畢,，將控制電纜線、高壓水管按規(guī)定要求盤好,，以方便下次使用,。

七、結束語
    隨著水資源的越來越緊張,，空冷發(fā)電機組也會越來越多,，空冷島清洗市場相應的也會越來越大，選擇一種合適的空冷島清洗方式,，對企業(yè)的發(fā)展至關重要,。本文所述的空冷島散熱片高壓水射流清洗的方法，無論清洗質(zhì)量,、清洗成本,，還是施工安全，都是非常理想的,，必將為越來越多的企業(yè)所選用,，從而為空冷發(fā)電機組的發(fā)展做出積極貢獻,。

關鍵詞：/空冷設備清洗系統(tǒng)/空冷島溫度場在線監(jiān)測系統(tǒng)/