水冷式冷凝器胶球在线清洗效果及运行评估

樊双新，邵 军，韩志勇，王芳芳

（河南煤业化工集团中原大化公司，河南濮阳 457004）

水冷式冷凝器胶球在线清洗效果及运行评估

樊双新，邵 军，韩志勇，王芳芳

（河南煤业化工集团中原大化公司，河南濮阳 457004）

通过对水冷式冷凝器污垢热阻形成原因以及污垢热阻对冷凝器温度端差、真空度的影响的分析，提出胶球在线自动清洗法，其效果良好。

水冷式冷凝器；胶球在线清洗；污垢热阻；温度端差；真空度

0 引 言

凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的四个基本组成部分之一，凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的差别之一就是具有凝汽器。凝汽设备的工作性能，直接影响到整个汽轮机装置的功率、热效率和运行可靠性。冷凝器按照排汽凝结方式的不同，可以分为混合式冷凝器和表面式冷凝器。其中，混合式冷凝器的优点在于结构简单、制作成本低，而且这种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点是凝结水和不洁净的冷却水相混合，使凝结水的水质变坏，因此不能作为锅炉的给水，现代汽轮机装置中已经不采用混合式冷凝器。相反地，用水作为冷却工质的表面式冷凝器的传热系数比较高，而且能够保证冷凝器维持高的真空度和获得清洁的、几乎不含氧的且过冷度很小的凝结水，所谓过冷度就是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和冷凝水温度的差值。因此，表面式冷凝器是现代汽轮机装置中应用最广泛的凝汽器，我公司采用的是平卧型列管式水冷冷凝器07E001。

1 水冷式冷凝器运行中出现的问题及处理

1.1 运行中出现的问题及原因分析

2013年3月30日10时，随着循环水温度上升至26℃时，发现蒸汽透平01MT01和07MT01的真空度上涨较快，到11：00时真空度上升至0．03 MPa，而07E001在2013年2月份大修时刚刚清洗过，且针对蒸汽透平轴封汽的密封系统进行了全面的检查和维护保养。为保证整套装置的安全稳定运行，我们首先采取开辅助抽吸器的方法进行控制，并对真空系统导淋管线进行排查，看是否存在漏点，经确认，真空系统一切正常。同时，联系供水厂，要求采取措施降低循环水温度，避免真空系统进一步恶化。对循环水系统的各个换热器进行取样分析，发现换热器09E002A／B进出口循环水氨氮正常；换热器09E005进口循环水氨氮正常，但是出口氨氮含量为168 mg／L；07E001进出口循环水温差减小，且进出口氨氮含量严重超标，取样分析进出口氨含量均为120 mg／L，而正常运行时氨含量不超过2 mg／L。由于氨氮含量的大量增加，加剧了冷凝器铜管管束内壁的结垢速度，且冷凝器进出口温差显著减小，更加说明了冷凝器因结垢致使其换热效果明显下降。因此，我们对09E005进行在线堵漏，从源头上解决氨氮超标；对07E001采用胶球在线自动清洗，清除冷凝器内部的污泥与污垢，从而保证07E001的正常运行。

1.2 水冷式冷凝器胶球在线自动清洗原理简介

水冷式冷凝器胶球在线自动清洗装置（见图1）工作原理为，通过清洗泵将胶球送入列管式冷凝器管程中，循环水压力大约在0．4 MPa，清洗胶球依靠循环水压力随着循环水在冷凝器管内流动，通过胶球与冷凝器管壁间的相互摩擦来清洗掉冷凝器管壁上的沉积物。在冷凝器出口端利用胶球收球器回收胶球，胶球的回收是通过收集装置的驱动机构来实现的（见图2），利用驱动机构带动循环水管道内部收球网形状的改变，形成正“八”字或者倒“八”字形，以达到收集胶球的目的。然后，再将回收的胶球送至清洗泵，由清洗泵将胶球再次送至循环水入口处，这样就形成一个清洗循环。我公司采用特殊的清洗泵来实现胶球在线清洗，由于循环过程是自动的、毋需停车，时间间隔短，沉积物在形成初期就被擦掉，使管壁永保洁净，始终保持冷凝器的换热效率处于最佳状态，克服由于污垢的产生而引起冷凝器换热效率的下降，从而降低蒸汽消耗，提高汽轮机的工作效率。

图1 水冷式冷凝器胶球在线自动清洗装置示意

1.3 污垢热阻对冷凝器真空度的影响分析

冷凝器传热系数的大小对冷凝器温度端差、对冷凝器的工作过程有很大的影响。冷凝器的工作过程基本上是蒸汽空气混合物沿着冷却管束流动时产生凝结水而放热的过程。热量由蒸汽向冷却水的传递过程经历了三个阶段，包括蒸汽空气混合物向冷却水管壁的传热、管壁本身的传热和管壁向冷却水的传热。因此，冷凝器传热过程中的热阻是由三部分组成的，即水侧的放热热阻、管壁的热阻以及汽侧的放热热阻。由于冷却水所走的管程结垢，增加了水侧的热阻值，致使冷凝器的传热系数降低，冷凝器温度端差也将会明显减小。冷凝器温度端差的减小，必定会影响到冷凝器的换热效果，而冷凝器换热效果的好坏直接影响到蒸汽透平系统的真空度，进而影响到蒸汽透平对蒸汽的消耗以及凝汽式汽轮机的工作性能。

图2 胶球收集装置示意

正常生产时，汽轮机排放的低压蒸汽与循环水在冷凝器中进行热交换，低压蒸汽被循环水冷却至饱和温度以下，进而形成冷凝液排出。这一热交换过程中冷凝器的对数平均温差Δt我们可以近似地认为是冷凝器端差Δt2与冷却水进出口温差Δt3一半之和；即此时我们可以认为进入冷凝器的循环水进出口温度为定值，则冷凝器的换热效果就只与冷凝器端差的变化量相关。冷凝器端差的计算公式如下：

由冷凝器端差计算公式可知，冷凝器的换热量Q、换热面积S、设计传热系数Kf和冷却水的进出口温差Δt3都是一定的，则影响冷凝器端差Δt的主要因素就是循环水侧的污垢热阻Rf，所以，我们可以说污垢热阻的大小直接影响到冷凝器的换热效果。

对于凝汽式汽轮机的凝汽器而言，其冷凝效果的好坏直接影响到系统的真空度。当排汽凝结成水后，体积就大大缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。凝汽式汽轮机凝汽器真空度升高，不仅增加了汽轮机的蒸汽消耗及机组出力，而且降低了汽轮机的工作性能。07E001在线胶球自动清洗除垢后，凝汽器的真空度显著下降，由最高时的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，蒸汽透平消耗每小时降低了近5 t，每天能够降耗增效2．5万元左右，有利于实现集团公司制定的“节能减耗、争创利润、扭亏转盈”的生产目标；由此，还增加了压缩机的使用寿命，提高了设备的整体性能，实现了设备的安稳长满优运行。

2 结束语

胶球在线自动清洗法，是凝汽式汽轮机凝汽器的一种快捷、简便的清洗方式。胶球在线自动清洗后，凝汽器的真空度显著下降，蒸汽透平的蒸汽消耗明显降低，其工作性能也得到了提高，这不仅保证了蒸汽透平的长期、稳定、高效运行，而且达到了节能降耗的目的。这种清洗方法在化工生产中具有重要的应用价值。

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

樊双新（1986－），男，河南荥阳人，助理工程师，主要从事化工操作。