（中电投电力工程有限公司 上海 200233）
摘要：在火力发电厂机组运行过程中，凝汽器冷却水管很容易出现结垢现象，影响机组循环效率和经济效益的同时，也存在安全隐患。目前火电厂比较常用的凝汽器清洗方案有胶球清洗、高压水射流清洗、化学清洗等，这些方案各具优势和劣势。凝汽器在线清洗机器人技术实现了凝汽器冷却管的逐根清洗和智能运行，不仅消除机组运行安全隐患，经济效益优势明显，还具有节能减排、低碳环保等社会效益，且国内的火电机组的实践应用验证了其优势和可行性，所以凝汽器在线清洗机器人技术值得推广。
关键词：凝汽器；清洗技术；在线清洗机器人
（一）引言
对于冷却方式为湿冷的火力发电厂，除了三大主机，冷端关键设备凝汽器就是最重要的设备之一。机组运行时，由于凝汽器冷却水不够洁净、换热时伴随化学反应等原因，冷却水管很容易结垢。污垢的存在不仅致使凝汽器冷却水管换热效率降低，进而影响机组的循环效率和经济效益，还会引发冷却管堵塞、管壁腐蚀穿孔等一系列危害，破坏机组安全运行。因此，火电厂必须保证凝汽器冷却管的高度清洁，而提高冷却管的清洁系数和传热效果可以通过清洗凝汽器来实现。
（二）常用清洗技术方案
目前电厂最常用的凝汽器清洗方式有离线清洗和在线清洗。
离线清洗是用高压水射流对凝汽器冷却管物理清洗，一般用30MPa的高压水对冷却铜管冲洗，不仅能够有效清除冷却管上的粘污和硬垢，还不会对冷却管造成任何损伤。但是高压水射流清洗方案需要停机才能进行，增加了昂贵的启动和停机费用，浪费了机组正常运行发电产生的经济效益。此外，高压水射流清洗需要大量的高压水，造成水资源的极大浪费，且常常要结合人工清洗，增加了人工成本。
在线清洗主要有胶球清洗和化学清洗两种，前者是向冷却水循环管路中投放胶球，胶球在凝汽器冷却管中与管壁发生物理摩擦实现凝汽器的清洁；后者是将盐酸等化学制剂加到冷却水循环管路中，通过与污垢发生化学反应实现凝汽器清洁。胶球清洗方案存在一些弊端，运行过程易出现胶球堵塞冷却管、胶球回收率低等现象，需要不断补充胶球，增加运行成本；胶球与冷却管壁的物理摩擦不能有效清除化学反应生成的析晶污垢，无法从根本上解决水垢问题及其危害，需要定期离线清洗来确保机组安全运行。化学清洗方案的效果相对比较理想，但是化学制剂的用量很难把握控制，用量过少难以彻底清除污垢，达不到预期效果，用量过多则容易导致冷却管的腐蚀泄露；且化学清洗会产生有毒有害液体，这些液体必须引入专门的设备进行集中处理，清洗成本大幅增加。各清洗方案详情见下表：
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（三）凝汽器在线清洗机器人
凝汽器在线清洗机器人将水下密封技术、机器人技术、高压水射流技术综合起来，实现凝汽器冷却管逐根清洗和智能运行。凝汽器在线清洗机器人主要包括清洗机系统、机械定位系统、控制系统三个部分。机器人操作员通过控制系统发出指令，机械臂带动喷头夹具对准需要清洗的冷却管，高压水泵接受指令开始工作，绞盘开始放管，喷头在高压水的反冲力下前行并实现清洗。机器人用高压水冲洗冷却管时，高压水既有清洗作用，又能提供喷头向前运动的推进力。凝汽器在线清洗机器人工作时喷射高压水射流的方向与冷却管壁呈一定夹角，以保证射流的冲击力能迫使管壁污垢迅速脱落，被冷却水流带走，同时又不会破坏凝汽器冷却管。
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清洗机器人系统（直角坐标型）示意图
凝汽器在线清洗机器人技术集合了人工清洗和在线清洗的优点，可以时刻保持凝汽器冷却管的清洁，对于节能减排、降本增效具有重大的意义。与其他清洗方案相比，凝汽器在线清洗机器人有很多优势：
（1）凝汽器在线清洗机器人清除冷却管污垢更加彻底，且能够实时在线运行，保持凝汽器无垢高效工作。尤其在夏季环境温度和循环水温度高的情况下，可有效提高凝汽器传热系数，降低传热端差从而降低汽轮机的排汽温度和压力，提高真空度，提升汽轮机组的循环效率从而降低煤耗，增加机组发电量，是一种有效的机组冷端节能措施，具有可观的经济效益。
（2）常规清洗方式需要不间断的费用投入，而凝汽器在线清洗机器人为一次投入，长久受益。无需消耗大量人力，降低人工操作成本，提高员工满意度。
（3）清洗方式为简单智能的物理清洗方式，不会对凝汽器造成损伤，有效保护设备，延长使用寿命。
（4）彻底消除由于结垢带来的机组安全运行隐患。
（5）清洁无污染，对循环水和周围环境均无害，绿色低碳。
（四）实例验证
国内某330MW燃煤发电供热机组，原来机组凝汽器采用胶球清洗方案，将胶球清洗装置改装成在线清洗机器人后，凝汽器冷却管清洁系数平均提高0.221，传热系数平均提高812W/（m2•K），凝汽器端差平均降低2.31℃，凝汽器压力平均降低0.71kPa，发电煤耗平均降低1.4g/kWh。目前凝汽器在线清洗机器人已应用于华电、大唐、国电、协鑫等电力集团，机组容量涵盖600MW、300MW、150MW等。大量实践应用均证明其清洁效果良好，有效降低煤耗，能为企业创造更多的经济效益。
（五）结语
凝汽器在线清洗机器人为火力发电厂提供了一种简单有效的凝汽器清洗方式，弥补原有清洗方式的不足，是一种很有效的机组冷端节能措施，可以在很大程度上提高汽轮机的循环热效率，具有可观的经济效益、社会效益，对解决凝汽器水垢清洗问题有很强的现实意义，值得推广应用。
参考文献：
[1] 徐萌.火电厂凝汽器冷却水管结垢的危害及机器人清洗技术应用.低碳世界[J]，2016（10）：61-62.
[2] 蒋寻寒，许昊煜.凝汽器清洗技术及发展探讨.江苏科技信息[J]，2017（14）：54-55.
[3] 张武志.凝汽器在线机器人清洗技术应用的性能试验研究.发电与空调[J]，2017（3）：47-50.
论文作者:董小改,崔男寿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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