（国电荥阳煤电一体化有限公司 河南荥阳 450199）
摘要：针对河南某电厂凝汽器存在的结垢沉积问题，介绍了新型技术——凝汽器清洁保持节能系统技术的适用性，通过实际应用和试验，验证了凝汽器清洁度提高带来了机组性能的提升，为冷端设备节能新技术的应用和推广提供了宝贵的经验。
关键词：凝汽器 清洁保持 应用
Abstract ：This paper introduces the problem of sediment deposition in a condenser in Henan province, and introduces the applicability of the new technology condensers. Verified by actual application and test, the condenser cleanliness improve unit performance of ascension, as the cold end equipment application and popularization of energy saving new technology provides the valuable experience.
Keywords: The condenser Clean-keeping Application
1 概况
河南郑州某电厂#1机组汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的630MW超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。配套凝汽器为东方汽轮机有限公司生产的双背压、双壳体、双汽室、八水室、表面式凝汽器，型号为N-36000。
凝汽器冷却水系统采用闭式系统，水源为市政中水及黄河水，主要使用市政中水。检修中发现凝汽器换热管内部有积存泥垢，部分管口被漂浮物堵塞。由于循环水流速低，尤其是冬季单泵运行时，一些杂物容易集聚进口，增加凝汽器水阻和泥沙聚集，而原有的胶球收球网易卡涩漏球，收球率偏低，原有的胶球清洗系统长期存在清洗效果差、维护费用高等问题，一个冬季过后，管内生物粘泥产生沉积难以除去，检修时人工高压水冲洗前期效果很好，但长时间运行后，换热管清洁度逐渐下降，因此，人工清洗只能短期解决凝汽器清洁度问题。见图1、图2。
图1 凝汽器进水室生物粘泥和杂物 图2 凝汽器进水室管口的泥垢
换热管结垢不仅造成凝汽器清洁度降低，冷却效率下降，汽轮机冷端损失增加，循环水运行水阻增大，循泵电耗增加；而且，长时间结垢还会造成换热管内壁发生生物电化学腐蚀，导致换热管穿孔泄漏，使用寿命缩短。一旦凝汽器冷却水漏入凝结水，将污染整个汽水系统，炉侧造成锅炉结垢和燃烧效率下降，严重时导致锅炉爆管事故；机侧则导致通流部分结垢，监视段压力升高，机效下降；配汽机构结垢，将造成汽门卡涩，存在超速的隐患。原有的胶球系统虽能正常投运，但是运行效果一般，收球率也是忽高忽低，影响机组真空，为此通过多方研究与探讨均未得到良好解决。因此，为提高并保持凝汽器换热管清洁，电厂决定在#1机凝汽器安装凝汽器清洁保持节能系统装置，以提高凝汽器换热效率和机组安全性。
2 凝汽器清洁保持节能系统
凝汽器清洁保持节能系统技术是近几年国内推出的较为成熟的新型智能化清洗技术，它能在不停机的情况下定期实时自动有效清洁凝汽器冷却管内壁，改善汽轮机凝汽器冷却管的换热效率，提高机组性能，进而达到节约能源的效果。它不仅能长期保持95%以上的收球率，而且，能确保凝汽器所有的冷却管都能得到清洗，使凝汽器时刻保持最佳的清洁状况，彻底免除停机人工清洗。
该系统对进入凝汽器内部的循环冷却水首先进行预处理，给凝汽器管束的清洁创造有利条件。其次依靠动力装置，在智能控制程序的控制下，间歇地将清洁球瞬间同时一次性发射入凝汽器的入口，对凝汽器所有的冷却管进行擦拭清洗，清洗后的胶球由回收装置收回。一次工作循环的时间仅持续大约5～10分钟，根据循环水水质、季节气候等条件因素,每隔30～90分钟运行一个工作循环，全天间歇运行16～48次,清洗效果佳，保持凝汽器长期清洁高效运行。
该系统具有以下几个方面的特点：
1）前置循环水预处理器。对进入凝汽器的冷却水进行适时处理，使水中的钙镁离子尽快析出，为胶球适时清洁清洗创造最有利的条件。
2）装球数1:1，能对凝汽器所有冷却管进行清洗。每侧装球7500个，是传统装球数（1050）的七倍多。安装有发球动力装置，不会增加循环水阻，确保循环水流量。
3）收球率长期保持在95%以上。收球系统采用锥形滤网，能有效地解决传统的收球网存在的漏球、跑球、卡球等问题，回收装置的旋转钢刷，能有效地将锥形滤网上附着的杂物及时清除，且水阻小于300mm水柱，收球率长期在95%以上。
4）长期保持凝汽器管束的清洁。系统由于装球数量是按照管束的1:1配比，能保证绝大多数凝汽器管束得到有效的清洗。同时二次发球装置，有效的解决了凝汽器高压侧清洗效果不佳的问题，能长期保持整个凝汽器冷却管束的清洁。
5）系统运行维护费用低。系统使用以来不但清洗效果好，而且，清洗的效率也很高，在保持凝汽器最佳的清洁状况的同时，能耗也很低，大约只有传统胶球清洗装置的1/10～1/5，运行费用极低。
6）准确的计数装置。计数准确率在98%，降低工作的劳动强度，提高工作效率。
7）智能化控制技术。能实现自动或手动运行，具有远程控制和监视功能，手机在线监测设备的运行状况，方便实时了解设备运行状况。
凝汽器清洁保持节能系统改造效果图 见图3、4、5、6
3运行数据分析
为确认改造效果，由河南省电科院对该厂改造前后进行性能试验并对比，如下：
改造前数据：
1）改造前凝汽器在600M负荷时，凝汽器循环水进水温度为30.2℃，循环水流量为57605t/h的条件下，循环水温升为9.3℃，低压缸排汽压力为8.482kPa，修正至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，循环水温升为8.5℃，凝汽器端差为3.4℃，低压缸排汽压力为4.744kPa。
2）改造前凝汽器在430M负荷时，凝汽器循环水进水温度为28.9℃，循环水流量为57946t/h的条件下，循环水温升为7.0℃，低压缸排汽压力为6.881Pa，修正至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，循环水温升为6.4℃，凝汽器端差为3.1℃，低压缸排汽压力为4.120kPa。
3）改造前凝汽器在350M负荷时，凝汽器循环水进水温度为29.5℃，循环水流量为57957t/h的条件下，循环水温升为5.8℃，低压缸排汽压力为6.491kPa，修正至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，循环水温升为5.3℃，凝汽器端差为2.5℃，低压缸排汽压力为3.747kPa。
改造后数据：
1）改造后凝汽器在600M负荷时，凝汽器循环水进水温度为31.1℃，循环水流量为59567t/h的条件下，循环水温升为8.9℃，低压缸排汽压力为8.873kPa，修正至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，循环水温升为8.4℃，凝汽器端差为1.8℃，低压缸排汽压力为4.302kPa。
2）改造后凝汽器在460M负荷时，凝汽器循环水进水温度为28.8℃，循环水流量为59639t/h的条件下，循环水温升为7.6℃，低压缸排汽压力为6.557kPa，修正至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，循环水温升为7.2℃，凝汽器端差为1.6℃，低压缸排汽压力为3.955kPa。
3）改造后凝汽器在320M负荷时，凝汽器循环水进水温度为28.5℃，循环水流量为60312t/h的条件下，循环水温升为5.8℃，低压缸排汽压力为5.722kPa，修正至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，循环水温升为5.6℃，凝汽器端差为1.1℃，低压缸排汽压力为3.506kPa。
表1 改造前主要试验结果汇总表
表2 改造后主要试验结果汇总表
4现场检查分析
为了进一步验证上述数据和指标，2016年9月，#1机组检修。至此，凝汽器清洁保持节能系统已经运行10个多月的时间，电厂利用停机机会检查了凝汽器水室设备和清洗效果，见图7。与机组检修前的照片（图1、2）对照，无论是进水侧管口还是出水侧管口，凝汽器清洁如新，换热管内清洁度明显提高。也就是说：#1机组在安装运行凝汽器清洁保持节能系统投运以来，凝汽器清洁度始终保持在较高水平，直观地印证了上述数据的准确性，证明了凝汽器清洁保持节能系统对机组真空的提高和保持具有良好的作用。
本次停机，同时对凝汽器清洁保持节能系统进行了全面方位的检查，未发现系统有任何的损坏现象，这充分说明了凝汽器清洁保持节能系统运行可靠，现有的设定安全合理。
图7 凝汽器清洁保持节能系统投运后打开照片
5结论
该电厂#1机组胶球清洗系统改造后凝汽器清洁系数平均值为0.953，改造前凝汽器清洁系数平均值为0.653，比改造前提高0.3，已经达到并超过了清洁系数设计值0.85。
在统一修正到至设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h时，机组负荷为600MW时，胶球清洗系统改造后凝汽器端差为1.8℃，改造前端差平均值为3.4℃，比改造前降低了1.6℃。
改造后凝汽器在设计循环水温20℃、设计循环水流量63000t/h、以改造后600MW负荷工况时凝汽器热负荷617568kW为同一基准，改造后试验修正后凝汽器压力为4.302kPa。改造后凝汽器压力比改造前降低了0.463 kPa，凝汽器真空度提高。
为比较胶球清洗系统改造前后的经济性，以制造厂提供的汽轮机排汽压力与机组热耗率曲线为依据。改造后凝汽器清洁系数的提高使机组在负荷为600MW、凝汽器热负荷为617568kW时，热耗率下降，供电煤耗率下降。平均煤耗降低了1.3g/kWh。其中计算锅炉效率采用发电公司提供的2016年#1机组的平均锅炉效率91.1%、热耗率、厂用电率采用修后试验结果，管道效率采用设计值99%。
综述，安装凝汽器清洁保持节能系统，机组运行无论是真空还是端差均有显著的改善，凝汽器的清洁度提升明显且长期保持良好的状态，进而说明该系统具有明显的节能效果。
凝汽器清洁保持节能系统技术不仅可在沿江、沿海开式冷却机组能应用，而且随着城市中水和工业中水的综合利用，凝汽器结垢问题愈加突出，该技术对闭式机组的应用也很具有良好的推广价值。
参考文献：
1、安枫，《浅谈汽轮机之凝汽器节能优化》，科学论坛，2014
2、华中工学院，《汽轮机原理》
3、河南恩湃高科集团有限公司，《#1机组热力性能试验报告》
作者简介：窦文杰、1971年生、国电荥阳煤电一体化有限公司、工程师、从事设备检修工作、
论文作者:窦文杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/19
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