板式冷卻器的在線清洗技術

郝陽陽

(商丘裕東發(fā)電有限責任公司， 河南 永城市 476600)

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板式冷卻器的在線清洗技術

郝陽陽

(商丘裕東發(fā)電有限責任公司， 河南 永城市 476600)

針對裕東電廠板式冷卻器冷卻效果受環(huán)境影響較大，換熱效率差，設計增加了在線清洗系統(tǒng)，提高了設備的利用率，增強機組運行的安全經(jīng)濟性。

板式冷卻器；在線清洗技術；雙筒過濾器

1 板式冷卻器及冷卻水系統(tǒng)簡介

裕東電廠兩臺機組的冷卻水系統(tǒng)有從循環(huán)水泵出口直接引入兩路供機組冷卻設備用冷卻水，一路未升壓開工式冷卻水經(jīng)過過濾器后供應汽輪機主機潤滑油管式、給水泵板式、真空泵板式冷卻器；另一路經(jīng)過過濾器并由開式水泵升壓后供應密封油管式、發(fā)電機定子冷卻水管式冷卻器、發(fā)電機氫氣冷卻水管式氫冷器、鍋爐側冷卻設備。

其中板式冷卻器的基本構造如圖1所示。

圖1 板式冷卻器的基本構造

板式冷卻器有兩種金屬板組，金屬板A和金屬板B。當金屬板組壓緊時，板角上的開孔形成連續(xù)的通道，將介質(zhì)(參與熱交換過程的介質(zhì))從進口處引流到金屬板組中，并分配到金屬板間的狹窄槽道中。由于金屬板上配了墊片以及金屬板A和金屬板B的交替安裝，兩種介質(zhì)交替進入金屬板內(nèi)的槽道，即熱介質(zhì)進入奇數(shù)槽道，而冷介質(zhì)進入偶數(shù)槽道。這樣，兩種介質(zhì)被薄薄的金屬壁隔開。多數(shù)情況下，兩種介質(zhì)的流動方向相反。介質(zhì)通過換熱器時，熱介質(zhì)將其部分熱量傳遞到薄金屬壁上，而薄金屬壁又將這部分熱量傳遞到另一側的冷介質(zhì)上。熱介質(zhì)的溫度下降，而冷介質(zhì)的溫度上升。最后，兩種介質(zhì)流向金屬板另一端的相似通道，并排出冷卻器。

2 板式冷卻器出現(xiàn)的問題與原因分析

板式冷卻器因其換熱效率高，能節(jié)省大量冷卻水，但其本身的結構設計特性決定了對水質(zhì)要求高，雜質(zhì)及泥垢對其長期性能影響較大，因而其維護工作量很大，檢修材料消耗成本較高。若維護不及時，會出現(xiàn)冷卻效果差，被冷卻介質(zhì)(水、油等)溫度降不下來，嚴重的影響其安全經(jīng)濟運行，引發(fā)設備保護跳閘停車事故。

2.1 冷卻器出油溫度高的原因分析

(1) 循環(huán)水水質(zhì)不良導致旋轉濾網(wǎng)出口至冷卻器入口段管路內(nèi)腐蝕結垢，顆粒狀和塊狀硬質(zhì)銹垢在管道受到水流水溫變化等作用下被沖擊脫落，隨水流匯集在冷卻器進水口內(nèi)。由于板式冷卻器通流間隙較小，流道只有3 mm，除冷卻功能外，實際上還承擔起過濾器作用。循環(huán)冷卻水管路內(nèi)大的雜物多堆集在板片間冷卻水入口配水通道內(nèi)，堵塞冷卻水入口，減少通流面積，加大了水阻，使流量減少。

(2) 油冷卻器內(nèi)水流通道小，細小灰粒、顆粒沉積堵塞在板片間及回水配水通道內(nèi)，增加熱阻，使換熱量減少。

(3) 開式水母管安裝了旋轉濾網(wǎng)，但濾網(wǎng)網(wǎng)孔為長方形格，可過濾的雜物尺寸很小，但對于長而薄的雜物不能完全過濾，會有部分漏出，尤其對于冷卻塔內(nèi)的PVC填料，小的碎片穿過濾網(wǎng)直接進入旋轉濾網(wǎng)后的管道內(nèi)，但卻無法穿過板式的板片間隙流道，這些雜物碎片極易堵塞板式的流道。

(4) 冷卻水管布置上考濾不周，給水泵冷卻水母管布置于給水泵上方，而不是地埋管。

以上原因致使板式除主要作冷卻設備用外，還兼起過濾設備的作用。另外，板片內(nèi)有設計水流流速要求，運行中板片間不易積聚泥垢，實際在冬季運行中，循環(huán)水泵采用降速節(jié)電措施后，水流量減少，流速低，水中的細小灰粒、顆粒沉積成泥垢被積聚在板片上，增加換熱熱阻，使換熱量減少，影響出油溫度。每年夏季對其進行定期清洗成了例行工作。

2.2 檢修費用高的原因分析

(1) 裕東公司在選擇設備時，沒能考慮到現(xiàn)場使用情況，板片外形的設計不完善，導致檢修后密封膠條不能很好的進入密封槽內(nèi)，沒能從技術層面上防止檢修人員在操作時的不便和失誤，對檢修人員的技術要求更高。

(2) 密封圈材質(zhì)工藝不良，導致使用1 a以后，再次使用時已變形伸長，伸長量超過了槽道允許的變形量范圍，回裝時很難再次歸位，處理不好，極易造成泄漏，檢修中須更換大量密封圈。

(3) 因板式冷卻器技術精細，板片只有0.5～0.7 mm厚，對檢修人員技術水平要求高。檢修工藝精細，實際工作中常出現(xiàn)板片變形、碰傷、過緊變形等現(xiàn)象，致使板片壽命減少。

2.3 維護工作量大的原因分析

因必須保護油溫在給水泵組相關設備的使用溫度以下，一旦出現(xiàn)油溫升高現(xiàn)象，就要進行檢修，定期或不定期解體清洗工作量大，尤其是夏季，除工作量很大外，還會因高溫天氣易出現(xiàn)操作不當，引起跳閘事故。

3 板式冷卻器在線清洗技術探索研究

根據(jù)對裕東電廠的板式冷卻器冷卻效果差、維護工作量大、耗材大的情況分析，設計提出了在線清洗系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 板式冷卻器在線清洗系統(tǒng)

在滿足在線清洗條件的情況下，需要解決以下兩個方面的問題。

3.1 過濾器需解決的問題

(1) 在不大量改變冷卻水系統(tǒng)布置結構及用材材質(zhì)的情況下，選擇合適的過濾器，加裝在給水泵各冷卻水入口，對大顆粒雜質(zhì)進行過濾。

(2) 為了保證在機組運行中泵組能連續(xù)運行，盡可能減少倒泵操作的要求，各前加裝的過濾器需具備可在線切換運行的要求，達到一運一備的條件。

(3) 根據(jù)現(xiàn)場的空間布置情況，雙筒可切換濾網(wǎng)應具備必要的安裝空間尺寸，同時為了減少清洗次數(shù)，避免頻繁切換濾網(wǎng)，而且要滿足通流比不小于4的要求。

(4) 在設計過濾器時要同時滿足運行中監(jiān)控、指導檢修清洗濾網(wǎng)的日常巡維要求。過濾器要設計壓差報警功能，滿足就地可視功能(裝有透視視窗玻璃)，具備就地巡檢條件。

根據(jù)以上要求，設計的雙筒過濾器如圖3所示。

3.2 管路需解決問題

(1) 清洗用動力源盡量利用現(xiàn)場的設備提供動力源，以減少投資費用。取用一或二路高壓冷卻水源(B側開式泵出口升壓水、消防水)作為定期沖洗用水，解決泥污積聚形成的板片結垢問題，可解決單一水源故障或不滿足現(xiàn)場使用要求的情況下，以防止中斷在線清洗工作。

(2) 消防水水源僅在母管支路中設計一快速安裝接口，留作備用，需要時用消防水帶接入。

(3) 設計消防水水源一路，另一目的是，萬一出現(xiàn)一給水泵油溫高現(xiàn)象時，可用設計好的清洗系統(tǒng)增加該泵的冷卻水量，達到保護給水泵連續(xù)運行的目的，減少切換泵的次數(shù)。

圖3 雙筒過濾器結構

(4) 在沖洗管路上加裝氣液混合清洗用氣源管路，停機后可在不解體的情況下對冷卻器進行混合液清洗，保證清洗效果。

(5) 加裝氣體混入水中，增加水中氣泡量，依靠氣泡的變化對板式換熱器內(nèi)的板片間泥污起激蕩作用，松動泥污，易于被水攜帶走，保持板片清潔。

(6) 材料選擇時，管路選擇不銹鋼材質(zhì)，保證不被腐蝕，產(chǎn)生新的污垢。

(7) 在沖洗水參數(shù)選擇上，水量要求大于正常運行水量的2倍以上，水壓不超過最高壓力要求的0.6倍，不高于0.6 MPa。通?，F(xiàn)場以上幾種沖洗介質(zhì)的參數(shù)都是可以滿足使用要求的。

(8) 選擇合適的密封件，密封墊的材料性能應能保證長時間連續(xù)運行的要求，不泄露使用壽命應在一個大修期(6 a)以上。

(9) 技術改造后，要對道路進行一次沖管工作。

4 系統(tǒng)改造后操作及注意事項

(1) 技術改造后要對濾網(wǎng)的差壓表進行定期巡視，發(fā)現(xiàn)壓差過大，及時安排清洗。

(2) 改造前要首先對板片進行一次徹底清洗，密封墊全部更換成新的，保證密封墊的使用年限。

(3) 正常運行中，定期用大流量水沖洗板片。該工作應列入定期工作中，尤其冬季單臺低速循環(huán)水泵運行時，流速低，極易積泥污，應及時沖洗，避免積垢，保持清潔。

(4) 有停機機會就要用氣液沖洗一次，徹底清理積聚的泥污。

(5) 改造后對板片進行定期沖洗，一個大修周期徹底清潔一次，并更換新的密封墊，避免因長時間積聚泥污引起垢類和密封墊失效引起的泄漏事故。

(6) 在楊絮季，加強在冷卻塔前池濾網(wǎng)處攔截，并對給水泵各濾網(wǎng)加強監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題，及時清洗。

5 在線清洗技術效果分析

(1) 增加在線清洗技術后，按使用要求做好例行工作，達到良好運行效果的目的，油溫能有效控制，設備能安全經(jīng)濟運行。

(2) 增加在線清洗技術后，在密封墊的使用年限內(nèi)，可達到不解體清洗的目的。按優(yōu)質(zhì)材料密封墊使用年限6 a計算，原來每年每臺泵組按更換一半密封墊計算(約合12000元)，6臺泵組每年可節(jié)省材料費合計78000元。

(3) 增加在線清洗技術后，由于解體檢修次數(shù)大大減少，因各種原因導致的板片損壞率顯著降低，可節(jié)省因損壞板片而增加的設備備件成本。按以往的統(tǒng)計，修正每只板片約100元，損壞一只板片約2200元，每年約合1萬元，隨使用年限的增加損壞機率增大，費用會越來越高。通過本次技術改造，可保證在機組服務年限內(nèi)不再更新，減少大量的設備采購費用。

(4) 增加在線清洗技術后，可減少維護人員的勞動強度，尤其是夏季高溫環(huán)境。根據(jù)過濾器的運行情況及巡視情況以及泵組運行的油溫情況，僅清洗濾網(wǎng)即可，不用清洗板片，勞動強度大大減輕。

(5) 增加在線清洗技術后，減少了大量的檢修費用投入，可在運行中解決冷卻器的清潔問題。

6 結束語

裕東電廠板式冷卻器采用在線清洗技術后，冷卻效果大大提高，對冷卻水水質(zhì)的要求減弱，即使在楊絮季節(jié)也能起到很好的冷卻效果，保證冷卻介質(zhì)(水、油等)溫度下降，保障設備的安全經(jīng)濟運行。改造后維護方便，值得推廣應用。

[1]孫振巍.板式換熱器的優(yōu)化設計[J].科技信息(學術研究),2008(15):640-641.

[2]GB26164.1-2010.電力安全工作規(guī)程(第1部分：熱力和機械)[S].

0.火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程[S].(

2015-12-10)

郝陽陽(1985-)，男， 河南確山人，從事發(fā)電企業(yè)設備檢修與技術改造工作，Email：hyy1204@126.com 。