直接空冷機(jī)組凝汽器散熱翅片積灰的運(yùn)行分析及處理

王磊 白成友

摘要：某PVC循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈配套化工廠、水泥廠、自備電廠，自備電廠為4×125MW 直接空冷機(jī)組，自備電廠空冷島位于水泥廠下風(fēng)口，直接空冷機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，水泥廠產(chǎn)生的粉塵結(jié)垢至空冷島散熱器翅片外，污垢熱阻會(huì)對(duì)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生一定的影響。以125 MW直接空冷機(jī)組為例，通過(guò)對(duì)直接空冷機(jī)組冷卻單元出口溫度分析，對(duì)管束積灰的影響進(jìn)行分析。結(jié)合機(jī)組運(yùn)行工況，預(yù)測(cè)積灰的程度，為直接空冷凝汽器清洗提供沖洗時(shí)間段及理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：直接空冷凝汽器 ?積灰 ?清潔度 ?沖洗

前言

某PVC循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈配套自備電廠為直接空冷機(jī)組，空冷島位于配套水泥廠下風(fēng)口處，環(huán)境條件相對(duì)比較惡劣，粉塵大，揚(yáng)塵多，由于空冷凝汽器軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處于微負(fù)壓，導(dǎo)致水泥廠等處的粉塵聚集在空冷島處。空冷凝汽器管束呈“A”形布置，導(dǎo)致凝汽器空氣側(cè)迎風(fēng)面的流場(chǎng)分布不均勻，致使風(fēng)力較集中部位翅片管臟物聚集處猶為嚴(yán)重，導(dǎo)致空冷凝汽器傳熱系數(shù)降低，傳熱性能惡化，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差。因此需要經(jīng)常進(jìn)行空冷凝汽器清洗，盲目進(jìn)行大面積沖洗，導(dǎo)致除鹽水大量浪費(fèi)。因此需合理進(jìn)行冷卻管束表面清潔，分析散熱器管外污垢熱阻對(duì)排汽壓力的影響規(guī)律，對(duì)選擇空冷凝汽器的清洗設(shè)備及確定其清洗周期均具有一定參考意義。

1 空冷設(shè)備簡(jiǎn)介

某自備電廠4×125MW機(jī)組采用直接空冷系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)水泥廠、化工廠供電、供暖、供汽。機(jī)組直接空冷凝汽器采用單排式橢圓形鋼管套矩形鋼翅片，散熱器表面極易積灰。每臺(tái)空冷島共有4列，每列有4單元，共有16冷卻單元，其中順流12個(gè)，逆流4個(gè)，逆流單元放置在每個(gè)列中部，每個(gè)冷卻單元配置 1 臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置，位于單元的下部。直接空冷機(jī)組凝汽器的散熱面積401140m2，四臺(tái)空冷島合計(jì)散熱面積1604560m2?？绽渖岢崞苁叽?8850×2378 mm ，數(shù)量 152 個(gè)、基管橫截面尺寸220×20mm 、基管壁厚1.5mm、翅片管外形尺寸220×58mm、管束翅片厚度0.3 mm、翅片間距2.3 mm、翅化比（散熱面積/迎）125.4。

2 空冷凝汽器清潔度的計(jì)算

空冷凝汽器翅片的清潔程度嚴(yán)重影響散熱器熱交換能力，是影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要因素。如何定量評(píng)價(jià)它的清潔度對(duì)于有效評(píng)價(jià)空冷凝汽器沖洗工作具有重要的意義[2]。空冷凝汽器的基本工作原理與濕冷凝汽器相似，不同之處是冷卻介質(zhì)的不同，因此可以依據(jù)濕冷凝汽器清潔度的推導(dǎo)方法來(lái)獲得空冷凝汽器清潔度的計(jì)算式：

空冷單元總散熱面積F為401140m2，其中迎風(fēng)面面積Ay約為300855m2，空氣密度ρa(bǔ)=1.036kg/m3，比熱容 ca=1.005kJ/（kg·K），ma=ρa(bǔ)Ayvy，因此清潔度可表示為

FCF=（ρa(bǔ)×Ay×νy×ca/K0F）ln（1+Δta /（ts-t1）[1]

公式中，Δta 為空氣溫升，vy 為風(fēng)機(jī)的迎面風(fēng)速。

夏季工況：空氣溫度 ta=20℃，背壓Pc=15kPa，蒸汽凝結(jié)溫度ts=55℃，空冷統(tǒng)散熱量Q=125MW，風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為86r/min，風(fēng)機(jī)風(fēng)量 L=470m3/s、L=376m3/s。

可得出125MW直接空冷機(jī)組清潔度：

FCF={（0.00076exp（125- W）/（125×0.093 ）}+0.996×{W（55- 15）125（tpq- t0 ）}

公式中：FCF—散熱器潔凈度系數(shù)，一般為0.95～0.98;W—125MW機(jī)組實(shí)際負(fù)荷，

t0—空冷凝汽器入口風(fēng)溫度℃;tpq—空冷凝汽器出口風(fēng)溫度℃。

空冷凝汽器FCF值越接近0.95，說(shuō)明空冷管束翅片越接近設(shè)計(jì)工況?？绽鋶u凝汽器翅片清潔度正常運(yùn)行一般在0.93～0.95之間。

3 空冷凝汽器運(yùn)行工況

2019年5月通過(guò)計(jì)算得出空冷凝汽器各單元清潔度見(jiàn)下表：

通過(guò)對(duì)比四臺(tái)機(jī)組空冷凝汽器清潔度№4機(jī)空冷島清潔度最差，與2019年5月13日～5月24日，對(duì)№4機(jī)組空冷島進(jìn)行熱態(tài)高壓水沖洗，采用美國(guó)JKT公司生產(chǎn)的柴油驅(qū)動(dòng)超高壓清洗設(shè)備、沖洗噴頭為直噴、前沖式。沖洗參數(shù)為壓力為20～50MPa、流量為120L/min，原理利用水壓力把垢清洗掉，利用水的流量把清洗下的灰垢沖洗下來(lái)?？绽鋶u散熱片采取由內(nèi)部向外沖洗，清洗時(shí)槍頭調(diào)好角度，槍頭垂直對(duì)散熱片進(jìn)行沖洗，從對(duì)面沖出的水線至少達(dá)到500mm以上，采取人工沖洗方法，空冷風(fēng)機(jī)、齒輪箱油泵電機(jī)及空冷島下方封閉母線母線等電器設(shè)備做好防潮措施，沖洗時(shí)風(fēng)機(jī)兩側(cè)門(mén)不得打開(kāi)，以免影響風(fēng)機(jī)效率。

4 空冷凝汽器翅片高壓沖洗前后對(duì)比

#4空冷島經(jīng)過(guò)11天的高壓除鹽水沖洗后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析清潔度如下：

內(nèi)部沖洗出的雜物：

根據(jù)數(shù)據(jù)得出：沖洗前平均真空67.22KPa，沖洗后平均真空68.92KPa;沖洗后平均真空提高了1.7KPa。

5 結(jié)束語(yǔ)

直接空冷機(jī)組的空冷凝汽設(shè)備的維護(hù)顯得越來(lái)越重要，空冷凝汽器散熱翅片表面灰垢的清理直接影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，灰垢清理采用高壓除鹽水清理，但是每次對(duì)空冷島進(jìn)行高壓水沖洗影響空冷島設(shè)備的壽命，應(yīng)盡量減少空冷沖洗次數(shù)。

通過(guò)計(jì)算空冷島清潔度建立沖洗數(shù)據(jù)分析，合理安排空冷島沖洗頻率，提高了汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，也有利于機(jī)組的長(zhǎng)期、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙靜，趙斌.空冷凝汽器數(shù)值計(jì)算方法與傳熱模型.河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009

[2]邵罡北，劉剛，李東.600 MW空冷島高壓水沖洗及經(jīng)濟(jì)分析.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2011

作者簡(jiǎn)介：王磊 1987年 本科 助理工程師 主要研究方向直接空冷機(jī)組運(yùn)行與維護(hù)