凝汽器海綿膠球清洗裝置技術(shù)述評(píng)優(yōu)缺點(diǎn)及清洗效果

按清洗原理分別介紹了幾種目前應(yīng)用較為廣泛的凝汽器清洗方法。在闡明原理的基礎(chǔ)上，分析了每種方法的優(yōu)勢(shì)和缺陷。著重介紹了電子水處理法、超聲波除垢法和螺旋紐帶防垢法等新型除垢技術(shù)，這些新方法對(duì)降低機(jī)組運(yùn)行維護(hù)成本和減輕環(huán)境污染有重要意義。

火電廠濕冷系統(tǒng)中，凝汽器海綿膠球清洗裝置是保證汽輪機(jī)組持續(xù)滿發(fā)能力的重要設(shè)備。在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，由于水質(zhì)和溫度等原因，凝汽器銅管內(nèi)壁普遍存在腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象。這會(huì)直接導(dǎo)致凝汽器真空降低，傳熱性能下降，不僅增加機(jī)組發(fā)電煤耗，還會(huì)對(duì)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，降低機(jī)組正常發(fā)電負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)凝汽器定期進(jìn)行清洗，去除結(jié)垢就顯得尤為重要。能夠用于凝汽器膠球清洗裝置的清洗方法有許多種,各有優(yōu)缺點(diǎn)，但選用適于所清洗的凝汽器的方法卻要有針對(duì)性。如果選擇不當(dāng)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。因此，收集了各類清洗方法，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)及清洗效果進(jìn)行了研究。

1化學(xué)清洗

凝汽器積垢的主要成分為碳酸鹽垢(CaCO₃和MgCO₃),化學(xué)清洗可利用清洗劑與凝汽器表面的碳

酸鹽反應(yīng)，達(dá)到除垢的目的。一般反應(yīng)式為：MCO₃+RH=RM+H₂O+CO₂1(M為Ca或Mg)清洗產(chǎn)物為水溶性鹽、水和二氧化碳，可以隨著清洗管路排出。化學(xué)清洗較徹底、費(fèi)用低，是現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的一種方法，但也存在著一些缺陷：

風(fēng)險(xiǎn)較大�；瘜W(xué)清洗一般利用鹽酸、硝酸和氨基磺酸等強(qiáng)酸作為清洗劑對(duì)凝汽器進(jìn)行清洗。由于凝汽器多為銅管，因此需要采取多種手段盡量降低酸液對(duì)銅管的腐蝕：先是在清洗劑中加入緩蝕劑；然后是盡量精確控制清洗液在凝汽器內(nèi)的停留時(shí)間和溫度，防止清洗液對(duì)銅管造成腐蝕。但由于鹽酸等強(qiáng)酸屬于強(qiáng)腐蝕性液體，做到上述兩點(diǎn)之后，在實(shí)際清洗過(guò)程中仍需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)出口酸濃度、壓力、流量、液位和pH等條件做到準(zhǔn)確的把握，對(duì)酸洗操作人員素質(zhì)要求較高，且操作中存在一定的難度，無(wú)法百分之百保證后續(xù)的鍍膜工藝的要求。這將會(huì)對(duì)凝汽器防腐性能造成影響，縮短銅管使用壽命，增加維護(hù)檢修成本；且酸洗時(shí)一旦控制不當(dāng)，就會(huì)造成銅管的泄漏，威脅到機(jī)組的運(yùn)行安全。

耗費(fèi)人力物力。酸洗需要安裝用清洗箱、清洗管路、清洗泵等設(shè)備，而且一般都需要電廠聘請(qǐng)業(yè)清洗團(tuán)隊(duì)進(jìn)行操作，耗費(fèi)一定的人力物力。

需要后續(xù)處理。酸洗所產(chǎn)生的廢液屬于對(duì)人體有毒有害的液體，需要投入門的設(shè)備和人力對(duì)廢液集中處理，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

2人工手動(dòng)清洗

人工手動(dòng)清洗屬于比較原始的方法，即采用纖維條捆綁在鋼棍或其他細(xì)長(zhǎng)物體上，對(duì)凝汽器銅管進(jìn)行反復(fù)的刮擦，以達(dá)到去除污垢的目的。此法存在耗費(fèi)人力、浪費(fèi)水資源的問(wèn)題。

3高壓水射流清洗

高壓水射流清洗是利用高壓水流對(duì)銅管內(nèi)部進(jìn)行沖刷，可與手動(dòng)清洗搭配進(jìn)行。但是，由于水壓過(guò)大且不好控制，容易造成銅管變形。另外，在設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高的同時(shí)對(duì)水資源造成了不小的浪費(fèi)。

4海綿膠球清洗

上述兩種方法均能去除銅管中早期比較薄的污垢，對(duì)去除比較嚴(yán)重的積垢效果欠佳。膠球清洗裝置是利用用設(shè)備對(duì)凝汽器進(jìn)行在線清洗,可在機(jī)組不減負(fù)荷的情況下操作，且有不產(chǎn)生酸性廢液，操作安全等優(yōu)點(diǎn)，目前被很多電廠所采用。

清洗時(shí)，利用水流的壓力將海綿膠球噴射進(jìn)銅管內(nèi)。由于海綿膠球的直徑略大于銅管內(nèi)徑(濕球狀態(tài)下，海綿膠球直徑一般比冷卻管內(nèi)徑大1.0～2.0mm),海綿膠球在銅管內(nèi)反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以擦掉其表面的積垢，并可以帶出管內(nèi)的雜質(zhì)。缺點(diǎn)是海綿膠球易在管內(nèi)形成堵塞，給清洗帶來(lái)諸多不便。目前，國(guó)內(nèi)電廠大多采用定期人工檢查的方法判斷是否需要加球或換球，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度增加。

5電子水處理法

電子水處理技術(shù)的實(shí)質(zhì)是水受到外加電場(chǎng)作用，水分子的締合現(xiàn)象暫時(shí)停止，水分子成為單個(gè)的極性分子。這些極性分子吸附在碳酸鈣微晶上，形成水分子與碳酸鈣微晶的分子團(tuán)。在靜電的作用下，碳酸鈣難以作晶狀有序排列，而是形成絮狀的聚合體。在持續(xù)通電的情況下，水中的鈣鎂離子不斷析出，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置去除，水體中的鈣鎂離子濃度降低，從而達(dá)到在凝汽器銅管內(nèi)壁上無(wú)法結(jié)垢的目的。但是，電子水處理法需要另外安裝清洗設(shè)備并耗費(fèi)電力，而且受到使用條件和使用范圍的限制。該技術(shù)現(xiàn)在主要應(yīng)用在小型機(jī)組(200MW以下),在大機(jī)組中運(yùn)行效果尚不明確。

6超聲波除垢技術(shù)

超聲波除垢技術(shù)是利用門的超聲波發(fā)生器，在凝汽器流動(dòng)的水中產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。使水中產(chǎn)生許多真空氣泡，鈣鎂離子在這些氣泡的周圍，形成細(xì)小的沙狀物。受熱表面上的振動(dòng)使金屬與水之間產(chǎn)生高速微流和空化效應(yīng)，形成氣泡后突然破裂的瞬間能產(chǎn)生超過(guò)100MPa。這種連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓強(qiáng)烈沖擊物件表面，破壞水垢生成和沉積的條件，使循環(huán)冷卻水中尚未結(jié)晶的鹽及已結(jié)晶后難溶解的鹽呈懸浮狀態(tài)，不存留在設(shè)備的管壁表面，被冷卻水流帶走，通過(guò)排污排除，以達(dá)到防垢之目的。該方法同樣存在需要另外采購(gòu)設(shè)備并外加電源的缺陷，成本投入較大。

凝汽器安裝螺旋紐帶除垢裝置后，自動(dòng)除垢、節(jié)煤、節(jié)水、減排。發(fā)電煤耗減少3～10g/(kWh),節(jié)水20%左右。以某電廠200MW機(jī)組為例，投入節(jié)能技改資金600萬(wàn)元，在凝汽器螺旋紐帶改造后，節(jié)約發(fā)電煤耗4g/(kWh)。全年7000h節(jié)約標(biāo)煤5600t,節(jié)水70萬(wàn)t。減少排污70萬(wàn)t。改造后，全年綜合經(jīng)濟(jì)效益為490萬(wàn)元。投資回收期為15個(gè)月。

凝汽器結(jié)垢對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的威脅，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，采用節(jié)能、環(huán)境友好的手段對(duì)凝汽器海綿膠球進(jìn)行裝置清洗，是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。相比傳統(tǒng)的清洗手段，一些新興的技術(shù)迎合了這些要求，但是也存在各種缺陷，尤其需要在300MW以上大機(jī)組中進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和推廣，改進(jìn)不足。其中，螺旋紐帶技術(shù)又因其不需要外加設(shè)備，不使用化學(xué)藥劑、沒有環(huán)境污染、管理安裝使用簡(jiǎn)單、投資回收期短、節(jié)能潛力巨大等優(yōu)勢(shì)具有較好的發(fā)展前景。