郝陽(yáng)陽(yáng)

(商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司， 河南 永城市 476600)

?

板式冷卻器的在線(xiàn)清洗技術(shù)

郝陽(yáng)陽(yáng)

(商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司， 河南 永城市 476600)

針對(duì)裕東電廠(chǎng)板式冷卻器冷卻效果受環(huán)境影響較大，換熱效率差，設(shè)計(jì)增加了在線(xiàn)清洗系統(tǒng)，提高了設(shè)備的利用率，增強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性。

板式冷卻器；在線(xiàn)清洗技術(shù)；雙筒過(guò)濾器

1 板式冷卻器及冷卻水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

裕東電廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)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(jī)組冷卻設(shè)備用冷卻水，一路未升壓開(kāi)工式冷卻水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后供應(yīng)汽輪機(jī)主機(jī)潤(rùn)滑油管式、給水泵板式、真空泵板式冷卻器；另一路經(jīng)過(guò)過(guò)濾器并由開(kāi)式水泵升壓后供應(yīng)密封油管式、發(fā)電機(jī)定子冷卻水管式冷卻器、發(fā)電機(jī)氫氣冷卻水管式氫冷器、鍋爐側(cè)冷卻設(shè)備。

其中板式冷卻器的基本構(gòu)造如圖1所示。

圖1 板式冷卻器的基本構(gòu)造

板式冷卻器有兩種金屬板組，金屬板A和金屬板B。當(dāng)金屬板組壓緊時(shí)，板角上的開(kāi)孔形成連續(xù)的通道，將介質(zhì)(參與熱交換過(guò)程的介質(zhì))從進(jìn)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(jìn)入金屬板內(nèi)的槽道，即熱介質(zhì)進(jìn)入奇數(shù)槽道，而冷介質(zhì)進(jìn)入偶數(shù)槽道。這樣，兩種介質(zhì)被薄薄的金屬壁隔開(kāi)。多數(shù)情況下，兩種介質(zhì)的流動(dòng)方向相反。介質(zhì)通過(guò)換熱器時(shí)，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(cè)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(wèn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特性決定了對(duì)水質(zhì)要求高，雜質(zhì)及泥垢對(duì)其長(zhǎng)期性能影響較大，因而其維護(hù)工作量很大，檢修材料消耗成本較高。若維護(hù)不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)冷卻效果差，被冷卻介質(zhì)(水、油等)溫度降不下來(lái)，嚴(yán)重的影響其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，引發(fā)設(shè)備保護(hù)跳閘停車(chē)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(dǎo)致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)出口至冷卻器入口段管路內(nèi)腐蝕結(jié)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(jìn)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(shí)際上還承擔(dān)起過(guò)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(xì)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(kāi)式水母管安裝了旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，但濾網(wǎng)網(wǎng)孔為長(zhǎng)方形格，可過(guò)濾的雜物尺寸很小，但對(duì)于長(zhǎng)而薄的雜物不能完全過(guò)濾，會(huì)有部分漏出，尤其對(duì)于冷卻塔內(nèi)的PVC填料，小的碎片穿過(guò)濾網(wǎng)直接進(jìn)入旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)后的管道內(nèi)，但卻無(wú)法穿過(guò)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(shè)備用外，還兼起過(guò)濾設(shè)備的作用。另外，板片內(nèi)有設(shè)計(jì)水流流速要求，運(yùn)行中板片間不易積聚泥垢，實(shí)際在冬季運(yùn)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(xì)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(duì)其進(jìn)行定期清洗成了例行工作。

2.2 檢修費(fèi)用高的原因分析

(1) 裕東公司在選擇設(shè)備時(shí)，沒(méi)能考慮到現(xiàn)場(chǎng)使用情況，板片外形的設(shè)計(jì)不完善，導(dǎo)致檢修后密封膠條不能很好的進(jìn)入密封槽內(nèi)，沒(méi)能從技術(shù)層面上防止檢修人員在操作時(shí)的不便和失誤，對(duì)檢修人員的技術(shù)要求更高。

(2) 密封圈材質(zhì)工藝不良，導(dǎo)致使用1 a以后，再次使用時(shí)已變形伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)量超過(guò)了槽道允許的變形量范圍，回裝時(shí)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(shù)精細(xì)，板片只有0.5～0.7 mm厚，對(duì)檢修人員技術(shù)水平要求高。檢修工藝精細(xì)，實(shí)際工作中常出現(xiàn)板片變形、碰傷、過(guò)緊變形等現(xiàn)象，致使板片壽命減少。

2.3 維護(hù)工作量大的原因分析

因必須保護(hù)油溫在給水泵組相關(guān)設(shè)備的使用溫度以下，一旦出現(xiàn)油溫升高現(xiàn)象，就要進(jìn)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(huì)因高溫天氣易出現(xiàn)操作不當(dāng)，引起跳閘事故。

3 板式冷卻器在線(xiàn)清洗技術(shù)探索研究

根據(jù)對(duì)裕東電廠(chǎng)的板式冷卻器冷卻效果差、維護(hù)工作量大、耗材大的情況分析，設(shè)計(jì)提出了在線(xiàn)清洗系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 板式冷卻器在線(xiàn)清洗系統(tǒng)

在滿(mǎn)足在線(xiàn)清洗條件的情況下，需要解決以下兩個(gè)方面的問(wèn)題。

3.1 過(guò)濾器需解決的問(wèn)題

(1) 在不大量改變冷卻水系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)及用材材質(zhì)的情況下，選擇合適的過(guò)濾器，加裝在給水泵各冷卻水入口，對(duì)大顆粒雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾。

(2) 為了保證在機(jī)組運(yùn)行中泵組能連續(xù)運(yùn)行，盡可能減少倒泵操作的要求，各前加裝的過(guò)濾器需具備可在線(xiàn)切換運(yùn)行的要求，達(dá)到一運(yùn)一備的條件。

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

(4) 在設(shè)計(jì)過(guò)濾器時(shí)要同時(shí)滿(mǎn)足運(yùn)行中監(jiān)控、指導(dǎo)檢修清洗濾網(wǎng)的日常巡維要求。過(guò)濾器要設(shè)計(jì)壓差報(bào)警功能，滿(mǎn)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(shè)計(jì)的雙筒過(guò)濾器如圖3所示。

3.2 管路需解決問(wèn)題

(1) 清洗用動(dòng)力源盡量利用現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備提供動(dòng)力源，以減少投資費(fèi)用。取用一或二路高壓冷卻水源(B側(cè)開(kāi)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(jié)垢問(wèn)題，可解決單一水源故障或不滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)使用要求的情況下，以防止中斷在線(xiàn)清洗工作。

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

(3) 設(shè)計(jì)消防水水源一路，另一目的是，萬(wàn)一出現(xiàn)一給水泵油溫高現(xiàn)象時(shí)，可用設(shè)計(jì)好的清洗系統(tǒng)增加該泵的冷卻水量，達(dá)到保護(hù)給水泵連續(xù)運(yùn)行的目的，減少切換泵的次數(shù)。

圖3 雙筒過(guò)濾器結(jié)構(gòu)

(4) 在沖洗管路上加裝氣液混合清洗用氣源管路，停機(jī)后可在不解體的情況下對(duì)冷卻器進(jìn)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(duì)板式換熱器內(nèi)的板片間泥污起激蕩作用，松動(dòng)泥污，易于被水?dāng)y帶走，保持板片清潔。

(6) 材料選擇時(shí)，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(yùn)行水量的2倍以上，水壓不超過(guò)最高壓力要求的0.6倍，不高于0.6 MPa。通?，F(xiàn)場(chǎng)以上幾種沖洗介質(zhì)的參數(shù)都是可以滿(mǎn)足使用要求的。

(8) 選擇合適的密封件，密封墊的材料性能應(yīng)能保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的要求，不泄露使用壽命應(yīng)在一個(gè)大修期(6 a)以上。

(9) 技術(shù)改造后，要對(duì)道路進(jìn)行一次沖管工作。

4 系統(tǒng)改造后操作及注意事項(xiàng)

(1) 技術(shù)改造后要對(duì)濾網(wǎng)的差壓表進(jìn)行定期巡視，發(fā)現(xiàn)壓差過(guò)大，及時(shí)安排清洗。

(2) 改造前要首先對(duì)板片進(jìn)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(yùn)行中，定期用大流量水沖洗板片。該工作應(yīng)列入定期工作中，尤其冬季單臺(tái)低速循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，流速低，極易積泥污，應(yīng)及時(shí)沖洗，避免積垢，保持清潔。

(4) 有停機(jī)機(jī)會(huì)就要用氣液沖洗一次，徹底清理積聚的泥污。

(5) 改造后對(duì)板片進(jìn)行定期沖洗，一個(gè)大修周期徹底清潔一次，并更換新的密封墊，避免因長(zhǎng)時(shí)間積聚泥污引起垢類(lèi)和密封墊失效引起的泄漏事故。

(6) 在楊絮季，加強(qiáng)在冷卻塔前池濾網(wǎng)處攔截，并對(duì)給水泵各濾網(wǎng)加強(qiáng)監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)清洗。

5 在線(xiàn)清洗技術(shù)效果分析

(1) 增加在線(xiàn)清洗技術(shù)后，按使用要求做好例行工作，達(dá)到良好運(yùn)行效果的目的，油溫能有效控制，設(shè)備能安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

(2) 增加在線(xiàn)清洗技術(shù)后，在密封墊的使用年限內(nèi)，可達(dá)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(jì)算，原來(lái)每年每臺(tái)泵組按更換一半密封墊計(jì)算(約合12000元)，6臺(tái)泵組每年可節(jié)省材料費(fèi)合計(jì)78000元。

(3) 增加在線(xiàn)清洗技術(shù)后，由于解體檢修次數(shù)大大減少，因各種原因?qū)е碌陌迤瑩p壞率顯著降低，可節(jié)省因損壞板片而增加的設(shè)備備件成本。按以往的統(tǒng)計(jì)，修正每只板片約100元，損壞一只板片約2200元，每年約合1萬(wàn)元，隨使用年限的增加損壞機(jī)率增大，費(fèi)用會(huì)越來(lái)越高。通過(guò)本次技術(shù)改造，可保證在機(jī)組服務(wù)年限內(nèi)不再更新，減少大量的設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用。

(4) 增加在線(xiàn)清洗技術(shù)后，可減少維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其是夏季高溫環(huán)境。根據(jù)過(guò)濾器的運(yùn)行情況及巡視情況以及泵組運(yùn)行的油溫情況，僅清洗濾網(wǎng)即可，不用清洗板片，勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕。

(5) 增加在線(xiàn)清洗技術(shù)后，減少了大量的檢修費(fèi)用投入，可在運(yùn)行中解決冷卻器的清潔問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

裕東電廠(chǎng)板式冷卻器采用在線(xiàn)清洗技術(shù)后，冷卻效果大大提高，對(duì)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(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。改造后維護(hù)方便，值得推廣應(yīng)用。

[1]孫振巍.板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].科技信息(學(xué)術(shù)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(jī)械)[S].

0.火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].(

2015-12-10)

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