凝汽器智能在线清洗系统

 智能除垢系列（一）——凝汽器清洗机器人

 

业中敢对除垢效果承诺的设备：保证换热面——十年如一，光洁如新！

 

一、产品开发背景

凝汽器是凝汽式汽轮机装置的重要组成部分，在热力系统中起着冷却作用，通过循环水将作过功的低压蒸汽冷凝成水重复使用，它的工作情况直接影响到整个装置的热经济性和运行可靠性。凝汽器只有保持高清洁度，才能确保系统高效换热。但在实际运行过程中，凝汽器不可避免的遇到水垢问题。

1、水垢的形成：

水垢形成有5个阶段：起始、运输、附着、老化、剥蚀。在起始阶段，由于管壁边缘形成滞流层，温度较管中心要高，因此容易析出碳酸盐，形成污垢，水里的污垢随着水流的流动向前运动，很容易在附着在管壁上，时间久了就会越积越多腐蚀管壁。但只要破坏水垢形成的任何一个阶段，水垢就无法形成。

2、水垢的危害：

1）主要危害的就是降低发电效率。

水垢导热性能很差，相比钢铁导热能力小30～50倍，换热面附有水垢就会使受热面传热变坏。经实验，换热器产生1mm厚的水垢，换热效率将下降10%左右。

2）水垢产生后，会减小传热面内、外流通截面，增加传热面内、外循环水的流通阻力，严重时流通截面很小，甚至完全被堵塞，至使换热器不能正常运行。

3）凝汽器管结垢还将导致产生脱锌(黄铜)、脱镍(白铜)和点蚀。清洁的凝汽器可使用15年以上，结垢而不及时消除时，可使其在几年内穿透，大大降低凝汽器的使用寿命。

4）水垢附着在换热面上，耗费人力物力进行检测和清除，增加企业运行成本。

    3、目前几种清洗方式对比分析

清洗方式		优点	缺点
离线（高压水枪冲洗）		除垢效果好，除垢率90%以上；无应力裂痕；物理清洗，无环境污染	必须停机后才能进行，费用高；人工劳动强度大；机组运行中的污垢无法及时清除；
在线	传统胶球清洗	操作简单	清洗效果不佳，维持时间短，回球率低，人工劳动强度大；投放较多胶球，增加运行成本；且仍需定期离线清洗；
	化学清洗 （阻垢剂/酸洗）	有一定清洗效果	酸洗频繁使用将降低凝汽器使用寿命，甚至危及火电厂运行安全；环境污染；运行成本高；
	螺旋纽带清洗	初期除垢效果较好，运行成本低	整体清洗效果一般，纽带容易浮动摇晃，磨损管壁，影响机组运行
	其他机器人清洗/超声波除垢等高端方式	清洗效果较好	尚处于实验阶段，需要长期案例验证；设备投资过大，500-600万元/套，没有普及性；

 

综上所述：目前市场上通行的凝汽器清洗方式是化学清洗（阻垢剂）+离线（高压水枪冲洗）相结合的方式，但这种方式只是“权宜之计”，无法从根本上解决水垢问题带来的危害。

二、产品工作原理

    1、工作原理图
       2、工作原理说明

 凝汽器清洗机器人每日根据设定时间自动开启，将系统中的杂质清理干净，确保系统的正常运行。机器人先对1号凝汽器进行清洗，将管内壁清洗干净。清洗完成之后，系统自动将“清洗粒子”全部收集到装置内，监控装置即时统计生成回收率，当系统输出运行安全的信号后，机器人自动开启对2号凝汽器的清洗，清洗完毕后“清洗粒子”再次通过监控装置收集到装置内。当监控装置再次输出运行安全的信号时，整个清洗循环结束。

如果单次清洗完毕后，监控装置输出了问题信号，设备检修人员要进入现场排出故障，故障排出后再进入下一个循环。

 三、产品性能特点

1、强大的清洗功能

    从除垢到防垢，由被动清洗到主动清洗；简单有效，就像我们每天做完饭及时刷锅一样，设备每天在线自动清洗，水垢无处遁形，确保凝汽器时时无垢高效运行。

2、高度的自动化

    设备按设定程序智能运行，“清洗粒子”自动换向技术，可保证在洗完毕一台换热器后，自动切换到另外一台换热器，无需人工干预，大大降低工人劳动强度。

3、良好的兼容性

设备的控制功能和显示操作无需转化，可直接并入企业已有的DCS控制系统，便于企业集中操控。

4、均匀的清洗度

    “清洗粒子”均配技术，可实现“清洗粒子”准确、均匀的分配到每个换热管中，确保全覆盖、无遗漏清洗。

5、一键式操作

    设备操作简便，只需一键开启一键关闭，普通工人简单培训后即可独立操作。

6、即时生成的回收率

    “清洗粒子”完成一个清洗循环后，系统可自动生成回收率，结果反馈在显示屏上，省却人工参与，实时监控设备高效运转。

7、高效耐用的“清洗粒子”

    采用特殊材料，开发制作高效耐用的“清洗粒子”，区别于市场上普通的清洗件，清洁效果更好，使用寿命更长。

四、经济、社会效益分析

（一）经济效益分析：

1、提高换热效率，降低能耗，增加机组发电量。

       凝汽器在线清洗机器人能够实时在线运行，始终保持凝汽器无垢高效工作，尤其在夏季环境温度高及循环水温度高的情况下，可有效降低凝汽器端差，提高真空度，从而降低煤耗。

    2、降低清洗费用：常规清洗方式需要不间断的费用投入，而这种方式一次投入，受益，可大大降低费用投入。

    3、清洗方式对凝汽器不造成损伤，还可保护设备，延长使用寿命。

4、降低人工操作成本，提高员工满意度 。

（二）社会效益分析：

1、为电厂凝汽器提供一种简单有效的清洗方式，弥补原有清洗方式的不足，具有很强的普及性，对解决凝汽器水垢清洗有很强的现实意义。

2、清洗采用物理方式，对循环水无害，对环境无害。

3、有效降低单位产值煤耗，可减少二氧化硫，硫化氢，一氧化氮等有害气体的排放，减少固体污染物的排放，节能减排，绿色环保，符合“十三五规划”总体要求。

4、对企业来说，降低污染物排放，利于企业顺利通过环保督查；对当地政府而言，也可助力其完成节能减排指标。 

五、案例分析

山东海阳龙凤热电厂

说明：以下信息是海阳龙凤热电厂使用“凝汽器清洗机器人”一年之后的采集数据，真实可信！

 

1、凝汽器在线清洗机器人使用前后基础数据（年度均值）对比

对比	循环水进水温度（℃）	循环水出水温度（℃）	排气温度（℃）	端差（℃）	真空度 （千帕）
改造前	28	34	65	21	84
改造后	25	30	35	5	96

 

由上表可知：相对真空比改造前可提高：（96-84）/84=14.29%

根据华东电力试验研究院的试验，汽轮机组相对真空提高1%时，标准煤耗率下降2.5g/(kwh), 则标准煤耗率降低：

14.29×2.5=35.73 g/(kwh)

按2015年发电量160000000 kwh，标准煤价按600元/吨计算，则节省燃料费用：

【160000000×35.73 g/(kwh)】÷1000÷1000×600元/吨=3430080元

 

2、节省清洗费用

改造前，为了处理水垢，我们采取往循环水中投加缓蚀阻垢剂等药品，由于化学处理只能延缓结垢速度，不能彻底防止结垢和铜管粘泥及脏污的形成，凝汽器离线清洗仍然是在所难免。铜管结了硬垢还要进行酸洗，而且大大降低了铜管的使用寿命。

即：改造前的清洗方式：

    日常化学清洗（阻垢剂等）+三个月/次的离线清洗（高压水枪冲洗）+三次/年的化学清洗（酸洗）

改造后，节省清洗费用如下：

清洗方式	费用说明	费用计算
化学清洗（阻垢剂等）	药品一公斤10元，每天用量50公斤	10元/公斤×50公斤×365天=182500元/年
离线清洗（高压水枪冲洗）	三个月清洗一次，一次费用是3万	30000元/次×4次/年=120000元/年
化学清洗（酸洗）	一年三次，一次费用3万	30000元/次×3次/年=90000元/年
费用总计		392500元/年

 

3、综合经济效益

凝汽器清洗机器人投运使用后，每年可为我公司提高经济效益合计:

 3430080元+392500元=382,2580元/年

 因此可以看出，该设备为电厂节省大量生产成本，创造巨大经济效益。