板式冷卻器的在線清洗技術

郝陽陽

(商丘裕東發電有限責任公司， 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境影響較大，換熱效率差，設計增加了在線清洗系統，提高了設備的利用率，增強機組運行的安全經濟性。

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簡介

裕東電廠兩臺機組的冷卻水系統有從循環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；另一路經過過濾器并由開式水泵升壓后供應密封油管式、發電機定子冷卻水管式冷卻器、發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的通道，將介質(參與熱交換過程的介質)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，兩種介質交替進入金屬板內的槽道，即熱介質進入奇數槽道，而冷介質進入偶數槽道。這樣，兩種介質被薄薄的金屬壁隔開。多數情況下，兩種介質的流動方向相反。介質通過換熱器時，熱介質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上。熱介質的溫度下降，而冷介質的溫度上升。最后，兩種介質流向金屬板另一端的相似通道，并排出冷卻器。

2 板式冷卻器出現的問題與原因分析

板式冷卻器因其換熱效率高，能節省大量冷卻水，但其本身的結構設計特性決定了對水質要求高，雜質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，會出現冷卻效果差，被冷卻介質(水、油等)溫度降不下來，嚴重的影響其安全經濟運行，引發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) 循環水水質不良導致旋轉濾網出口至冷卻器入口段管路內腐蝕結垢，顆粒狀和塊狀硬質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。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。循環冷卻水管路內大的雜物多堆集在板片間冷卻水入口配水通道內，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，增加熱阻，使換熱量減少。

(3) 開式水母管安裝了旋轉濾網，但濾網網孔為長方形格，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，尤其對于冷卻塔內的PVC填料，小的碎片穿過濾網直接進入旋轉濾網后的管道內，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，循環水泵采用降速節電措施后，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，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，實際工作中常出現板片變形、碰傷、過緊變形等現象，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，一旦出現油溫升高現象，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，如圖2所示。

圖2 板式冷卻器在線清洗系統

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布置結構及用材材質的情況下，選擇合適的過濾器，加裝在給水泵各冷卻水入口，對大顆粒雜質進行過濾。

(2) 為了保證在機組運行中泵組能連續運行，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) 根據現場的空間布置情況，雙筒可切換濾網應具備必要的安裝空間尺寸，同時為了減少清洗次數，避免頻繁切換濾網，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控、指導檢修清洗濾網的日常巡維要求。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，萬一出現一給水泵油溫高現象時，可用設計好的清洗系統增加該泵的冷卻水量，達到保護給水泵連續運行的目的，減少切換泵的次數。

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，保證不被腐蝕，產生新的污垢。

(7) 在沖洗水參數選擇上，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。通常現場以上幾種沖洗介質的參數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 系統改造后操作及注意事項

(1) 技術改造后要對濾網的差壓表進行定期巡視，發現壓差過大，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處攔截，并對給水泵各濾網加強監督，發現問題，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，設備能安全經濟運行。

(2) 增加在線清洗技術后，在密封墊的使用年限內，可達到不解體清洗的目的。按優質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，由于解體檢修次數大大減少，因各種原因導致的板片損壞率顯著降低，可節省因損壞板片而增加的設備備件成本。按以往的統計，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，尤其是夏季高溫環境。根據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，對冷卻水水質的要求減弱，即使在楊絮季節也能起到很好的冷卻效果，保證冷卻介質(水、油等)溫度下降，保障設備的安全經濟運行。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.電力安全工作規程(第1部分：熱力和機械)[S].

0.火力發電廠設計技術規程[S].(

2015-12-10)

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