[实用新型]一种凝汽器在线超声旋流除垢装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水垢处理技术领域，具体为一种用来清除凝汽器换热面水垢的凝汽器在线超声旋流除垢装置。

背景技术

凝汽器是汽轮机组的一个重要组成部分，其作用是将汽轮机排汽冷却凝结成水，形成高度真空，使进入汽轮机的蒸汽能膨胀到远低于大气压力而多做功。

凝汽器工作性能的好坏直接影响整个机组的安全性和经济性。凝汽器真空是表征凝汽器工作特性的主要指标，是影响汽轮机组安全经济运行的主要因素之一。

影响凝汽器真空的因素比较复杂，包括凝汽器传热特性、凝汽器热负荷、换热管清洁率、冷却水温、冷却水量、冷却水系统的特性等。

对于一台已经投运的抽汽凝汽式机组，凝汽器的冷却面积、冷却水量、凝汽器热负荷等已基本固定，冷却水系统的特性、冷却方式、冷却水温也受到电厂的地理位置、季节气候等因素限制。提高并维持较高的换热管清洁率是保持凝汽器真空高的最有效途径。凝汽器换热管水侧的脏污和结垢是导致凝汽器真空恶化的最主要最常见的原因。

1、污垢的形成与分类

污垢的形成是一种极其复杂的热量、动量、和质量交换过程，而且污染现象遍及自然过程。电厂多采用地下水或地表水作为循环水，水中含有能溶解在水中的盐类、灰尘、泥砂、微生物等杂质，循环水系统的冷却水由于蒸发损失、风吹损失等不断浓缩，杂质在水中的比例也不断增高，因此当硬水被加热或蒸发时，水垢就会形成。水垢会阻塞管道或沉淀在热传导表面，导致热耗和阻力损失增加。

一般来说，凝汽器换热管水侧污垢可以粗略按沉积物的形成机理分为三大类：硬垢、污垢、生物黏泥等。

污垢的形成及分类

2、污垢的危害

2.1热阻增大：循环水在凝汽器铜管内流动，吸收大量的热量，保证了汽轮机的正常运行。工业换热器内，一般管内流体的流动总是处于旺盛湍流状态。根据管内受迫流动换热理论，液体在管道内流动分为层流边界层、过渡流层、紊流区三种基本现象，并由于流体的粘性而具有不同的流动速度，见下图。层流边界层是贴附于管壁的一层，流速非常缓慢，水中的CaCO3等污垢最易滞留在管内壁上形成污垢；并且，层流边界层虽然很薄，但紧靠管壁，热阻很大，影响传热效果。

2.2使排汽温度升高：污垢的导热系数很小，大大地增加了传热热阻，造成传热系数降低，使循环冷却水吸热不良，减缓了排汽的凝结速度，致使排汽压力升高、排汽温度升高。而排汽温度的升高又导致有更多的热量需要冷却水带走，使循环冷却水温度升得很快。冷却水温度升高后又进一步恶化真空，形成恶性循环。表面上看很容易判断为是由于冷却塔冷却效果不良所致，其实冷却水温度高的原因在冷却塔冷却效果一定的情况下是凝汽器真空低直接导致。

2.3改变了设备的运行参数：水侧污垢不仅使凝汽器清洁率下降和冷却面积减少，增加了冷却循环水系统的水流阻力，降低了冷却水的流量，还增加了循环水的出口压力和循环水泵的能耗，使换热效率减小。

2.4使汽轮机组的经济效益降低：真空降低使蒸汽的有效焓降减小，会影响汽轮机组运行的经济性。电站凝汽器一般运行经验表明：凝汽器真空每下降1kPa，汽轮机汽耗会增加1.5％～2.5％；真空过低时会限制机组出力，严重时要停机清洗，影响汽轮机组的经济效益。

2.5威胁机组的安全运行：真空过低，会使低压缸、排汽缸温度升高，引起汽轮机轴承中心偏移，严重时会增大汽轮机组的振动；当真空降低时，为保证机组出力不变，必须增加蒸汽流量，从而导致轴向推力增大，使推力轴承过负荷，影响汽轮机组的安全运行。

2.6引起垢下腐蚀：沉积物垢下腐蚀是凝汽器铜管腐蚀的主要形态。沉积物造成铜管表面不同部位上的供氧差异和介质浓度差异会导致局部腐蚀。铜被氧化生成的Cu2+及Cu+离子倾向于水解生成氧化亚铜，并使溶液局部酸化，加剧了腐蚀的发展，严重时造成针型腐蚀穿孔，导致铜管及管板泄漏，循环水进入凝结水，在无法预知的情况下，锅炉给水品质变差，威胁着锅炉及发电机组的安全运行，也直接影响发电厂的经济效益。

2.7降低凝汽器的使用效率：铜管内壁形成污垢的速度很快，根据文献，凝汽器铜管清扫24h后，清洁系数从1.0变为0.692，实际传热系数由2.93kW/(m2·℃)降到1.98kW/(m2·℃)，致使排汽温度上升约4℃。而0.1mm厚污垢的热阻足以让1mm厚的铜管的导热热阻被忽略不计。如此短的积垢时间和低的传热效率，导致凝汽器长期处于低效率运行中。