一种循环式电厂凝汽器在线化学清洗方法及系统与流程

本发明属于工业用换热器化学清洗领域，具体涉及一种循环式电厂凝汽器在线化学清洗方法及系统。

背景技术：

列管式水冷却器是广泛应用于动力、化工、石油、和原子能等工业部门主要辅助设备之一，担负着各种动力、电气、机械和化学反应设备重要的冷却任务，其工作性能的好坏对企业的安全、经济运行有着重要的影响。在传热过程中，列管式水冷却器中换热管水侧内壁由于受加热和水质的影响易形成水垢和污渍，对换热器的性能产生不良的影响，如何及时清除水垢和污渍一直是一个亟待解决的重要问题。以电厂为例：凝汽器就是一种列管式水冷却器：由数千根换热管组成，管外走蒸汽，管内走冷却水，因有热交换的存在，冷却水中的盐份在连续加热过程中不断析出，形成大量的水垢并附着在管壁上，导致凝汽器内真空下降，发电煤耗率上升，发电成本增加，因此降低汽轮发电机组的效率。当凝汽器结垢0.5mm左右,可使真空度由90%以上降到85%以下,使发电煤耗升高15～20g/kw·h，对于一台年运转7000h、负荷率为90%的300mw机组来说，每年将多耗标准煤约28～38万t,如果水垢厚度达1mm，则不仅多耗煤量将超过每年5万多吨,而且将影响10%的出力。凝汽器内真空下降，还会使汽轮机的排汽温度升高，导致低压缸的变形，不仅影响电厂运行的经济性，还直接影响汽轮发电机组的运行安全。本发明就是针对这一问题而提出的，以极少量有针对性的、特定的化学清洗剂，对列管式水冷却器中水垢和污渍实现在线化学精确清洗一种技术系统。

下面，以电厂凝汽器为例,将本发明和电厂常用的同类的在线清洗的方法进行一个比较:

1)凝汽器胶球清洗方法（此法为电厂标准配置）:在凝汽器水则投入大量胶球，胶球随循环水流动，通过凝汽器换热管，对换热管进行清洗，它虽然能起到一定除垢的作用，但由于胶球不能太大、太硬否则难以通过凝汽器换热管，但是太小、太软、又会影响除垢效果，导致胶球回收率降低。此外,胶球清洗法还取决于循环水的流速,冬季循环水温度低,流量不能大,否则会产生凝结水过冷,造成机组运行经济性下降.流量的下降导致换热管内水流速的下降,胶球清洗效果下降,凝汽器清洁率下降,最低可达0.4(设计值0.85)。对于采用中水做循环水的系统，效果就更差，因此如何用好胶球也一直是困扰电厂的难题。在cnk以上可查阅到大量的关于胶球改进的文章就证明了这一点，但改造后运行一段时间后同样的问题又会出现，说明胶球清洗本身就存在依赖循环水流速，收球率和清洗效果难以两全的重大缺陷。

2)凝汽器在线化学清洗方法：现在电厂基本上无一例外的都会在投入胶球清洗的基础上在凝汽器循环水池中加入大量的化学清洗剂（主要是酸、缓蚀剂和除藻剂为中和排放还要加大量的碱），以阻止换热管结垢和藻类的生长。随着机组容量增大，循环冷却水量越来越大、300mw机组为40000t/h左右，冷却塔循环冷却水蒸发量约为2600t/h,600mw、1000mw机组就更多，为了保证阻垢、灭菌效果，维持循环冷却水的低ph值，加药量可想而知，以300mw机组为例，一年加药的费用约为200万元左右。尽管如此，对采用中水（国家有规定电厂循环水必须采用中水，以避免采用地下水）作为电厂循环冷却水的机组，效果并不明显，不少机组因结垢严重不得不在运行期间进行临停清洗，以保证机组运行的安全性。

这种清洗方法的主要问题是：加入的化学清洗剂，被循环水池中大量的循环水稀释了，到凝汽器换热管时远远达不到清洗浓度，白白浪费了大量化学清洗剂。

技术实现要素：

根据现有技术的不足，提供一种清洗液循环使用、自动化程度高、除垢效果好和可实现零排放的电厂凝汽器在线化学清洗方法及系统。

本发明按以下技术方案实现：

一种循环式电厂凝汽器在线化学清洗方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将注液灌中的清洗液达到预定液位；

步骤二：启动注液泵，开启再循环电动阀；

步骤三：凝汽器前水室处的水下机器人动作移动到指定的位置，水下机器人上的注液头前进至换热管管口，并将换热管管口密封；

步骤四：开启注液电动阀，注液至换热管内充满清洗液，关闭注液电动阀；

步骤五：凝汽器后水室处的水下机器人动作，将回液头定位到换热管管口，并将换热管管口密封，同时开启注液电动阀和回液电动阀，开始循环清洗，直至完成清洗任务；

步骤六：关闭注液电动阀，前水室出的水下机器人动作，注液头脱离换热管管口，利用凝汽器内部压力将换热管内清洗残液排入回液注头，通过回液管路将清洗残液排回注液罐，注液罐液位因回液液位升高，达到预定值时，换热管内残液正好全部排出，此时关闭回液电动阀；

步骤七：后水室处水下机器人动作，回液头脱离换热管管口，准备进行下一次定位动作；

步骤八：重复以上动作完成全部凝汽器清洗工作。

优选的是，所述步骤四中，通过注液灌上的液位计计量来确定清洗液是否充满换热管。

优选的是，所述步骤五中，注液管ph仪上读数和回液管ph仪上读数相同时，完成清洗任务。

一种循环式电厂凝汽器在线化学清洗系统，包括注液罐、注液系统和回液系统，所述注液系统包括注液泵、注液电动阀和注液头；所述注液泵位于注液罐底部，所述注液泵通过阻尼器分别与恒压阀和注液电动阀相连，所述恒压阀通过再循环管路与再循环电动阀相连，所述再循环电动阀与注液罐相连，所述注液电动阀通过注液管路与一组或多组注液阀相连，每一个注液阀又与注液头相连，所述注液头将清洗液注入到相应的换热管中，换热管中的清洗液经回液系统流入到注液罐中；所述回液系统包括回液头和回液电动阀，所述回液头与回液阀相连，所述回液阀通过回液管路与回液电动阀相连，所述回液电动阀与注液罐相连。

优选的是，所述注液泵的入口端连接有过滤器。

优选的是，所述注液电动阀的出口端连接有注液管ph仪；所述回液电动阀的入口端连接有回液管ph仪。

优选的是，所述注液罐上安装有液位计。

优选的是，所述注液罐下部设置有残液清理管。

优选的是，所述注液罐上设置有清水进水管。

优选的是，所述注液头与回液头相同；所述注液头包括下底板，所述下底板通过底板架与上底板相连接，所述上底板的一侧安装有气缸，所述气缸连接有气缸适配器，所述气缸内的伸缩轴的前端固定连接有一个球头，所述球头通过水平杆与推板相连，所述推板又与滑块相连接，所述滑块的下面设置有导轨，通过导轨的定位实现滑块的运动轨迹，所述滑块内穿插有一个中间宽两边窄、且能够在滑块内滑动的灌注轴，位于滑块内的灌注轴上套装有弹性部件，所述弹性部件一端抵在灌注轴宽边部位，一端抵在滑块的后开口处，所述灌注轴的后端固定有外径大于滑块的后开口内径的螺母。

本方法在电厂不停机的情况下对部分（几十根或几百根）汽器换热管形成局部封闭，完成循环清洗，其有益效果是：

1、提高了清洗速度，避免了单侧清洗时的注液、回液的等待时间，可提高清洗速度近一倍左右；

2、方便及时检测清洗效果，当在线检测到循环清洗液浓度或ph值不再降低时，即停止这一循环的清洗，避免过度清洗和人工采样，更有利于实现计算机实现自动加药、自动配液、自动清洗等功能；

3、大量节约了清洗的用药量，实现了清洗剂的循环利用，降低了清洗成本；

4、有效避免了清洗液的泄漏，尤其对开式系统等对水质有严格要求的冷却系统更为有利，可实现零排放；

5、实现了电厂凝汽器离线化学清洗方法的在线化。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为注液头俯视图；

图3为注液头主视图；

图4为注液头侧视图；

1—上底板，2—灌注轴，3—滑动膜，4—导轨，5—气缸，6—气缸适配器，7—下底板，8—球头，9—推板，10—硅胶套，11—弹性部件，12—滑块，13—螺母，14—底板架；

20—注液罐，21—液位计，22—残液清理管，23—清水进水管，24—溢流管；

30—注液管ph仪，31—注液泵，32—注液电动阀，33—过滤器，34—阻尼器，35—恒压阀，36—注液阀，37—再循环电动阀；

40—回液管ph仪，41—回液电动阀，42—回液阀；

100—注液头，200—回液头，300—换热管。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，一种循环式电厂凝汽器在线化学清洗系统，包括注液罐20、注液系统和回液系统，注液罐20上安装有液位计21，注液罐20下部设置有残液清理管22，注液罐20上设置有清水进水管23和溢流管24。

注液系统包括注液泵31、注液电动阀32和注液头100；注液泵31位于注液罐20底部，注液泵31的入口端连接有过滤器33，注液泵31通过阻尼器34分别与恒压阀35和注液电动阀32相连，恒压阀35通过再循环管路与再循环电动阀37相连，再循环电动阀37与注液罐20相连，注液电动阀32通过注液管路与一组或多组注液阀36相连，每一个注液阀36又与注液头100相连，注液头100将清洗液注入到相应的换热管300中，换热管300中的清洗液经回液系统流入到注液罐20中，注液电动阀32的出口端连接有注液管ph仪30。

阻尼器34和恒压阀35的作用是a、建立再循环管路，避免水泵频繁启动；

b、防止水锤，保护管道；c、维持注液压力恒定。工作原理是阻尼器34是带有一个空气囊，可以吸收电磁阀急闭所带来的水击；恒压阀35带有弹簧，可以根据水压力的变化自动调节阀门开度。

回液系统包括回液头200和回液电动阀41，回液头200与回液阀42相连，回液阀42通过回液管路与回液电动阀41相连，回液电动阀41与注液罐20相连，回液电动阀41的入口端连接有回液管ph仪40。

注液头100与回液头200相同；注液头100包括下底板7，下底板7通过底板架14与上底板1相连接，上底板1的一侧安装有气缸5，气缸5连接有气缸适配器6，气缸5内的伸缩轴的前端固定连接有一个球头8，球头8通过水平杆与推板9相连，推板9又与滑块12相连接，滑块12的下面设置有导轨4，导轨4上设置有滑动膜3，通过导轨4的定位实现滑块12的运动轨迹，滑块12内穿插有一个中间宽两边窄、且能够在滑块12内滑动的灌注轴2，位于滑块12内的灌注轴2上套装有弹性部件11，弹性部件11一端抵在灌注轴2宽边部位，一端抵在滑块12的后开口处，灌注轴2的后端固定有外径大于滑块12的后开口内径的螺母13；灌注轴2的前端套装有硅胶套10，当气缸5收缩移动到下一个换热管300后，灌注轴2依靠弹性部件11的弹力自动向前顶住换热管口。

弹性部件11为弹簧。因为凝汽器中为为高温环境，注入的化学试剂也是酸性试剂，而钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，因此压缩弹簧的材质为钛合金。

注液头100的工作过程：

气缸5向前进，带动推板9前进，推板9又带动滑块12向前进，使得灌注轴2的前端硅胶套10顶住换热管口，当气缸5继续向前时，带动推板9继续前进，推板9又带动滑块12继续向前进，此时，滑块12压缩弹簧，弹簧会进一步的压紧硅胶套10对换热管进行密封对接，由外接的配液装置向灌注轴2泵出清洗液，灌注轴2向换热管300充入清洗剂，达到设定的清洗浸泡时间后，气缸5收回，灌注轴2退出，然后向下一个换热管300进行清洗。

一种循环式电厂凝汽器在线化学清洗方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将注液灌20中的清洗液达到预定液位；

步骤二：启动注液泵31，开启再循环电动阀37；

步骤三：凝汽器前水室处的水下机器人动作移动到指定的位置，水下机器人上的注液头100前进至换热管300管口，并将换热管300管口密封；

步骤四：开启注液电动阀32，通过注液灌20上的液位计21计量，注液至换热管300内充满清洗液（排空换热管300中的循环水），关闭注液电动阀32；

步骤五：凝汽器后水室处的水下机器人动作，将回液头200定位到换热管300管口，并将换热管300管口密封，同时开启注液电动阀32和回液电动阀41，开始循环清洗，注液管ph仪30上读数和回液管ph仪40上读数相同时，完成清洗任务；

步骤六：关闭注液电动阀32，前水室出的水下机器人动作，注液头100脱离换热管300管口，利用凝汽器内部压力（约为0.26mpa）将换热管300内清洗残液排入回液头200，通过回液管路将清洗残液排回注液罐20，注液罐20液位因回液液位升高，达到预定值时，换热管300内残液正好全部排出，此时关闭回液电动阀41；

步骤七：后水室处水下机器人动作，回液头200脱离换热管300管口，准备进行下一次定位动作；

步骤八：重复以上动作完成全部凝汽器清洗工作。

以上所述，仅仅是对本发明的较佳实施例，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改变形式为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。