直接空冷机组凝汽器散热翅片积灰的运行分析及处理

王磊 白成友

摘要：某PVC循环产业链配套化工厂、水泥厂、自备电厂，自备电厂为4×125MW 直接空冷机组，自备电厂空冷岛位于水泥厂下风口，直接空冷机组运行一段时间后，水泥厂产生的粉尘结垢至空冷岛散热器翅片外，污垢热阻会对机组的热经济性产生一定的影响。以125 MW直接空冷机组为例，通过对直接空冷机组冷却单元出口温度分析，对管束积灰的影响进行分析。结合机组运行工况，预测积灰的程度，为直接空冷凝汽器清洗提供冲洗时间段及理论依据。

关键词：直接空冷凝汽器  积灰  清洁度  冲洗

前言

某PVC循环产业链配套自备电厂为直接空冷机组，空冷岛位于配套水泥厂下风口处，环境条件相对比较恶劣，粉尘大，扬尘多，由于空冷凝汽器轴流风机进风口处于微负压，导致水泥厂等处的粉尘聚集在空冷岛处。空冷凝汽器管束呈“A”形布置，导致凝汽器空气侧迎风面的流场分布不均匀，致使风力较集中部位翅片管脏物聚集处犹为严重，导致空冷凝汽器传热系数降低，传热性能恶化，机组运行经济性变差。因此需要经常进行空冷凝汽器清洗，盲目进行大面积冲洗，导致除盐水大量浪费。因此需合理进行冷却管束表面清洁，分析散热器管外污垢热阻对排汽压力的影响规律，对选择空冷凝汽器的清洗设备及确定其清洗周期均具有一定参考意义。

1 空冷设备简介

某自备电厂4×125MW机组采用直接空冷系统，负责对水泥厂、化工厂供电、供暖、供汽。机组直接空冷凝汽器采用单排式椭圆形钢管套矩形钢翅片，散热器表面极易积灰。每台空冷岛共有4列，每列有4单元，共有16冷却单元，其中顺流12个，逆流4个，逆流单元放置在每个列中部，每个冷却单元配置 1 台轴流风机设置，位于单元的下部。直接空冷机组凝汽器的散热面积401140m2，四台空冷岛合计散热面积1604560m2。空冷散热翅片管束尺寸 8850×2378 mm ，数量 152 个、基管横截面尺寸220×20mm 、基管壁厚1.5mm、翅片管外形尺寸220×58mm、管束翅片厚度0.3 mm、翅片间距2.3 mm、翅化比（散热面积/迎）125.4。

2 空冷凝汽器清洁度的计算

空冷凝汽器翅片的清洁程度严重影响散热器热交换能力，是影响机组运行经济性的重要因素。如何定量评价它的清洁度对于有效评价空冷凝汽器冲洗工作具有重要的意义[2]。空冷凝汽器的基本工作原理与湿冷凝汽器相似，不同之处是冷却介质的不同，因此可以依据湿冷凝汽器清洁度的推导方法来获得空冷凝汽器清洁度的计算式：

空冷单元总散热面积F为401140m2，其中迎风面面积Ay约为300855m2，空气密度ρa=1.036kg/m3，比热容 ca=1.005kJ/（kg·K），ma=ρaAyvy，因此清洁度可表示为

FCF=（ρa×Ay×νy×ca/K0F）ln（1+Δta /（ts-t1）[1]

公式中，Δta 为空气温升，vy 为风机的迎面风速。

夏季工况：空气温度 ta=20℃，背压Pc=15kPa，蒸汽凝结温度ts=55℃，空冷统散热量Q=125MW，风机额定转速为86r/min，风机风量 L=470m3/s、L=376m3/s。

可得出125MW直接空冷机组清洁度：

FCF={（0.00076exp（125- W）/（125×0.093 ）}+0.996×{W（55- 15）125（tpq- t0 ）}

公式中：FCF—散热器洁净度系数，一般为0.95～0.98;W—125MW机组实际负荷，

t0—空冷凝汽器入口风温度℃;tpq—空冷凝汽器出口风温度℃。

空冷凝汽器FCF值越接近0.95，说明空冷管束翅片越接近设计工况。空冷岛凝汽器翅片清洁度正常运行一般在0.93～0.95之间。

3 空冷凝汽器运行工况

2019年5月通过计算得出空冷凝汽器各单元清洁度见下表：

通过对比四台机组空冷凝汽器清洁度№4机空冷岛清洁度最差，与2019年5月13日～5月24日，对№4机组空冷岛进行热态高压水冲洗，采用美国JKT公司生产的柴油驱动超高压清洗设备、冲洗喷头为直喷、前冲式。冲洗参数为压力为20～50MPa、流量为120L/min，原理利用水压力把垢清洗掉，利用水的流量把清洗下的灰垢冲洗下来。空冷岛散热片采取由内部向外冲洗，清洗时枪头调好角度，枪头垂直对散热片进行冲洗，从对面冲出的水线至少达到500mm以上，采取人工冲洗方法，空冷风机、齿轮箱油泵电机及空冷岛下方封闭母线母线等电器设备做好防潮措施，冲洗时风机两侧门不得打开，以免影响风机效率。

4 空冷凝汽器翅片高压冲洗前后对比

#4空冷岛经过11天的高压除盐水冲洗后，通过数据分析清洁度如下：

内部冲洗出的杂物：

根据数据得出：冲洗前平均真空67.22KPa，冲洗后平均真空68.92KPa;冲洗后平均真空提高了1.7KPa。

5 结束语

直接空冷机组的空冷凝汽设备的维护显得越来越重要，空冷凝汽器散热翅片表面灰垢的清理直接影响机组经济运行，灰垢清理采用高压除盐水清理，但是每次对空冷岛进行高压水冲洗影响空冷岛设备的寿命，應尽量减少空冷冲洗次数。

通过计算空冷岛清洁度建立冲洗数据分析，合理安排空冷岛冲洗频率，提高了汽轮机机组运行的经济性，也有利于机组的长期、安全经济运行。

参考文献：

[1]赵静，赵斌.空冷凝汽器数值计算方法与传热模型.河北理工大学学报，2009

[2]邵罡北，刘刚，李东.600 MW空冷岛高压水冲洗及经济分析.制冷空调与电力机械，2011

作者简介：王磊 1987年 本科 助理工程师 主要研究方向直接空冷机组运行与维护