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智能除垢——凝汽器清洗机器人
中国节能产业网 2017-6-6 16:21:05

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)最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3050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


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,永久受益,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。


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