CN104976919A - 干–湿并列空冷凝汽器清洗系统及其清洗周期确定方法 - Google Patents

Abstract

一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统及其清洗周期确定方法，其特点是：包括空气压缩机与高压储气柜连通，高压储气柜与第一三通换向阀连通；除盐水箱通过第二截止阀与高压水泵连通，高压水泵通过第一三通换向阀与移动清洗器连通，移动清洗器通过纵向轨道滑轮置于横向平移架上，横向平移架下端通过第一横向轨道滑轮置于横向下轨道上，横向平移架上端通过第二横向轨道滑轮置于横向上轨道上，纵向轨道滑轮分别与驱动电机和定滑轮连接，汽轮机低压缸通过排汽分配管与空冷凝汽器管束、凝结水箱连通，凝结水箱与锅炉给水连通。其清洗周期确定方法科学合理，使空冷凝汽器灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小，提高了空冷凝汽器使用寿命。

Description

干–湿并列空冷凝汽器清洗系统及其清洗周期确定方法

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，是一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统及其清洗周期确定方法。

背景技术

我国煤炭丰富决定了短期内火电仍将处于主导地位，然而，我国煤炭主要分布在东北、华北、西北等“三北”地区，如“三北”地区涵盖了我国16大煤电基地中的14个，但“三北”地区基本处于缺水或少水地带，这使火电发展出现了燃煤和水资源分布地理结构上的矛盾，直接空冷机组(直冷机组)以其69％～84％的节水率、结构简单、造价便宜等优良特性在“三北”地区得到广泛的应用。但直冷机组的空冷凝汽器以热容量较小的空气作为冷却介质，散热能力差，为强化空气侧的换热过程，空冷凝汽器管束上布置铝翅片形成冷却空气的通道，即翅片通道，翅片间距约为2.3mm，管束间距约38mm，这在我国风沙大、扬尘多、污染较严重的“三北”地区，使得空气中的固体颗粒极易在翅片通道内积聚，另外，春、夏季节树木的飞絮、昆虫等积聚在翅片通道入口，甚至堵塞空冷凝汽器翅片通道，这些积聚物统称为空冷凝汽器灰垢，灰垢的存在严重降低了空冷凝汽器的换热性能，可使得同环境条件下直冷机组汽轮机排汽压力抬高8kPa～12kPa，增大发电煤耗约12g/kWh～18g/kWh，甚至威胁到直冷机组的安全运行。

目前通用的解决灰垢的方法是与迎面风逆向，采用高压除盐水冲洗，但存在的问题较多：①安全性差，冲洗后的污水容易玷污安装在空冷岛下面的电气设备，甚至造成电气设备的污闪事故；②耗水量大、成本高，清洗一台600MW机组消耗除盐水数千吨，并且除盐水成本达到15～20元/吨；③频次低、运行背压高，干旱地区无法承受大量水消耗，只能加长清洗间隔，少在一个月以上，长可达半年或1年(1-2次/年)，水洗间隔长，灰垢积聚较厚，导致其真空低于经常清洗机组8kPa以上；④劳动强度大，清洗过程需数人看护12MPa的高压水泵、输水管路，水洗后还需人工在高空环境下清扫洒落在空冷单元内和空冷风机上的絮状物，作业条件危险。另外，中国发明专利号ZL200710055348.0，名称“大型空冷系统空冷凝汽器的干式吹扫装置”公开了一种空冷凝汽器干式吹扫装置，该装置采用含一定洗珠浓度的高速空气代替高压除盐水冲洗空冷凝汽器，但需在空冷凝汽器内侧安装吹扫小车，外侧安装回收小车，并且洗珠还需回收再进行水洗，系统结构复杂，成本较高，目前尚无经济可行的实施方案。

同时，即使不采用洗珠而使用单一的压缩空气来吹扫空冷凝汽器灰垢，清洗介质成本大幅度下降，并且系统结构简化，但是也会带来如下问题：①压缩空气吹扫附着在壁面的积灰效果显著，但无法吹扫掉空冷凝汽器上由一定硬度的灰垢，长期以往，导致翅片通道灰垢越积越厚；②压缩空气吹扫对于柳絮等附着物堵塞翅片通道基本无能为力，如果与迎面风顺向吹扫空冷凝汽器，柳絮、昆虫等有可能在翅片通道内积聚的越来越牢固，如果与迎面风逆向吹扫空冷凝汽器，柳絮等漂浮物有随着冷却风回到空冷凝汽器迎风面，二次堵塞翅片通道。

发明内容

本发明的构思基础是，针对现有空冷凝汽器灰垢清洗设备存在的不足，1)本发明采用高压除盐水冲洗和压缩空气吹扫并列的空冷凝汽器清洗系统，在入夏和入冬时限实施高压除盐水冲洗，其它时限实施压缩空气吹扫，一方面，压缩空气吹扫以空气代替除盐水为清洗介质，可解决“三北”地区大规模、高频率高压除盐水冲洗水资源消耗多、清洗费用高的难题，另一方面，高压除盐水冲洗可较好的清洗掉空冷凝汽器翅片通道内的硬垢、柳絮等不易被压缩空气吹扫的堵塞物，高压除盐水和压缩空气并列，既可实现连续、清洁的湿式清洗，又可以实现低成本、无害化的干式吹扫；2)本发明在空冷凝汽器外表面布置可实施除盐水冲洗和压缩空气吹扫并列功能的移动清洗器，将除盐水冲洗和压缩空气吹扫集成在同一可移动设备，简化了空冷凝汽器清洗系统的机械结构，除盐水喷嘴采用扩散式喷嘴，并距空冷凝汽器管束较远布置，可充分利用除盐水压力大、动量大的特性，使得除盐水在横向冲洗时扩散区域更大，恒定除盐水量的工况下可清洗更大的面积的空冷凝汽器管束，节约用水，压缩空气喷嘴采用渐缩式喷嘴，并距空冷凝汽器管束较近布置，可进一步提高压缩空气吹扫出口的吹扫压力而避免因空气密度小、动量小难以有效吹扫灰垢，同时距离空冷凝汽器管束较近可避免压缩空气快速扩散而释放压力；3)本发明依据该压缩空气吹扫运行时间内最佳吹扫间隔确定清洗周期，调整压缩空气吹扫的吹扫间隔，可维持空冷凝汽器灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小化。

本发明的目的是，提供一种结构简单，造价低廉，可实施性好，能够提高火电机组空冷凝汽器的传热效果，降低机组的煤耗，节能、环保效果佳的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统，并提供其科学合理，使空冷凝汽器灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小，提高空冷凝汽器使用寿命的清洗周期确定方法。

实现本发明目的所采用的技术方案之一是：一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统，其特征在于：它包括空气压缩机17高压空气输出端经第一截止阀18与高压储气柜19输入端相连通，高压储气柜19输出端与第一三通换向阀20第一输入端连通；除盐水箱21输出端通过第二截止阀22与高压水泵23输入端连通，高压水泵23输出端与第一三通换向阀20第二输入端连通；第一三通换向阀20输出端通过气/水两用输送管16与移动清洗器10连通，移动清洗器10通过纵向轨道滑轮11置于横向平移架9上，横向平移架9下端通过第一横向轨道滑轮24置于横向下轨道8上，横向平移架9上端通过第二横向轨道滑轮25置于横向上轨道7上，纵向轨道滑轮11通过正时皮带12分别与驱动电机13和定滑轮14连接，横向上轨道7与排汽分配管3连接，横向下轨道8与凝结水箱26连接；汽轮机1低压缸排出的汽轮机排汽2与排汽分配管3输入端连通，排汽分配管3输出端与空冷凝汽器管束4输入端连通，空冷凝汽器管束4输出端与凝结水箱26输入端连通，凝结水箱26输出端通过凝结水泵15与锅炉给水6连通。

所述移动清洗器10包括：气/水两用输送管16的输出端与第二三通换向阀30的输入端连通，第二三通换向阀30的第一输出端与除盐水联箱31连通，除盐水联箱31下嵌有呈线形布置的若干个除盐水喷嘴32；第二三通换向阀30的第二输出端与压缩空气联箱33连通，压缩空气联箱34下嵌有呈线形布置的若干个压缩空气喷嘴34；除盐水联箱31与压缩空气联箱34通过连接杆35连接并错开布置。

所述除盐水喷嘴32为渐扩喷嘴，其喷嘴入口和出口均为矩形，宽度相同，出口长度为入口长度的1.5～4倍，除盐水喷嘴32出口除盐水压力为0.1～0.2MPa；压缩空气喷嘴34为渐缩喷嘴，其喷嘴入口和出口均为矩形，宽度相同，入口长度为出口长度的2～3倍，压缩空气喷嘴34出口压缩空气压力为0.4～0.7MPa。

所述移动清洗器10与空冷凝汽器管束4平行布置，压缩空气喷嘴34和除盐水喷嘴32均与空冷凝汽器管束4垂直，压缩空气喷嘴34出口距空冷凝汽器管束4直线距离为5～8cm，压缩空气喷嘴34在压缩空气联箱33下布置的间距为压缩空气喷嘴34出口长度的1.5～2倍，除盐水喷嘴32出口距空冷凝汽器管束4直线距离为30～35cm，除盐水喷嘴32在除盐水联箱31下布置的间距为除盐水喷嘴32出口长度的6～8倍，移动清洗器整体长度为3～5米。

实现本发明目的所采用的技术方案之二是，一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统的清洗周期确定方法，其特征在于：两次高压除盐水冲洗间隔为压缩空气吹扫运行期间，依据该运行时间内灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小化为目标，其所对应的清洗间隔为压缩空气吹扫的最佳吹扫间隔，整个最佳吹扫间隔由下述方程组定量描述：

积灰状态下汽轮机排汽焓

h_f＝f(t_nf,p₀,t₀)      (1)

清洁工况下汽轮机排汽焓

h_c＝f(t_nc,p₀,t₀)      (2)

积灰状态下汽轮机组发电功率减少值：

P＝(h_f-h_c)·η_t·η_m·η_e·q_m,e      (3)

积灰状态下灰垢增长特性费用

C_f＝P·η_u·E_p                      (4)

积灰状态下压缩空气吹扫特性费用

$C_b=c_a+C_f\·(1-\frac{m}{{\mathrm{\τ}}_b}),m=0~{\mathrm{\τ}}_b---\left(5\right)$

压缩空气吹扫间隔内累计损失费用

$C_{fouling}={\∫}_0^{{\mathrm{\τ}}_i}{C}_{f}d\mathrm{\τ}---\left(6\right)$

压缩空气吹扫时间内累计损失费用

$C_{blowing}={\∫}_{{\mathrm{\τ}}_i}^{{\mathrm{\τ}}_i+{\mathrm{\τ}}_b}{C}_{b}d\mathrm{\τ}---\left(7\right)$

压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用

$C_t=(C_{fouling}+C_{blowing})\·\frac{\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\τ}}_i+{\mathrm{\τ}}_b}---\left(8\right)$

其中，η_t为汽轮机总内效率，η_m为机械效率，η_e为发电机效率，η_u为发电机组年利用率，τ_b压缩空气吹扫时间，为系统设计参数，t_nf积灰状态汽轮机排汽温度，t_nc清洁状态汽轮机排汽温度，p₀汽轮机入口过热蒸汽压力，t₀汽轮机入口过热蒸汽温度，h_f积灰状态下汽轮机排汽焓，h_c清洁工况下汽轮机排汽焓，P积灰状态下汽轮机组发电功率减少值，C_f灰垢增长特性费用，E_p上网电价，c_a压缩空气吹扫设备运行和设备费用，C_b压缩空气吹扫特性费用，m压缩空气吹扫天数，q_m,e为汽轮机低压缸排汽流量，τ_i压缩空气吹扫间隔，τ压缩空气吹扫运行期间，C_fouling压缩空气吹扫间隔内灰垢增长过程产生的累计损失费用，C_blowing压缩空气吹扫时间内吹扫设备产生的累计损失费用，C_t压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用，运行中，监测积灰状态汽轮机排气温度，联立式(1)和式(2)确定积灰状态和清洁工况汽轮机排汽焓，由式(3)确定积灰状态下汽轮机组发电功率减少值，由压缩空气吹扫设备和空冷凝汽器尺寸与结构确定压缩空气运行和设备费用以及吹扫时间，联立式(4)和式(5)确定积灰状态下灰垢增长特性费用和压缩空气吹扫特性费用，再联立式(6)、式(7)和式(8)，确定的压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用，其最小值对应的压缩空气吹扫间隔为最佳吹扫间隔。

本发明的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统优点体现在：一是本发明采用高压除盐水冲洗和压缩空气吹扫并列的空冷凝汽器清洗系统，在入夏和入冬时限实施高压除盐水冲洗，其它时限实施压缩空气吹扫，一方面，压缩空气吹扫以空气代替除盐水为清洗介质，可解决“三北”地区大规模、高频率高压除盐水冲洗水资源消耗多、清洗费用高的难题，另一方面，高压除盐水冲洗可较好的清洗掉空冷凝汽器翅片通道内的硬垢、柳絮等不易被压缩空气吹扫的堵塞物，高压除盐水和压缩空气并列，既可实现连续、清洁的湿式清洗，又可以实现低成本、无害化的干式吹扫；二是本发明在空冷凝汽器外表面布置可实施除盐水冲洗和压缩空气吹扫并列功能的移动清洗器，将除盐水冲洗和压缩空气吹扫集成在同一可移动设备，简化了空冷凝汽器清洗系统的机械结构；三是除盐水喷嘴采用扩散式喷嘴，并距空冷凝汽器管束较远布置，可充分利用除盐水压力大、动量大的特性，使得除盐水冲洗系统在横向清洗时扩散区域更大，恒定除盐水量的工况下可清洗更大的面积的空冷凝汽器管束，节约用水；四是压缩空气喷嘴采用渐缩式喷嘴，并距空冷凝汽器管束较近布置，可进一步提高压缩空气吹扫出口的吹扫压力而避免因空气密度小、动量小难以有效吹扫灰垢，同时距离空冷凝汽器管束较近可避免压缩空气快速扩散而释放压力。五是结构简单、合理，造价低廉，无特殊要求设备，可实施性好，更重要的是提高了火电机组空冷凝汽器的传热效果，降低了机组的煤耗，节能、环保效果佳。

本发明干–湿并列空冷凝汽器清洗系统的的清洗周期确定方法是依据该压缩空气吹扫运行时间内最佳吹扫间隔确定清洗周期，调整压缩空气吹扫间隔，可维持空冷凝汽器灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小化，其方法科学合理，能够提高空冷凝汽器使用寿命。

附图说明

图1为干–湿并列空冷凝汽器清洗系统结构示意图；

图2为移动清洗器结构示意图；

图3为渐扩式除盐水喷嘴结构示意图；

图4为渐缩式压缩空气喷嘴结构示意图；

图5为压缩空气吹扫最佳吹扫间隔确定方法示意图；

图6为最佳吹扫间隔确定结果示意图。

图中：1汽轮机，2汽轮机排汽，3排汽分配管，4空冷凝汽器管束，5空冷风机，6锅炉给水，7横向上轨道，8横向下轨道，9横向平移架，10移动清洗器，11纵向轨道滑轮，12正时皮带，13驱动电机，14定滑轮，15凝结水泵，16气/水两用输送管，17空气压缩机，18第一截止阀，19高压储气柜，20第一三通换向阀，21除盐水箱，22第二截止阀，23高压水泵，24第一横向轨道滑轮，25第二横向轨道滑轮，26凝结水箱，30第二三通换向阀，31除盐水联箱，32除盐水喷嘴，33压缩空气联箱，34压缩空气喷嘴，35连接杆。

具体实施方式

下面利用附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参照图1，干–湿并列空冷凝汽器清洗系统包括空气压缩机17高压空气输出端经第一截止阀18与高压储气柜19输入端相连通，高压储气柜19输出端与第一三通换向阀20第一输入端连通；除盐水箱21输出端通过第二截止阀22与高压水泵23输入端连通，高压水泵23输出端与第一三通换向阀20第二输入端连通；第一三通换向阀20输出端通过气/水两用输送管16与移动清洗器10连通，移动清洗器10通过纵向轨道滑轮11置于横向平移架9上，横向平移架9下端通过第一横向轨道滑轮24置于横向下轨道8上，横向平移架9上端通过第二横向轨道滑轮25置于横向上轨道7上，纵向轨道滑轮11通过正时皮带12分别与驱动电机13和定滑轮14连接，横向上轨道7与排汽分配管3连接，横向下轨道8与凝结水箱26连接；汽轮机1低压缸排出的汽轮机排汽2与排汽分配管3输入端连通，排汽分配管3输出端与空冷凝汽器管束4输入端连通，空冷凝汽器管束4输出端与凝结水箱26输入端连通，凝结水箱26输出端通过凝结水泵15与锅炉给水6连通。

参照图2，移动清洗器10包括气/水两用输送管16的输出端与第二三通换向阀30的输入端连通，第二三通换向阀30的第一输出端与除盐水联箱31连通，除盐水联箱31下嵌有呈线形布置的若干个除盐水喷嘴32；第二三通换向阀30的第二输出端与压缩空气联箱33连通，压缩空气联箱34下嵌有呈线形布置的若干个压缩空气喷嘴34；除盐水联箱31与压缩空气联箱34通过连接杆35连接并错开布置。

参照图3和图4，除盐水喷嘴32为渐扩喷嘴，其喷嘴入口和出口均为矩形，宽度相同，出口长度为入口长度的1.5～4倍，除盐水喷嘴32出口除盐水压力为0.1～0.2MPa；压缩空气喷嘴34为渐缩喷嘴，其喷嘴入口和出口均为矩形，宽度相同，入口长度为出口长度的2～3倍，压缩空气喷嘴34出口压缩空气压力为0.4～0.7MPa。

参照图3和图4，移动清洗器10与空冷凝汽器管束4平行布置，压缩空气喷嘴34和除盐水喷嘴32均与空冷凝汽器管束4垂直，压缩空气喷嘴34出口距空冷凝汽器管束4直线距离为5～8cm，压缩空气喷嘴34在压缩空气联箱33下布置的间距为压缩空气喷嘴34出口长度的1.5～2倍，除盐水喷嘴32出口距空冷凝汽器管束4直线距离为30～35cm，除盐水喷嘴32在除盐水联箱31下布置的间距为除盐水喷嘴32出口长度的6～8倍。

参照图1和图2，本发明干–湿并列空冷凝汽器清洗系统的运行方式，依据季节的变化，在每年入夏和入冬时限采用高压除盐水冲洗一次，其余时限采用压缩空气吹扫：

高压除盐水冲洗：移动清洗器10置于空冷凝汽器管束4最上端的一侧，横向平移架9通过第一横向轨道滑轮24、第二横向轨道滑轮25在横向上轨道7和横向下轨道8上横向平移，除盐水喷嘴32出口的高压水除盐水发散冲洗空冷凝汽器管束4，实施横向清洗，清洗到另一侧时自动停止，在横向平移架9上由驱动电机13驱动正时皮带2牵引移动清洗器10下移，对接到前次清洗的位置后，再次横向清洗，如此往复，实现空冷凝汽器整个换热面的高压除盐水冲洗。

压缩空气吹扫：移动清洗器10置于空冷凝汽器管束4最下端的一侧，横向平移架9通过第一横向轨道滑轮24、第二横向轨道滑轮25在横向上轨道7和横向下轨道8上横向平移，压缩空气喷嘴34出口的压缩空气吹扫空冷凝汽器管束4，实施横向清洗，清洗到另一侧时自动停止，在横向平移架9上由驱动电机13驱动正时皮带2牵引移动清洗器10上移，对接到前次吹扫的位置后，再次横向清洗，如此往复，实现空冷凝汽器整个换热面的压缩空气吹扫。

参照图5和图6，本发明的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统的清洗周期确定方法，两次高压除盐水冲洗间隔为压缩空气吹扫运行期间，依据该运行时间内灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小化为目标，其所对应的清洗间隔为压缩空气吹扫的最佳吹扫间隔，整个最佳吹扫间隔确定方法由下述方程组定量描述：

积灰状态下汽轮机排汽焓

h_f＝f(t_nf,p₀,t₀)                 (1)

清洁工况下汽轮机排汽焓

h_c＝f(t_nc,p₀,t₀)                 (2)

积灰状态下汽轮机组发电功率减少值：

P＝(h_f-h_c)·η_t·η_m·η_e·q_m,e   (3)

积灰状态下灰垢增长特性费用

C_f＝P·η_u·E_p                   (4)

积灰状态下压缩空气吹扫特性费用

$C_b=c_a+C_f\·(1-\frac{m}{{\mathrm{\τ}}_b}),m=0~{\mathrm{\τ}}_b---\left(5\right)$

压缩空气吹扫间隔内累计损失费用

$C_{fouling}={\∫}_0^{{\mathrm{\τ}}_i}{C}_{f}d\mathrm{\τ}---\left(6\right)$

压缩空气吹扫时间内累计损失费用

$C_{blowing}={\∫}_{{\mathrm{\τ}}_i}^{{\mathrm{\τ}}_i+{\mathrm{\τ}}_b}{C}_{b}d\mathrm{\τ}---\left(7\right)$

压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用

$C_t=(C_{fouling}+C_{blowing})\·\frac{\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\τ}}_i+{\mathrm{\τ}}_b}---\left(8\right)$

其中，η_t汽轮机总内效率，η_m机械效率，η_e发电机效率，η_u发电机组年利用率，τ_b压缩空气吹扫时间，为系统设计参数，t_nf积灰状态汽轮机排汽温度，t_nc清洁状态汽轮机排汽温度，p₀汽轮机入口过热蒸汽压力，t₀汽轮机入口过热蒸汽温度，h_f积灰状态下汽轮机排汽焓，h_c清洁工况下汽轮机排汽焓，P积灰状态下汽轮机组发电功率减少值，C_f灰垢增长特性费用，E_p上网电价，c_a压缩空气吹扫设备运行和设备费用，C_b压缩空气吹扫特性费用，m压缩空气吹扫天数，q_m,e为汽轮机低压缸排汽流量，τ_i压缩空气吹扫间隔，τ压缩空气吹扫运行期间，C_fouling压缩空气吹扫间隔内灰垢增长过程产生的累计损失费用，C_blowing压缩空气吹扫时间内吹扫设备产生的累计损失费用，C_t压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用，运行中，监测积灰状态汽轮机排气温度，联立式(1)和式(2)确定积灰状态和清洁工况汽轮机排汽焓，由式(3)确定积灰状态下汽轮机组发电功率减少值，由压缩空气吹扫设备和空冷凝汽器尺寸与结构确定压缩空气运行和设备费用以及吹扫时间，联立式(4)和式(5)确定积灰状态下灰垢增长特性费用和压缩空气吹扫特性费用，再联立式(6)、式(7)和式(8)，确定的压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用，其最小值对应的压缩空气吹扫间隔为最佳吹扫间隔。

入夏或入冬时限：实施高压除盐水冲洗，除盐水箱21内的除盐水通过高压水泵23升压后进入第一三通换向阀20的第二输入端，第一三通换向阀20输出端的高压除盐水通过气/水两用输送管16进入移动清洗器10的第二三通换向阀30，第二三通换向阀30的第一输出端出口的高压除盐水进入除盐水联箱31，除盐水联箱31的高压除盐水经过除盐水喷嘴32扩散后进入空冷凝汽器管束4，在空冷凝汽器管束4翅片通道内冲刷、溶解灰垢，清洗后的污水、脏水流过空冷凝汽器管束4翅片通道后落入空冷凝汽器底部地面平台，实现空冷凝汽器高压除盐水冲洗。

其它时限：实施压缩空气吹扫，环境大气压力空气进入空气压缩机17升压为压缩空气，空气压缩机17出口的压缩空气经过第一截止阀18进入高压储气柜19储存并调整压缩空气压力、流量稳定，高压储气柜19出口的压缩空气进入第一三通换向阀20的第一输入端，第一三通换向阀20输出端的压缩空气通过气/水两用输送管16进入移动清洗器10的第二三通换向阀30，第二三通换向阀30的第二输出端出口的压缩空气进入压缩空气联箱33，压缩空气联箱33的压缩空气经过压缩空气喷嘴34进一步压缩后吹扫空冷凝汽器管束4，压缩空气与空冷凝汽器管束4的翅片通道内灰垢碰撞、冲刷，吹扫后的积灰颗粒通过翅片通道被空冷凝汽器管束4迎风面冷却风反向吹出凝汽器管束4，随着空冷凝汽器的出口空气排向大气环境，实现空冷凝汽器压缩空气吹扫。

本发明的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统，并列使用高压除盐水冲洗和压缩空气吹扫来清洗空冷凝汽器灰垢，可克服如下缺点：①单一高压除盐水冲洗耗水量大，缺水少水地区费用高，冲洗后的污水玷污空冷凝汽器下面的电气设备；②单一压缩空气吹扫无法完全清洗长时间积累的硬垢。高压除盐水和压缩空气并列清洗系统，既可实施高频次、经济、节水的压缩空气吹扫，又可实施低频次、高效的高压除盐水冲洗，在节约用水量、减少事故率的工况下，维持空冷凝汽器的清洁度。

本发明的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统，采用气/水两用的输送管和以及气/水两用的移动清洗器，简化整个清洗系统结构，可降低整个系统费用及运行难度。扩散的除盐水喷嘴在维持一定的压力工况下，横向移动中可扩大单个除盐水喷嘴冲洗的区域，在相同样的冲洗面积工况下，减少了除盐水喷嘴数量，降低了冲洗单位面积空冷凝汽器的耗水量；渐缩的压缩空气喷嘴可进一步增加喷嘴出口压力，空气压缩机维持同样的流量时，依据空冷凝汽器积灰量多少，可通过调节压缩空气喷嘴的数量来调节压缩空气吹扫压力，提高压缩空气吹扫效果。

本发明的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统运行方式，根据环境时节的变化，分时限调整投入高压除盐水冲洗和压缩空气吹扫，入夏时限高压除盐水冲洗主要是为了可以冲洗掉柳絮、昆虫等堵塞物，这类聚集物压缩空气不易吹扫掉，入冬时限高压除盐水冲洗主要是为了冲洗从入夏至入冬这半年来积聚的不易清洗灰垢，使空冷凝汽器以清洁状态进入冬季运行。高压除盐水自空冷凝汽器上端向下端往复冲洗，冲洗后的污水由于重力作用，部分污水顺着空冷凝汽器管束一直流到凝结水箱顶端后才会通过翅片通道落到地面，为避免空冷凝汽器受到冲洗污水的二次污染，采用自上而下的循环往复式冲洗，压缩空气自空冷凝汽器下端向上端往复吹扫，移动清洗器吹扫后的乏气携带者积灰随着冷却风再次穿过空冷凝汽器翅片通道排向大气环境，由于冷却风携带的灰尘向上流动，为避免空冷凝汽器受到冷却风携带灰尘的二次污染，采用自上而下的循环往复式冲洗。

本发明的干–湿并列空冷凝汽器清洗系统的清洗周期确定方法，在压缩空气吹扫运行期间，考虑灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用，依据两者累计之和最小化原则，定量计算出压缩空气吹扫的最佳吹扫间隔，实施压缩空气吹扫经济运行。采用600MW亚临界直接空冷机组(N600-16.67/538/538)参数、空冷凝汽器为8行8列，每天吹到一列，则压缩空气吹扫时间为192h，如图6所示，由最佳吹扫间隔确定方法确定的最佳吹扫间隔为240h，年总损失费用为163.7万元。

Claims (5)

1.一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统，其特征在于：它包括空气压缩机(17)高压空气输出端经第一截止阀(18)与高压储气柜(19)输入端相连通，高压储气柜(19)输出端与第一三通换向阀(20)第一输入端连通；除盐水箱(21)输出端通过第二截止阀(22)与高压水泵(23)输入端连通，高压水泵(23)输出端与第一三通换向阀(20)第二输入端连通；第一三通换向阀(20)输出端通过气/水两用输送管(16)与移动清洗器(10)连通，移动清洗器(10)通过纵向轨道滑轮(11)置于横向平移架(9)上，横向平移架(9)下端通过第一横向轨道滑轮(24)置于横向下轨道(8)上，横向平移架(9)上端通过第二横向轨道滑轮(25)置于横向上轨道(7)上，纵向轨道滑轮(11)通过正时皮带(12)分别与驱动电机(13)和定滑轮(14)连接，横向上轨道(7)与排汽分配管(3)连接，横向下轨道(8)与凝结水箱(26)连接；汽轮机(1)低压缸排出的汽轮机排汽(2)与排汽分配管(3)输入端连通，排汽分配管(3)输出端与空冷凝汽器管束(4)输入端连通，空冷凝汽器管束(4)输出端与凝结水箱(26)输入端连通，凝结水箱(26)输出端通过凝结水泵(15)与锅炉给水(6)连通。

2.根据权利要求1所述的一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统，其特征在于：所述移动清洗器(10)包括：气/水两用输送管(16)的输出端与第二三通换向阀(30)的输入端连通，第二三通换向阀(30)的第一输出端与除盐水联箱(31)连通，除盐水联箱(31)下嵌有呈线形布置的若干个除盐水喷嘴(32)；第二三通换向阀(30)的第二输出端与压缩空气联箱(33)连通，压缩空气联箱(34)下嵌有呈线形布置的若干个压缩空气喷嘴(34)；除盐水联箱(31)与压缩空气联箱(34)通过连接杆(35)连接并错开布置。

3.根据权利要求2所述的一种移动清洗器，其特征在于：所述除盐水喷嘴(32)为渐扩喷嘴，其喷嘴入口和出口均为矩形，宽度相同，出口长度为入口长度的1.5～4倍，除盐水喷嘴(32)出口除盐水压力为0.1～0.2Mpa；压缩空气喷嘴(34)为渐缩喷嘴，其喷嘴入口和出口均为矩形，宽度相同，入口长度为出口长度的2～3倍，压缩空气喷嘴(34)出口压缩空气压力为0.4～0.7Mpa。

4.根据权利要求2所述的一种移动清洗器，其特征在于：所述移动清洗器(10)与空冷凝汽器管束(4)平行布置，压缩空气喷嘴(34)和除盐水喷嘴(32)均与空冷凝汽器管束(4)垂直，压缩空气喷嘴(34)出口距空冷凝汽器管束(4)直线距离为5～8cm，压缩空气喷嘴(34)在压缩空气联箱(33)下布置的间距为压缩空气喷嘴(34)出口长度的1.5～2倍，除盐水喷嘴(32)出口距空冷凝汽器管束(4)直线距离为30～35cm，除盐水喷嘴(32)在除盐水联箱(31)下布置的间距为除盐水喷嘴(32)出口长度的6～8倍，移动清洗器整体长度为3～5米。

5.根据权利要求1所述的一种干–湿并列空冷凝汽器清洗系统的清洗周期确定方法，其特征在于：两次高压除盐水冲洗间隔为压缩空气吹扫运行期间，依据该运行时间内灰垢损失费用和压缩空气吹扫损失费用之和最小化为目标，其所对应的吹扫间隔为压缩空气吹扫的最佳吹扫间隔，整个最佳吹扫间隔确定方法由下述方程组定量描述：

积灰状态下汽轮机排汽焓

h_f＝f(t_nf,p₀,t₀)            (1)

清洁工况下汽轮机排汽焓

h_c＝f(t_nc,p₀,t₀)            (2)

积灰状态下汽轮机组发电功率减少值：

P＝(h_f-h_c)·η_t·η_m·η_e·q_m,e           (3)

积灰状态下灰垢增长特性费用

C_f＝P·η_u·E_p            (4)

积灰状态下压缩空气吹扫特性费用

$C_b=c_a+C_f\·(1-\frac{m}{{\mathrm{\τ}}_b}),m=0~{\mathrm{\τ}}_b---\left(5\right)$

压缩空气吹扫间隔内累计损失费用

$C_{fouling}={\∫}_0^{{\mathrm{\τ}}_i}{C}_{f}d\mathrm{\τ}---\left(6\right)$

压缩空气吹扫时间内累计损失费用

$C_{blowing}={\∫}_{{\mathrm{\τ}}_i}^{{\mathrm{\τ}}_i+{\mathrm{\τ}}_b}{C}_{b}d\mathrm{\τ}---\left(7\right)$

压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用

$C_t=(C_{fouling}+C_{blowing})\·\frac{\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\τ}}_i+{\mathrm{\τ}}_b}---\left(8\right)$

其中，η_t汽轮机总内效率，η_m机械效率，η_e发电机效率，η_u发电机组年利用率，τ_b压缩空气吹扫时间，为系统设计参数，t_nf积灰状态汽轮机排汽温度，t_nc清洁状态汽轮机排汽温度，p₀汽轮机入口过热蒸汽压力，t₀汽轮机入口过热蒸汽温度，h_f积灰状态下汽轮机排汽焓，h_c清洁工况下汽轮机排汽焓，P积灰状态下汽轮机组发电功率减少值，C_f灰垢增长特性费用，E_p上网电价，c_a压缩空气吹扫设备运行和设备费用，C_b压缩空气吹扫特性费用，m压缩空气吹扫天数，q_m,e为汽轮机低压缸排汽流量，τ_i压缩空气吹扫间隔，τ压缩空气吹扫运行期间，C_fouling压缩空气吹扫间隔内灰垢增长过程产生的累计损失费用，C_blowing压缩空气吹扫时间内吹扫设备产生的累计损失费用，C_t压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用，运行中，监测积灰状态汽轮机排气温度，联立式(1)和式(2)确定积灰状态和清洁工况汽轮机排汽焓，由式(3)确定积灰状态下汽轮机组发电功率减少值，由压缩空气吹扫设备和空冷凝汽器尺寸与结构确定压缩空气运行和设备费用以及吹扫时间，联立式(4)和式(5)确定积灰状态下灰垢增长特性费用和压缩空气吹扫特性费用，再联立式(6)、式(7)和式(8)，确定的压缩空气吹扫运行期间内灰垢增长和吹扫产生的总损失费用，其最小值对应的压缩空气吹扫间隔为最佳吹扫间隔。