百万容量机组大型板式换热器在线清洗技术应用与研究

　　板式换热器是电厂重要的换热设备，以其占用面积少，换热效率高，节省投资等优点，为工业和民用采暖大量应用，电厂闭式冷却器的作用主要是利用循环水冷却电厂内油、水系统，保障厂内高温环境下运转的机械设备充分冷却和正常运行。板式换热器需要定期进行清洗，传统的方法是拆卸清洗，费工费料还容易引起泄漏，影响机组安全运行。而换热器电磁脉冲在线清洗技术，不仅可以在不拆卸或机组运行情况下进行，降低换热器端差，提高换热效率，减少循环水使用量和厂用电电量，而且还可通过加强换热器的及时保养，延长设备使用寿命，减少密封垫片损坏和消耗，节省检修费用[1]。

　　1.板式换热器运行现状

　　某沿海电厂安装2×1000MW超超临界机组，采用大型闭式冷却水系统作为全厂工业冷却水源。闭式冷却器是材质为钛的进口品牌板式换热器，每台机组配备两台。换热器型号：MX35-BFM;设计和试验压力分别为：1.54 MPa 和1.2 MPa;最高允许工作压力为1.5 MPa，设计温度80℃，换热面积950 m2，冷却水进出水管道DN500。

　　该厂自2013年投产以来，由于海水泥沙含量较大，生物贝类(如海虹等)春夏季生长较快，冷却器换热效果较差，夏季部分转动机械因降温效果差，不得不降低负荷运行。而闭式冷却器作为年度计划检修项目，一般采取传统的拆卸清洗方法，但这种清洗方式存在以下几方面的问题。

　　(1)不能及时进行清洗。由于大型板式换热器拆卸清洗需要5-10天，机组运行中拆卸检修会影响的冷却系统的安全可靠性，因此，一般采取临时过夏措施，加大了需要冷却设备的运行风险;

　　(2)能损增加。由于循环水中泥沙、钙镁离子和贝类含量高，板式冷却器容易产生结垢和泥沙沉积，缩小板片间隙，造成换热效果大大下降，水阻加大，同时增加冷却水耗量和厂用电损耗;

　　(3)长期垢物沉积，会导致换热器腐蚀泄漏，缩短换热器使用寿命;

　　(4)拆卸清洗费工费料。大型板式换热器解体后逐片清洗，检修中需要更换大量的密封圈和板片，不仅回装十分困难，耗工耗时，而且增加材料费用(进口备件费用更高);

　　(5)现场拆卸清洗还会造成工作环境污染，机组运行环境变差。

　　以该厂大型板式换热器为例，按每年至少拆卸检修一次，四年左右密封圈备件要全部更换，仅密封圈备件就需要80余万元(不考虑板片损坏更换)，折合每年材料成本20万元，加上人工清洗费用，每年每台机组板式换热器的维修成本在20万元以上。

　　此外，由于板式换热器不能及时清洗，夏季因结垢造成换热效率下降达30%以上，必须加大冷却水调门开度，会造成循环水和厂用电更多的消耗。因此，进行大型板式换热器在线清洗，不仅能减少厂用电和循环水消耗，而且可提高检修效率，节省检修费用，延长设备使用寿命。

　　2.电磁脉冲清洗技术

　　2.1 原理

　　SWM系列电磁脉冲清洗机是一种基于CIP(Clean inplace)技术的高效在线清洗设备，可在冷却器不拆卸情况下进行在线清洗工作，提高冷却效率，从而减少人工清洗时间和材料费用。

　　SWM系列电磁脉冲清洗机结合了管式、板式换热器的结构特点，采用电磁脉冲多相流清洗技术和化学清洗技术，通过冷却器循环水系统的固定管路、或临时管路，与需要清洗的生产设备相连，建立相对封闭的清洗系统和排污系统，应用智能化控制系统产生大波浪冲刷板片，可在机组运行中、不解体设备的前提下对各种管式、板式换热器进行快速清洗[2]。

　　2.2 功能

　　SWM脉冲循环清洗装置具体可实现以下功能[3]：

　　(1)电磁脉冲多相流、正反向清洗功能;

　　(2)化学循环清洗与电磁脉冲混合清洗功能;

　　(3)换热器停机清洗与干燥保养功能;

　　(4)具有一机多用功能，适用于多台列管式、板式换热器的CIP清洗;

　　(5)具有符合国家化学清洗导则与标准的腐蚀挂片试验与检测功能;

　　(6)PLC智能化控制，触摸屏显示，一键操作式自动化运行，操作简单可靠，具有设置、数据记忆、报警、保护、保养提示等多项功能。

　　2.3 应用特点

　　(1)清洗过程安全可靠。气水脉冲产生的多相流压力约(0.2-0.4)MPa，远低于换热器的设计压力。

　　(2)清洗效率高。大型板式换热器每次清洗十数小时就可完成清洗，有效清除垢物和杂物，保持冷却器清洁。

　　(3)使用操作方便。控制系统采用软操和硬操结合，触摸屏显示，画面流程清晰友好，数据记录齐全，并配有保养提示和帮助菜单，方便日常维护保养和人员学习。

　　(4)化学清洗符合国家清洗导则标准。清洗药剂根据换热器垢样和清洗导则复合配制，清洗过程采用进口pH指示仪监测，清洗废液中和排放，整个清洗过程安全可控。

　　(5)生产环境文明良好。由于不需要解体清洗，装置与换热器进出水管路接口连接即可使用，不占用过多位置，系统集成度高，全封闭运行，现场不存在跑冒滴漏问题。

　　3. 清洗方案

　　3.1 设备选型

　　根据该电厂大型板式换热器配置情况，清洗设备使用SWM-100型电磁脉冲清洗机，自带移动液压小车，方便起落和移动;配套就地检修用压缩空气，提供稳定的脉冲清洗压力。电加热器为12KW钛金属;若干根2-4米长的进出水软管、临时排污管和电源接线。

　　3.2 设备安装

　　装置的清洗管法兰与换热器冷却水侧进出水管道阀门后旁路阀门接入(DN125,PN1.6);气源与附近检修用压缩空气接口相连(DN65,PN1.6);补充水源与附近的公用服务水接口或除盐水管路相连(DN65,PN1.6);电源选用380V备用开关处;排污水经过中和处理后排至排水沟(DN125,PN1.6)。

　　4. 效果分析

　　每台闭式冷却器累计清洗时间大约耗时24小时，加上准备措施和验收等，两台前后时间总耗时6天。

　　经过电磁脉冲在线清洗后，在机组负荷增加113MW工况下，调门开度降低了38.11%，A闭式冷却器端差降低6.37℃。说明大型板式冷却器通过在线清洗，不仅完全能够满足机组过夏要求，同时也减少了拆卸后回装困难和泄漏的风险，节省了备件材料和工期，从而提高机组过夏的安全可靠性。

　　此外，针对大型电站板式换热器，可以通过SWM脉冲循环清洗装置建立CIP清洗系统，提高板式换热器换热效率，确保机组运行高峰期换热设备高效可靠，降低循环水和电力消耗，相应提高凝汽器换热效能。具体可取得以下效益：

　　(1)提高设备安全可靠性。板式换热器长期保持较高的清洁度运行，可确保运行高峰期换热质量和效果。

　　(2)提高换热器换热效率，降低循环水损耗和电耗，节约厂用经费。

　　(3)节约维护费用。使用该装置后，日常检修中不需要解体板式换热器即可清洗，清洗时间可以大大缩短，而且不再消耗密封件等备件材料。

　　(4)大大减少设备解体的频率，降低板片变形概率，延长换热器使用寿命。

　　5. 结论

　　板式换热器作为电厂重要的冷却设备，其运行状况会影响到机组的安全和经济运行。大型板式换热器采用传统的检修方式不仅耗时耗备件，增加生产支出，而且也影响安全生产和循环水系统的经济运行。应用电磁脉冲在线清洗技术，可解决大型板式换热器结垢或堵塞带来的一系列问题，有利于机组安全过夏，而且，也提供了一种全新的清洁生产手段和设备管理模式，值得电力行业应用和推广。

　　【本文选自《清洗世界》杂志2017年12期“实用技术”栏目】