板式換熱器反沖洗清洗維護法在大型火電機組上的應用與分析

摘 要：以西北某330 MW火電機組的發電機定子冷卻器反沖洗清洗維護改造為例，介紹了板式換熱器反沖洗清洗維護法在大型火電機組上的應用。從改造前后的操作程序對比和實際應用效果以及原理分析，多角度闡述了該方法的優越性和可操作性。

關鍵詞：火電機組 板式換熱器 反沖洗

中圖分類號：TH247 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0129-01

西北某330 MW火電機組的發電機型號為T255-460，由北京重型電機制造廠生產，其冷卻方式為水氫氫。即發電機定子線圈和引出線采用水冷卻，轉子線圈采用氫內冷，定子鐵芯采用氫表冷。配有一套獨立的定子冷卻水系統，該系統的冷卻器采用了換熱效率較高的板式換熱器，其冷卻水由機組的開式冷卻水（開式冷卻水來自機組循環水）提供。由于開式冷卻水水質較差，該機組定子冷卻器在運行過程中頻繁出現大量絮狀臟污物附著在定冷器換熱片的流道上的現象，致使定子冷卻器換熱效率下降。為確保定子冷卻水系統正常運行，每次只能將該冷卻器退出運行后再逐片拆解后清洗。此方法不僅費時費工，而且會造成冷卻器換熱板片變形、密封墊片損壞、流道錯位及板間距縮小等一系列問題，降低了該換熱器的使用壽命。

1 定子冷卻器換熱片流道堵塞的原因分析

該廠位于毛烏素沙漠的邊緣地帶，常年風沙大、風速高，致使大量的塵土、細沙和細小雜物通過蓄水池及冷卻塔進入循環水系統中，而定子冷卻器所用的開式冷卻水正是來自循環水。定子冷卻器每個換熱片之間的流道很窄，一般只有3～4 mm，并且流道的形狀不規則。在長期的運行過程中，開式冷卻水中所含有的細小固體顆粒及細小纖維物質等雜質會附著在流道的內壁上形成污物。而且隨運行時間的加長，污物越積越多，最終部分流道內因沉積污物而使通流面積減小，部分流道甚至會被污物所堵塞。

2 改造前定子冷卻器的運行及檢修

該廠發電機組定子冷卻器采用兩臺相互并聯的板式換熱器，其中一臺運行，另一臺投入備用。換熱器由人字型金屬波紋板疊加而成，板片與板片之間用橡膠墊進行密封以實現兩種換熱工質之間的完全隔離。為了確保發電機的安全運行，定子冷卻水要求使用經軟化后的除鹽水，其導電率要求小于0.5～1.5μs/cm，而定子冷卻器的冷卻介質開式冷卻水來自機組循環水，則指標要求并不是很嚴格。在該廠的開式冷卻水中含有大量的Ca2+、Mg2+、Cl-、PO43-等導電離子，其電導率控制在600～2300μs/cm（與濃縮倍率有關），從此指標中我們看出循環水的電導率是定子冷卻水電導率的近千倍。而且受周邊風沙及塵土的侵入以及循環水加藥的影響，循環水的水質也較為污濁，其濁度僅能控制在20 mg/L以內。

在連續運行過程中定子冷卻器會出現冷卻效果差，傳熱效率低的現象，需要對定子冷卻器進行清洗維護，在整個清洗維護的過程中必須將板式換熱器進行拆解，對換熱波紋板逐片清洗后重新組裝，經多次調整后再使用。在整個過程中涉及的不安全因素主要有以下幾個方面。

2.1 拆解換熱器的過程中損傷密封墊片

在整個定子冷卻器各零部件中，用橡膠制作的密封墊片是最重要且最需要對其進行苛刻要求的部件，該類型的密封墊片易損點較多，長期使用中橡膠因受熱也有逐漸老化的特性。在重復的拆解和安裝過程中會損傷密封墊片，致使密封不嚴，造成開式冷卻水進入定冷水中。由于開冷水的電導率是定冷水電導率的上千倍，開冷水一旦進入定冷水中，將直接造成發電機定子線圈接地，機組被迫停機的事故。

2.2 回裝時工藝不精導致板片錯位及板間距縮小

板式換熱器組裝時最容易發生板片錯位的現象。因換熱片是多程組合，在板片錯位后，對于介質流量和壓力變化影響較大，有時很快就出現外漏的現象，有些雖然不是立即發生外漏，卻是發生滲漏的一種隱患。

2.3 清洗換熱板片時損失大量的除鹽水

由于定子冷卻水的特殊性，在清洗定冷器換熱片時，必須使用大量除鹽水逐片清洗，用壓縮空氣吹干后再組裝。由于除鹽水造價很高，每噸成本折合人民幣月40元，因此使用除鹽水進行沖洗會造成一定的經濟損失。

綜合以上三個方面，正常的定冷器清洗工作，其弊端在于操作量大、安全系數低并且經濟損失大。

3 改造后定子冷卻器的清洗維護

3.1 定子冷卻器反沖洗清洗維護法簡介

根據對定子冷卻器的換熱片的流道堵塞原因分析，以及之前多次對定子冷卻器的檢修過程的綜合分析，提出使用反沖洗的方法對該換熱器進行清洗維護。這種清洗方式主要是利用冷卻水回水中的能量，對定子冷卻器換熱片流道上的沉積污物進行反向沖擊，使之脫離換熱片，然后通過排水口直接將污物排至地溝。這種方法最大的益處就是不再解列定子冷卻器，同時反沖洗時排放的只是循環水，相對于利用除鹽水沖洗，也是節約了資金，降低了設備能耗。經過改造后完全避免了之前將定冷器拆解后逐片清洗的方式所造成的不利因素，即方便又經濟。

3.2 定子冷卻器反沖洗改造后的操作

對定子冷卻器的改造只是在換熱器的冷卻水進水門與換熱器的接口之間引一根相同口徑的排污管，并加裝一個截止閥，這個截止閥命名為反沖洗排污門。改造以后在需要對定子冷卻器進行清洗時，只需將冷卻水進水門關閉，打開反沖洗排污門進行反沖洗排污。每次沖洗5～10 min即可達到清洗換熱器的目的，沖洗結束后回復至原正常運行的方式。

4 定子冷卻器反沖洗的原理分析

在反沖洗清洗排污時，關閉定冷器冷卻水進水截止閥的過程和開啟反沖洗截止閥的過程都會在換熱片之間的流道內形成水擊，尤其后者過程更為強烈。這種水擊產生的能量以沖擊波的形式進行傳遞，而由于流道的不規則性，沖擊波會使定冷器換熱板片產生劇烈震動，這種震動足以剝離或松動附著于換熱器流道內壁上的污物，剝離或松動下的污物沿排水管被排入地溝，便達到了清洗換熱器的目的。

5 板式換熱器反沖洗清洗維護法的推廣應用

由于板式換熱器的良好換熱性能，目前大型火電機組上都在大量使用板式換熱器，如定子冷卻器、給水泵的油系統冷卻器、真空泵冷卻器等等。而且很多煤化工企業里也在大量的使用板式換熱器。這些換熱器都是利用循環水做換熱器的冷卻介質，便會遇到同樣的問題，為高效、經濟的利用板式換熱器，均可以對板式換熱器的系統進行反沖洗改造，使板式換熱器能夠發揮其最大的經濟效益。

參考文獻

[1]余建祖.換熱器原理與設計[M].北京航空航天大學出版社，2006，1.

[2]（美）Ramesh K.Shah，Dusan P.Sekulic，著.換熱器設計技術[M].程林，譯.機械工業出版社，2010，4.