引言

目前大部分發(fā)電廠的凝汽器清洗一般采用化學(xué)清洗（酸性）、膠清洗或者停機后機械清洗的方法。采用上述方法不但會浪費高繁重的人力，還有可能造成凝汽器銅管的表面受損，破壞生態(tài)環(huán)境。另外在幾次的清洗之后水垢還會重新產(chǎn)生，反復(fù)造成電廠燃煤的損失，增加生

產(chǎn)經(jīng)營成本。

1．超聲波除垢原理和特性簡介

本方法的實質(zhì)就在于借助于專用的除水垢機器，使在凝汽器水室流動的循環(huán)水中產(chǎn)生超聲波振動，在超聲波振動下循環(huán)冷卻水中產(chǎn)生了許多真空氣泡。這些氣泡的周圍，如同許多的結(jié)晶中心，在水中開始形成硬鹽，形成細(xì)小的沙狀物。受熱表面上的振動使金屬與水之間產(chǎn)

生高速微流和空化效應(yīng)，即超聲波在形成氣泡后突然破裂(閉合)的瞬間能產(chǎn)生超過1000 個大氣壓力， 這種連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓強烈沖擊物件表面，破壞垢類生成和在管壁沉積的條件，阻礙了這些沙狀物在管壁上的沉淀。使循環(huán)冷卻水中尚未結(jié)晶的鹽及已結(jié)晶后難溶解的鹽形成懸浮的狀態(tài)，不存留在設(shè)備的管壁表面，被冷卻水流帶走，通過排污排除，以達(dá)到防垢之目的。

2．現(xiàn)場應(yīng)用分析

以某電廠135MW 機組配套的N-8000-1 型凝汽器為例進行分析：

2.1 相關(guān)數(shù)據(jù)采樣見表一:  

                                 表一某凝汽器有關(guān)參數(shù)

2.2 結(jié)垢現(xiàn)狀：鈣鎂離子，硬垢，結(jié)垢速度較快。

2.3 冷卻水源：循環(huán)水，取自于京杭大運河。

2.4 水垢形成機理分析： 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要存在的污垢問題是水垢、腐蝕、菌藻及污垢所形成的復(fù)合垢，形成因素也是多方面的。一方面，循環(huán)冷卻水是一個敞開式的循環(huán)系統(tǒng)，在系統(tǒng)正常運行時，由于受天氣和環(huán)境的影響，空氣中的灰塵、雜質(zhì)、細(xì)菌和可溶性固體通過冷卻塔進入系統(tǒng)中，久而久之，就會沉積在換熱器的換熱表面上，形成污泥。另一方面，在高溫季節(jié)，循環(huán)冷卻水水溫一般在30~40℃之間，其溫度和PH 值都適合大多數(shù)微生物的繁殖生長，并且隨著循環(huán)冷卻水的不斷循環(huán)蒸發(fā)，水中的營養(yǎng)源也隨之增加，更促使微生物大量繁殖。微生物與污泥摻混在一起，形成生物粘泥，并最終形成生物垢。更為嚴(yán)重的是隨著高溫冷卻水通過冷卻塔不斷的向大氣中蒸發(fā)散熱，塔池內(nèi)的冷卻水不斷被濃縮， 水中的一些微溶或難溶碳酸鹽類物質(zhì)如CaCO3、MgCO3等結(jié)晶析出而附著于凝汽器銅管換熱面上，形成質(zhì)地較為堅硬的水垢。

3．除垢機器應(yīng)用技術(shù)方案

3.1 USP 除垢機器數(shù)量選擇

3.1.1 除垢能力計算：現(xiàn)以某USP-400 機器的相關(guān)參數(shù)為例分析，1 個換能器可以去除100-150 m2 換熱面積的水垢，鑒于該凝汽器銅管的結(jié)垢為硬垢，所以取下限，取1 個換能器可以去除100m2 換熱面積的水垢，一臺機器帶2 個換能器，即一臺USP-400 機器能除200 m2 換熱面積的水垢。

3.1.2 設(shè)備數(shù)量選擇： 該N-8000-凝汽器的總換熱面積是8000m2，需要USP-400 機器的數(shù)量8000 m2÷200 m2/臺=40 臺。即一臺凝汽器共需USP-400 型機器40 臺。

3.2 機器安裝

3.2.1 換能器的分布位置示意圖見附圖一：

              附圖一USP 機器換能器安裝位置示意圖

3.2.2 主機：

共40 臺主機， 每臺主機分別安裝在前、后換能器對應(yīng)的位置附近。用戶需將每臺防垢裝置的電源線AC220V±10%2A 接至主機。

3.3 預(yù)測效果

3．3．1 一般條件下：

⑴如安裝防垢裝置前未經(jīng)過任何防、除垢處理，投入使用后，垢層不再增加，原有垢層逐漸脫落，直至實現(xiàn)動態(tài)無垢化運行。

⑵如安裝防除垢裝置前化學(xué)清洗除垢，投入使用后即可達(dá)到動態(tài)無垢化運行。

3．3．2 實現(xiàn)了在線防垢和除垢同步進行， 不再需要停產(chǎn)進行化學(xué)清洗和用其它方法除垢。

3．3．3 由于傳熱表面產(chǎn)生的高速微渦，破壞了介質(zhì)的隔熱層，提高了傳熱效率，保持系統(tǒng)暢通，降低循環(huán)水泵電耗。

3．3．4 減少了由于結(jié)垢而造成的垢下腐蝕及氧化銹蝕， 保證了設(shè)備運行的安全性，延長了設(shè)備的使用壽命。

3．3．5 使用期間不需任何維護工作。

4．綜合經(jīng)濟效益分析

4.1 端差對效益的影響

以135MW 機組為例，裝配N－8000－1 型凝汽器，正常運行中凝汽器端差控制在6℃以內(nèi)，運行一段時間后，凝汽器端差就升高到9℃左右，嚴(yán)重影響機組經(jīng)濟運行。造成端差大的主要原因是循環(huán)水中的污泥、微生物和溶于水中的碳酸鹽析出附在凝結(jié)器銅管水側(cè)產(chǎn)生水垢，形成很大的熱阻，使傳過同樣熱量時傳熱端差增大，凝結(jié)器排汽溫度升高，真空下降。根據(jù)N－8000－1 型凝汽器熱力計算說明書查得：其設(shè)計傳熱端差為4℃。經(jīng)測試機組的平均傳熱端差為9 ℃左右，較設(shè)計值大5 ℃。根據(jù)公式tz ＝ t1＋ △t＋ δt，式中：tz：凝汽器排汽溫度?！鎡1：循環(huán)水入口溫度，取20 ℃，△t：循環(huán)水在凝汽器中的溫升，取13 ℃，Δt：凝汽器端差，取9℃，則： tz＝42.14 ℃。對應(yīng)的排汽壓力，Pk′＝-0.0085 MPa。由于端差增大5 ℃，使汽輪機熱耗率增加1.69％，供電煤耗增加8.31g ／ kW·h（標(biāo)煤）。經(jīng)計算，機組發(fā)電煤耗率增加8.31g ／ kW·h（標(biāo)煤），年多耗標(biāo)準(zhǔn)煤9700 噸，標(biāo)煤按700 元/T 計算，折合人民幣約679 萬元，對電廠的經(jīng)濟效益影響很可觀。

4.2 真空對效益的影響

根據(jù)《電廠凝汽器》介紹的實驗數(shù)值：真空每降低1％，影響汽輪機熱耗率增加0．86％，真空降低2％，影響熱耗率增加1．72％，影響供電煤耗增加6．97 g ／ kW·h（標(biāo)煤）。凝汽器真空每下降1kPa，汽輪機汽耗會增加1.5%～2.5%。以135MW 機組為例，真空每下降1kPa，煤耗增加3.4g/kWh。正常情況下，一般真空都會下降4kPa，煤耗增加13.6g/ kWh。根據(jù)等效焓降法計算真空度每提高1%， 標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降3.4 g / kWh。若135MW 機組滿負(fù)運行則可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.84t/h 以上， 標(biāo)煤按700元/T 計算，則可節(jié)約人民幣1285 元/h，若每年發(fā)電按5000 小時計算，每年可節(jié)約發(fā)電成本640 萬元。N-8000-1 型凝汽器的節(jié)能效果可以參照上述內(nèi)容計算，按照135MW 機組N－8000－1 型凝汽器節(jié)能的1/2計算，每年可節(jié)約發(fā)電成本320 萬元。

5．結(jié)論

超聲波除垢技術(shù)的應(yīng)用不僅僅具有技術(shù)和經(jīng)濟上的意義，而且具有積極的社會意義，是構(gòu)建節(jié)約型社會的一種有效技術(shù)手段。