CN106595381A - 一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置及清洗方法，该清洗装置包括清洗机构、定位机构和清洗液输送机构；其中清洗机构为清洗喷头，定位机构包括由二维机器人定位***控制的滑轨、滑块和液压推进装置，清洗液输送机构包括酸性清洗液配制***、输送泵和酸性清洗液输送管道。清洗方法是由二维机器人定位***控制和调节清洗喷头与换热管管口对接，酸性清洗剂经泵送到清洗喷头后经过清洗喷头表面的中心注射孔连续射入凝汽器换热管内部。本发明将凝汽器在线化学清洗与循环水处理工艺中的冲击投酸工艺和阻垢剂投放工艺相结合，通过连续酸液喷射，实现化学和物理相结合的综合清洗。

Description

一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置及清 洗方法

技术领域

本发明涉及凝汽器清洗技术领域，具体涉及一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置及清洗方法。

背景技术

凝汽器是电厂主要辅助设备，在热力循环中起冷源作用，凝汽器工作性能的好坏直接影响到***的热经济性。

作为表面式换热器，特别是二次供水的凝汽器，冷却用的水循环反复使用（这种冷却水有个专有称谓：循环水），不断蒸发和浓缩，使含盐量逐渐增加。循环水在凝汽器换热管内流动，层流边界层紧贴附于管壁，流速很慢，难溶或微溶盐类一般都具有固定晶格和反常溶解度（即溶解度随温度升高而减小），循环水中的无机盐析出滞留在管内壁上，形成无机盐类污垢；由于循环水的取水源来自自然水体，可能携带一些泥沙进入凝汽器，泥沙与无机盐符复合在一起会形成无机盐与泥沙的复合污垢；在某些条件下，循环水泥沙含量比较高（例如开式循环机组），此时在凝汽器管内壁会形成泥沙类污垢；此外，循环水水质处理不当时，会导致一些微生物、藻类在凝汽器换热管内壁滋生，这就形成生物质污垢。

污垢的导热系数都很小，例如厚度仅为0.2mm的钙盐沉积层，就会使纯净蒸汽凝结传热系数降低20%～25%，电厂度电标煤耗上升2g～4g／kwh。在我国当前能源行业面临革命、节能减排压力巨大的背景下，如何及时清除凝汽器污垢、提高电厂的发电效益，成为摆在我国电力行业面前的一项紧迫的任务。

我国当前实用的凝汽器除垢措施主要有离线清洗和在线清洗两条解决路径。离线清洗由于必须停机时进行，对机组运行时的节能减排效果助益有限。在线清洗国内的普遍采用的方法是向凝汽器内投放胶球，利用胶球与凝汽器换热管壁的摩擦效应驱除污垢。但是胶球清洗的清洗效果并不尽如人意，而且胶球投放***有时还受到收球率问题的困扰，因此难以根本上解决凝汽器污垢问题。此外除了清洗，电力行业还采用循环水内添加阻垢剂、杀菌剂、硫酸（降低循环水内钙、镁离子含量）等方法进行水质处理、延缓污垢的产生。

火电厂凝汽器机器人在线清洗是近年来兴起的新兴技术，可以较为有效地实现电厂凝汽器的在线清洗。目前国内凝汽器机器人清洗主要有三类方法：（1）以长沙电力学院和郑州赛为公司为代表的，凝汽器换热管外机器人高压喷水清洗技术。该技术属于物理清洗，但无论采用高压水射流喷射还是采用水泵喷射，受限于换热管外部喷射，流体对换热管内壁的物理冲刷效果非常有限，因此其仅仅对管内沉积的泥沙有驱除效果，对于无机盐类污垢基本无效，应用范围受到很大制约；（2）以中国矿业大学和南京科远股份公司为代表的，凝汽器换热管内机器人高压水射流清洗技术，该技术也属于物理清洗。它利用机器人定位将高压水射流清洗喷头送入凝汽器换热管内部，利用高压水射流的反推力同时完成喷头推进和清洗。与管外喷射技术相比较，该技术的清洗效果大大提高，可以满足电厂的需要。但是该技术使用的清洗喷头必须连接一根高压软管，该软管在凝汽器环境中长时间运行本身也会结垢，从而诱发软管***故障，出现清洗喷头卡死或者爆管等现象。此外该技术还存在机器人误动作破坏凝汽器换热管的可能性，这些安全隐患制约了该技术的应用。（3）以徐州比此智能科技有限公司为代表的凝汽器换热管内机器人化学清洗技术。该技术属于化学清洗，又可细分为两类方法。第一类方法采用换热管单侧布置机器人方案，利用机器人定位一组换热管口后利用机械注头单边堵住这一组管口，接着利用柱塞流原理向管内注入酸液，利用静态浸泡腐蚀掉无机盐类污垢。这种方法存在的问题在于，***运行时所使用的酸性清洗剂需要额外配制，且由于换热管另一侧是直通循环水的，注入管内的酸液总会有泄漏，必然造成附带化学污染。此外，这种浸泡清洗方式对于无机盐与泥沙复合形成的污垢清洗效果要下降（静态的浸泡无法冲走泥沙）。第二类方法采用换热管双侧布置机器人方案，机器人在换热管两端分别定位一组换热管口后利用机械注头分别堵住这一组换热管的两端，然后向管内注入酸液连续冲洗清洗。该方案虽然可以大大减少酸液的泄漏造成的附带化学污染问题而且清洗效果好，但是同等情况下需要多加一倍的机器人，不但投资成本非常高昂，而且受到定位误差的影响也不能完全避免清洗酸液的泄漏污染问题。

综上所述，目前已有的各类凝汽器机器人在线清洗技术均存在各种不足，电力行业需要新一代的技术解决上述问题。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置及清洗方法，通过连续酸液喷射，实现化学和物理相结合的综合清洗。

技术方案：一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置，包括清洗机构、定位机构和清洗液输送机构；其中清洗机构为清洗喷头；定位机构包括由二维机器人定位***控制的滑轨、滑块和液压推进装置，液压推进装置的推进端连接滑块，滑块设置于滑轨上；清洗液输送机构包括酸性清洗液配制***、输送泵和酸性清洗液输送管道，酸性清洗液输送管道连接酸性清洗液配制***与清洗喷头，输送泵设置于酸性清洗液输送管道上，清洗喷头固定于滑块上。

进一步地，在清洗喷头与凝汽器换热管对接的一端表面设有密封垫，密封垫中心开有中心注射孔，中心注射孔贯穿密封垫连通清洗清洗喷头内部。

进一步地，酸性清洗液输送管道上还设置有流量计。

使用上所述装置的清洗方法，包括以下步骤：

步骤1，二维机器人定位***对换热管管口完成二维定位，后液压推进装置推动滑块沿着滑轨运动，滑块带动清洗喷头与换热管管口对接，对接后清洗喷头端部的密封垫可以防止酸性清洗液在对接处的泄漏；

步骤2，酸性清洗剂由输送泵穿过流量计、酸性清洗液输送管道泵送到清洗喷头，再经过清洗喷头表面的中心注射孔连续射入凝汽器换热管内部。

进一步地，所述酸性清洗剂为1.5-3v/v%的稀硫酸溶液或4-5wt.%酸性阻垢剂溶液。

有益效果：本发明所涉及的凝汽器在线清洗方法，从清洗机理角度看，属于化学清洗与物理清洗相复合的清洗方式，其清洗效果优于单纯的静态浸泡式化学清洗；从***布局的角度看，只在换热管单侧使用一套二维机器人定位装置即可，避免了换热管双侧布置机器人的麻烦；从清洗酸液的来源看，直接使用循环水处理工艺所需要的硫酸或者酸性阻垢剂作为清洗剂，无需额外添加其他酸性清洗剂，避免了附加化学污染。

附图说明

图1为实施例1中安置在凝汽器水室内的清洗装置结构图；

图2为清洗喷头的结构图；

其中，1为凝汽器换热管，2为凝汽器水室管板，3为清洗喷头，4为滑轨，5为滑块，6为二维机器人定位***，7为液压推进装置，8为凝汽器水室，9为酸性清洗液输送管道，10为流量计，11为输送泵，12为酸性清洗液配制***，31为密封垫，32为中心注射孔。

具体实施方式

鉴于已有技术存在的问题：本发明的目的是，提供一种没有附加化学污染，针对凝汽器换热管内壁形成的无机盐类、无机盐复合泥沙类、泥沙类、生物质类等各种污垢均有高效清洗效果的在线机器人清洗方法和装置。形成无附带化学污染、成本可控、清洗效果良好、凝汽器在线清洗与循环水加药一体化的凝汽器机器人在线化学清洗技术，实现火电厂/核电厂的冷源侧节能。

实施例1

如图1所示，本发明的基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置，包括清洗机构、定位机构和清洗液输送机构；其中清洗机构为清洗喷头3；定位机构包括由二维机器人定位***6控制的滑轨4、滑块5和液压推进装置7，液压推进装置7的推进端连接滑块5，滑块5设置于滑轨4上；清洗液输送机构包括酸性清洗液配制***12、输送泵11和酸性清洗液输送管道9，酸性清洗液输送管道9连接酸性清洗液配制***12与清洗喷头3，输送泵11设置于酸性清洗液输送管道9上，清洗喷头3固定于滑块5上。酸性清洗液输送管道9上还设置有流量计10。

如图2所示，在清洗喷头3与凝汽器换热管对接的一端表面设有密封垫31，密封垫31中心开有中心注射孔32，中心注射孔32贯穿密封垫31进入清洗清洗喷头3内部。

在本实施例中，上述清洗装置被安置在凝汽器水室8内。在水室8左侧是凝汽器水室管板2，在管板2的平面上连接了近一万根凝汽器换热管1。凝汽器连续喷射在线化学清洗装置就是要对这些换热管逐根进行清洗。***工作时，二维机器人定位***6对管板2平面上的单根或者多根换热管1管口完成二维定位，使得机械手上的清洗喷头3对准凝汽器换热管1管口。之后液压推进装置7推动滑块4沿着滑轨5向前方（图中右侧）直线运动，滑块4带动清洗喷头3完成与换热管1管口的对接。对接后，输送泵11将酸性清洗剂通过流量计10、酸性清洗液输送管道9泵送到清洗喷头3，通过清洗喷头3上的中心注射孔32连续射入凝汽器换热管1内部。由于清洗喷头3上密封垫31的密封作用，防止了喷射酸性清洗剂时酸性清洗剂向管外的泄漏。

进入换热管的酸性清洗剂以0.5-3m/s的流速在管内流动，一方面腐蚀掉管内壁的污垢层，一方面通过物理冲刷效应，去除管内沉积的泥沙以及酸液与污垢化学反应产生的沉淀、气泡等。

酸性清洗剂液成分为1.5-3%的稀硫酸溶液或者4-5%酸性阻垢剂溶液。如前所述，现代火电厂普遍采用循环水内定期、定量加药的方法延缓换热器结垢。硫酸是投放的各种药剂中非常常见的一种，它可以降低循环水内钙、镁离子的浓度（形成的硫酸钙和硫酸镁会沉淀析出），达到延缓结垢的目的；此外还会定量投放酸性阻垢剂防止换热管结垢。这些药剂的投放点一般设在循环水***的冷却塔一侧。本发明直接将冷却塔侧的投放药剂泵送至凝汽器侧的清洗机器人，利用凝汽器内的机器人***完成硫酸和酸性阻垢剂的投放，而且一边投放一边顺便完成凝汽器的清洗，这样就完全不需要额外的酸性清洗剂（例如额外配制的氨基磺酸清洗剂）用于凝汽器在线化学清洗，消除了附加化学污染。

泵送进入***的酸性清洗剂来自酸液配制***。连续喷射进入换热管的酸液流入总量由流量计精确计量。投放量严格满足国标GB50050《工业循环冷却水处理设计规范》中对于硫酸和阻垢剂投放量的要求，这样就完成了凝汽器在线化学清洗与循环水化学药剂投放的合二为一。

关于本发明涉及的一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置在具体实施时有下列几个方面需要说明：

（1）考虑到凝汽器工作时，来自循环水中的木屑、冷却塔的填料碎屑等杂质会影响机器人定位***的运行，通常要求上述机器人***被安置于凝汽器回水室内，这样可以利用凝汽器的换热管束过滤掉一部分杂质。但在有特殊要求的情况下，机器人***也可以布置在其他水室。

（2）***采用的二维机器人定位装置，只要能够完成二维平面上单点或者多点的定位即可，因此具体结构本发明不作具体限制，可以是直角坐标机器人、双关节机器人，或者其他任何可以完成二维平面定位的机器人装置。

（3）***进行清洗作业时，酸性清洗剂的成分为1.5-3%的稀硫酸溶液或者4-5%酸性阻垢剂溶液。要求清洗机械手向换热管内连续喷射酸液，喷射量严格按照GB50050《工业循环冷却水处理设计规范》中对于硫酸和阻垢剂投放量的要求进行控制，其计量通过流量计完成。通过这个工艺，实现凝汽器在线化学清洗与循环水化学药剂投放的合二为一。

（4）为了电厂运行的安全，酸液配制***沿用电厂现有的加药***，通常布置在冷却塔附近。配液***采用三罐体模式运行。三罐体分别为浓硫酸/阻垢剂储罐、稀释搅拌罐、缓冲罐。具体实施时，浓硫酸/阻垢剂储罐内的浓硫酸或酸性阻垢剂被泵送入稀释搅拌罐、缓冲罐，在这里被稀释为1.5-3%的稀硫酸溶液或者4-5%酸性阻垢剂溶液（具体成分视电厂实际循环水加药***实际情况而定），然后再泵入缓冲罐。缓冲罐的作用是在稀释搅拌罐内的酸液尚未配制完成时，利用自身储量完成向机器人***的连续酸液供给。

Claims (5)

1.一种基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置，其特征在于：包括清洗机构、定位机构和清洗液输送机构；其中清洗机构为清洗喷头（3）；定位机构包括由二维机器人定位***（6）控制的滑轨（4）、滑块（5）和液压推进装置（7），液压推进装置（7）的推进端连接滑块（5），滑块（5）设置于滑轨（4）上；清洗液输送机构包括酸性清洗液配制***（12）、输送泵（11）和酸性清洗液输送管道（9），酸性清洗液输送管道（9）连接酸性清洗液配制***（12）与清洗喷头（3），输送泵（11）设置于酸性清洗液输送管道（9）上，清洗喷头（3）固定于滑块（5）上。

2.根据权利要求1所述的基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置，其特征在于：在清洗喷头（3）与凝汽器换热管对接的一端表面设有密封垫（31），密封垫（31）中心开有中心注射孔（32），中心注射孔（32）贯穿密封垫（31）连通清洗喷头（3）内部。

3.根据权利要求1所述的基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置，其特征在于：酸性清洗液输送管道（9）上还设置有流量计（10）。

4.基于权利要求1所述的基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置的清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，二维机器人定位***对换热管管口完成二维定位，后液压推进装置推动滑块沿着滑轨运动，滑块带动清洗喷头与换热管管口对接，对接后清洗喷头端部的密封垫可以防止酸性清洗液在对接处的泄漏；

步骤2，酸性清洗剂由输送泵穿过流量计、酸性清洗液输送管道泵送到清洗喷头，再经过清洗喷头表面的中心注射孔连续射入凝汽器换热管内部。

5.根据权利要求4所述的基于酸性清洗剂连续喷射凝汽器在线化学清洗装置的清洗方法，其特征在于：所述酸性清洗剂为1.5-3v/v%的稀硫酸溶液或4-5wt.%酸性阻垢剂溶液。