清水川电厂空冷岛自动冲洗改造

概述；实现对空冷散热器翅片的单街全自动清洗，不仅能够提高清洗效率，降低人工负担，缩短清洗周期，而且能够通过对散热器清洗，保持良好的散热条件，提高发电机组负荷，降低机组背压，减少单位发电的燃煤值，达到节能减排的目的。

关键词；空冷岛 翅片 自动装置 背压

1、设备概况

1.1设备简介

我厂陕西清水川发电有限公司一期2×300 MW机组汽轮机由上海汽轮机厂生产制造，型号NZK300-16.7/538/538型式亚临界、一次中间再热、单轴、冲动、双缸双排汽、直接空冷凝汽式机组，空冷岛冲洗装置采用的是德国GEA公司的半自动冲洗装置，每台机组配备一套冲洗设备，采用高压水喷射冲洗，每次只能冲洗一面散热器，冲洗架为人工左右移动，单街冲洗完毕后，需要工作人员搬动大量设备到另一个通道，才能进行冲洗工作。这样不仅劳动强度较大，而且工作效率低，需要较长的时间才能完成准备工作。此外，由于空冷岛的温度较高，特别是在夏季高温季节，在机组负荷250MW-300MW期间，空冷岛散热器顶部的温度达到60℃以上，在如此高温下，工作人员难以进行空冷冲洗，如不冲洗，空冷岛的热交换效率低，机组背压无法降低，直接增加了单位煤耗，机组效率得不到保证。

因此，需要对空冷岛清洗系统进行设备技术改造，实现对空冷散热器翅片的单街全自动清洗，不仅能够提高清洗效率，降低人工负担，缩短清洗周期，而且能够通过对散热器清洗，保持良好的散热条件，提高发电机组负荷，降低机组背压，减少单位发电的燃煤值，达到节能减排的目的。

1.2改造前我厂空冷岛存在问题：

1.2.1机组在夏季高负荷时背压高，机组运行效率低。

1.2.2人工冲洗时工作量大、工作环境恶劣，工作效率低。

1.2.3换热翅片脏，换热效率低。

1.2.4风机常在高频状态下工作，变频电机频率短时间达到55赫兹，节能效果较差，相关设备损耗大。

2、具体改造方案

2.1系统现状

我厂原有德国GEA公司的清洗系统由控制台、驱动装置、喷嘴组件、传动装置和清洗底架构成。清洗底架为一平行于散热器翅片通道的滑梯，驱动装置、传动装置、喷嘴组件等安装在清洗底架上，喷嘴组件能够在驱动装置的驱动下沿着滑梯上下移动。控制台独立放置，通过线缆控制整个清洗功能。散热器通道安装有顶部导轨和底部导轨，滑梯通过滚轮在人力推动下才够进行左右移动，实现自动左右移动就是需要改造的重点之一。

2.2具体改造方案

GEA系统的控制台能够实现喷嘴组件的上下控制，在滑梯上加装一个控制器（以下简称驱动器），用于实现滑梯的左右驱动控制。驱动器根据系统设置，控制高压水泵的开启与停止控制；对滑梯轨道进行改造，与滑梯一起构成行走检测系统，在通道两侧加装行程开关作为对通道两端的结束信号。

图1 滑梯驱动机构

空冷自动冲洗控制系统采用由江苏科能电力机械有限公司所开发的单街自动冲洗系统。此系统实现了对空冷岛散热器单街冲洗的自动控制，降低人工负担，提高冲洗效率，改善冲洗效果，达到降低煤耗的目的。

2.3系统结构

自动冲洗系统由冲洗模块驱动器、滑梯驱动器、冲洗喷头组件、中央控制器、高压水泵、管道、阀门以及各种辅助材料组成，如图2所示

图2 自动冲洗系统构成图

2.4控制器功能

如图2所示，在整个自动冲洗系统中，采用集成电路技术，综合实现控制器所需要的各种功能。

控制器各种按钮，用于设置工作模式或者实现手动操作，设置的按钮包括：上移按钮、下移按钮、停止按钮、泵启动按钮、泵停止按钮、紧急停止按钮、速度调节按钮。操作员在手动模式下，可以通过对这些按钮进行控制操作。实现喷嘴横梁的上下控制、泵的启动/停止控制等。在自动模式下，喷嘴横梁的控制和高压泵的控制则改为驱动器实现，达到全自动操作的目的，图3为现场控制器实物图

(图3 现场控制器图片)

2.4空冷清洗装置

清洗移动架安装在上、下横向导轨之间，移动架的上、下端各设有齿形皮带传动，上、下轮座各通过滚轮轴连接有滚轮，下端滚轮靠在上横向导轨，上端滚轮在走道上滚动垂直驱动装置移动架上靠近空冷机组散热器的一侧固定纵向导轨，如图4所示。

（图4 现场移动架）

喷嘴组件装置的喷嘴为线状喷嘴，喷嘴的端面上设有与喷水孔贯通的条形狭槽，使喷嘴喷出的水为片状，水可冲入翅片之间的缝中，将嵌在缝中的粉尘由清洗水挟带着从散热器的背面冲出，达到清洗目的。

自动清洗装置操作一般是从整个清洗面的左面最下端开始从下而上、再由上而下完成后，整个装置向右移动一个工位，一次重复至冲洗到散热面结束后，控制柜警告提示关机。同样整个操作，也可反向运行。冲洗的速度可根据翅片的干净程度调节。

2.5控制模式

2.5.1手动运行

系统工作在手动模式运行时，只能针对一个单独的通道驱动器进行操作。通过对控制器的设置，独立完成对驱动器的操作，能够执行的操作包括：滑梯向左移动、滑梯向右移动、喷嘴向上移动和喷嘴向下移动。

2.5.2自动模式

在自动模式下，驱动器根据指令，确定需要清洗的方向（左右方向，方向给定条件同手动运行模式）。当开始运行之后，首先驱动喷淋机构上移，开始清洗过程；等待上移到达散热器的顶端，皮带上的档块碰到行程开关之后，喷淋机构开始下移，直到下移到散热器下端，如此为一个清洗循环过程。驱动器首先开始一个循环清洗后，给据给定的左右方向，驱动滑梯向给定的方向移动固定的距离（80cm）。给定距离移动结束之后，开始一个新的清洗循环过程。……..，如此反复循环，直到滑梯清洗移动到散热器通道的端部，之后完成最后一个清洗循环过程，停止下所有的动作，表示本通道的自动运行已经完成。

2.5.6我厂实际冲洗效果

我厂1、2号空冷机组共有12个A型塔24面散热器，单面散热器翅片冲洗时间由10小时降低为5小时，无需人力拖动整个清洗架移动，1、2号空冷机组的散热器冲洗一次的时间，冲洗过程不需要停机目前完成一遍冲洗由30天下降至10天左右，大大提高了工作效率，降低人力成本。下图5为现场冲洗图片

（图5 现场冲洗场景）

3、节能分析

2011年10月份调取空冷岛冲洗前后机组运行参数见下图

1号机2011年8月25日14时曲线

1号机2011年10月16日14时曲线

3.1机组背压经济效益分析

根据曲线分析，空冷风机在冲洗前后的背压及风机电流参数如下表1

工况时间负荷背压（KPa）风机电流（A）

1号机组未冲洗2011-8-25210MW13.52160

1号机组冲洗2009-10-16210MW12.45128

从表1看出，冲洗后的1号机组背压为12.45KPa，没有冲洗的3号机组背压为13.52KPa，两个相同机组在同一时刻同一负荷下工作背压相差1.07KPa，在负荷不变的情况下相对焓降增加，对于300MW亚临界机组真空每降低1 kPa煤耗分别增加1.7g/kW.h，每年机组运行安5000小时，每吨煤按500元计算，通过计算一年机组可节约燃煤1.07×1.7×24×300×30×500÷1000÷1000=196.452万，两台机组可节约196.452×2=392.904万元。

3.2风机功耗经济效益分析

以我厂1号机为例，冲洗前风机工作电流约为160安培，冲洗后风机工作电流约为128安培，同一机组在同一工况下，冲洗前后风机工作电流相差32安培。我厂每个机组风机为30台，因此，一个机组风机工作电流相差32×30=960安培,因此机组风机功耗差为：3 ×380V×960A×0.85=537.058KW，按机组运行5000小时计算，每度电按0.36元计算，每年节约风机电费为537.058KW×5000h×0.36=96.67万元，两台机组一年可节约电费96.67×2=193.34万元。

3.3人工费用

我厂在空冷改造以前两台机组冲洗一遍需要30天左右，目前完成一遍冲洗需要10天左右，大大提高了工作效率，降低人工成本，清洗队伍按6人计算，每人每天150元，每年冲洗4次，而改造后只需一人在现场工作即可，因此每年将节省人工成本（30-10）×（6-1）×150×4= 6万元。

收益累计392.904+193.34+6=592.244万，根据我厂实际，空冷自动冲洗改造两台机组投资不到80万元，不到两个月就已收回投资成本。

4、结论

通过对我厂1、2号空冷机组的空冷岛冲洗系统改造，解决了工作中出现的诸多问题，实现了单街全自动冲洗，每年可节约费用592余万元，节能效果明显，同时降低了工作人员的劳动强度，降低了发电煤耗，为保障电力生产安全，节能减耗、提高发电企业效率作出显著贡献。

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