膠球清洗裝置凝汽器系統(tǒng)優(yōu)化收球率技術(shù)結(jié)構(gòu)分析

     膠球清洗裝置凝汽器系統(tǒng)優(yōu)化收球率技術(shù)結(jié)構(gòu)分析，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和參照德國(guó)、日本樣機(jī)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)了凝汽器膠球清洗裝置。其收球率達(dá)96%以上，而且水阻小、結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行安全可靠。

     凝汽器工作的好壞對(duì)汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響極大。為了提高凝汽器的工作效率，保證凝汽器換熱效果，降低端差，采用膠球清洗裝置就是提高凝汽器清潔度和真空度的有效方法之一，是一種提高汽輪機(jī)熱效率的節(jié)能裝置。

1膠球清洗裝置的基本原理

     膠球清洗裝置的基本原理是指在汽輪機(jī)不減負(fù)荷、正常運(yùn)行的情況下，由膠球循環(huán)泵向正在運(yùn)行的凝汽器冷卻水中投入一定數(shù)量的膠球，借助冷卻水流動(dòng)的沖力使膠球擠擦通過(guò)凝汽器換熱管，將換熱管內(nèi)壁擦洗干凈，而后由收球網(wǎng)把膠球匯集到清洗循環(huán)系統(tǒng)。如此不斷地定時(shí)往復(fù)清洗，進(jìn)而保持凝汽器的清潔度和真空度及其相應(yīng)的熱交換效能，同時(shí)還減緩了換熱管內(nèi)壁的腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。

     目前，凝汽器膠球清洗裝置的膠球廣泛采用的是軟膠球。這種膠球用天然橡膠或合成樹(shù)脂制作，質(zhì)地柔軟，富有彈性。由于膠球直徑比換熱管內(nèi)徑稍大，一般大約1～2mm,因此，冷卻水流的動(dòng)壓作用下，膠球進(jìn)入換熱管后被擠壓成橢圓形(圖1)。依靠膠球與管壁接觸環(huán)節(jié)的擦拭作用，將管壁上的污垢抹下來(lái)，并帶出冷卻管外。由于是整圈的擦抹，也把停留在管壁上的靜止水膜破環(huán)，從而提高了管子的傳熱效能。

2膠球清洗裝置系統(tǒng)及主要設(shè)備

2.1膠球自動(dòng)清洗系統(tǒng)

     凝汽器膠球清洗裝置的自動(dòng)清洗系統(tǒng)如圖2所示。

     1一膠球泵2—裝球室3—冷卻水進(jìn)口4—膠球室5—換熱管·6—凝汽器后水室7—凝汽器前水室8—冷卻水出口9一收球網(wǎng)

     密度與水相近的軟膠球裝入加球室后啟動(dòng)膠球泵，于是膠球就在比冷卻水壓力略高的水流帶動(dòng)下進(jìn)入凝汽器進(jìn)口水室，隨即同冷卻水混合進(jìn)入換熱管內(nèi)。雖然膠球比換熱管內(nèi)徑大1～2mm,但是由于它是多孔、柔軟的彈性體，故可仍在較小的壓差作用下產(chǎn)生壓縮變形而進(jìn)入換熱管內(nèi)腔，并且在其內(nèi)行進(jìn)過(guò)程中把換熱管內(nèi)壁抹擦一遍。當(dāng)膠球沖出換熱管后，它在自身彈力的作用下突然恢復(fù)原狀，清除了膠球表面的污垢(即使膠球表面還有附著物，也會(huì)在隨水流動(dòng)中被清除掉),并隨水流向出水口到收球網(wǎng)，在網(wǎng)壁的攔阻及冷卻水的沖帶下，膠球進(jìn)入網(wǎng)底部。由于膠球泵進(jìn)水管口接在此處，故膠球在泵的進(jìn)口負(fù)壓的作用下被吸入泵內(nèi)。膠球在泵內(nèi)獲得能量后，再次進(jìn)入加球室重復(fù)以上運(yùn)動(dòng)，在一定的投運(yùn)時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到滿(mǎn)意的效果。

     根據(jù)汽輪機(jī)凝汽器的大小、管道及冷卻水流速的不同，膠球在系統(tǒng)中循環(huán)一周的時(shí)間一般約為10～30秒。

     膠球自動(dòng)清洗系統(tǒng)主要由二次濾網(wǎng)、膠球泵、收球網(wǎng)、加球室、分配器、閥門(mén)、海綿膠球和相應(yīng)的管道及控制儀表等組成。操縱系統(tǒng)分為電動(dòng)式(亦可用手動(dòng)操作)、液動(dòng)式、氣動(dòng)式，還有程序控制系統(tǒng)。

2.2收球網(wǎng)

     收球網(wǎng)是膠球清洗系統(tǒng)中的關(guān)鍵部套。設(shè)計(jì)上的科學(xué)合理性、制造的精確性直接決定著收球率的高低。實(shí)際上收球網(wǎng)就是一種安裝在凝汽器冷卻水出口管中的水篦子，能把隨冷卻水流出的膠球回收。收球網(wǎng)的型式和種類(lèi)較多，如固定式圓錐形收球網(wǎng)，活動(dòng)式柵格形(蝴蝶形)收球網(wǎng)等，但其收球率均不理想。

2.2.1活動(dòng)式柵格形收球網(wǎng)

     活動(dòng)式柵格形收球網(wǎng)目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠(chǎng)采用這種裝置，它主要由筒體、大網(wǎng)板、小網(wǎng)板、關(guān)斷閥和調(diào)節(jié)閥等組成。運(yùn)行記錄表明，這種結(jié)構(gòu)的收球網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水阻大，積球和夾球嚴(yán)重，收球率低，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，運(yùn)動(dòng)中柵網(wǎng)易卡死，調(diào)整不方便。

2.2.2倒“V”型柵格式活動(dòng)收球網(wǎng)

     倒“V”型柵格式活動(dòng)收球網(wǎng)沙角B電廠(chǎng)已引進(jìn)安裝。運(yùn)行記錄表明，它水阻小、結(jié)構(gòu)合理、調(diào)整方便、收球率比其它電廠(chǎng)的膠球清洗設(shè)備提高50%左右，既節(jié)約大量能源，又穩(wěn)定了凝汽器的工況。

3優(yōu)化型膠球清洗裝置

3.1倒“V”型膠球清洗裝置的優(yōu)化

     1.以沙角B電廠(chǎng)膠球清洗裝置為樣機(jī)，對(duì)導(dǎo)流機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析、計(jì)算，確定在活動(dòng)收球網(wǎng)邊緣吻合處的一定位置上設(shè)置弧形導(dǎo)流環(huán)，其外端至網(wǎng)面保持合理的距離，這樣，不僅使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，而且避免形成渦流，解決了積球的弊端，大大地提高了系統(tǒng)的收球率。

     2.用不銹鋼薄板替代活動(dòng)收球網(wǎng)原設(shè)計(jì)的碳鋼柵條，防止銹蝕。收球網(wǎng)側(cè)面制成半圓形，且清除可能出現(xiàn)夾球、刮球的不合理結(jié)構(gòu)，不僅水阻小，膠球也不易磨損。

     3.板式固定收球網(wǎng)與活動(dòng)網(wǎng)銜接側(cè)向內(nèi)高起一定尺寸，為固定網(wǎng)的安裝與調(diào)整提供了方便。

     4.活動(dòng)?xùn)啪W(wǎng)反向轉(zhuǎn)動(dòng)一合理的角度，改變冷卻水的流向，加強(qiáng)反沖洗的功能。

3.2倒“V”型柵格式活動(dòng)收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

     1-簡(jiǎn)體2—活動(dòng)?xùn)鸥窬W(wǎng)3-防渦流板4—收球網(wǎng)板5—出球口6—轉(zhuǎn)動(dòng)軸

     圖3為活動(dòng)?xùn)鸥袷降埂癡”型收球網(wǎng)，它位于凝汽器冷卻水的出口管道上。當(dāng)不清洗時(shí)，兩活動(dòng)收球網(wǎng)與冷卻水流動(dòng)方向平行；當(dāng)清洗系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，兩活動(dòng)收球網(wǎng)與殼體筒壁貼合，將投入清洗的膠球從冷卻水中收集到兩側(cè)的收球口，進(jìn)入清洗系統(tǒng)管道，再通過(guò)膠球循環(huán)泵使膠球在清洗系統(tǒng)中循環(huán)工作，而冷卻水則通過(guò)收球網(wǎng)上的柵空流向出口。因優(yōu)化后的活動(dòng)收球網(wǎng)可以反向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，故可對(duì)柵網(wǎng)上的貼掛物進(jìn)行反沖洗。

     收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，還應(yīng)保證制造和安裝質(zhì)量，以免在運(yùn)行中收球網(wǎng)變形，失去嚴(yán)密性，使運(yùn)行中發(fā)生逃球現(xiàn)象。

4影響膠球回收率的因素

     回收膠球總數(shù)與投入膠球總數(shù)之比稱(chēng)為膠球回收率(簡(jiǎn)稱(chēng)收球率),它綜合反映了膠球清洗裝置的運(yùn)行狀況和清洗效果。收球率高表示裝置系統(tǒng)運(yùn)行正常，單位時(shí)間內(nèi)通球.數(shù)多，因而清洗效果好。影響膠球回收率的因素有：

     1.膠球循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，造成膠球在系統(tǒng)中滯留；

     2.收球網(wǎng)結(jié)構(gòu)不理想，制造質(zhì)量差，安裝位置和方法不當(dāng)；

     3.凝汽器前、后水室內(nèi)有死角、盲孔及易產(chǎn)生渦流區(qū)，使膠球在此停留而不能參與系統(tǒng)循環(huán)；

     4.冷卻水質(zhì)太差，二次濾網(wǎng)未發(fā)揮應(yīng)有的作用，使水草、小木塊及小魚(yú)等雜物堵塞換熱管，使膠球無(wú)法通過(guò)；

     5.膠球的規(guī)格選用不當(dāng)，性能和質(zhì)量不符合要求，且在投膠球時(shí)未將膠球內(nèi)氣體排凈，使膠球懸浮在冷卻水表面；

     6.換熱管與管板脹接時(shí)不符合圖紙要求，個(gè)別管子伸出管板過(guò)長(zhǎng)，使管板表面不平整，形成部分死區(qū)，膠球被卡��；

     7.在凝汽器換熱管安裝和檢修過(guò)程中，個(gè)別管子被撞扁，膠球無(wú)法通過(guò)；

     8.由于水質(zhì)原因，換熱管內(nèi)壁結(jié)硬垢，使換熱管內(nèi)徑畸形，膠球不能通過(guò)。

     公司優(yōu)化設(shè)計(jì)的新型膠球清洗裝置發(fā)電廠(chǎng)幾年來(lái)的投運(yùn)表明，收球率均在96%以上，而且水阻小、運(yùn)行安全可靠。