膠球清洗，凝汽膠球清洗裝置對機(jī)組影、運(yùn)行方式分析及膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化措施

汽輪機(jī)凝汽器是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，而凝汽器管子內(nèi)側(cè)結(jié)垢、臟污是機(jī)組運(yùn)行中一個普遍存在的問題，管子污垢的存在將使換熱熱阻增大、傳熱性能下降，造成冷卻效果變差，引起排汽溫度升高、真空下降，直接影響汽輪機(jī)組效率。通過膠球清洗裝置的運(yùn)行能把凝汽器銅管內(nèi)壁污物及時清除，從而使凝汽器管束保持一定的清潔度，對防止污垢的存在和金屬的腐蝕起到非常重要的作用。膠球清洗系統(tǒng)雖然是電廠的小系統(tǒng)，但其性能的優(yōu)劣，對電廠的經(jīng)濟(jì)效益卻有較大影響。通過優(yōu)化設(shè)計，減少彎頭管路、采用旋擺自鎖式的收球網(wǎng)、選用合適的膠球、進(jìn)出水室改為圓弧結(jié)構(gòu)等措施，膠球清洗裝置收球率可達(dá)到95％以上，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益得到提高。由于汽輪機(jī)凝汽器管束在運(yùn)行中會受冷卻水中的雜質(zhì)、污垢等影響，造成清潔系數(shù)下降，從而使傳熱效果變差，導(dǎo)致汽輪機(jī)真空下降或循環(huán)水泵電耗升高，為此，運(yùn)行中需要隨時監(jiān)視凝汽器管束的清潔狀況，以便及時安排對凝汽器管束進(jìn)行清洗，凝汽器管束臟污的程度可以用凝汽器端差和進(jìn)出水溫差等指標(biāo)進(jìn)行分析。文章主要結(jié)合我公司2臺300 MW汽輪機(jī)組凝汽器膠球清洗系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化情況進(jìn)行分析，詳細(xì)論述了汽輪機(jī)凝汽器膠球清洗系統(tǒng)的完善、選型和技術(shù)改進(jìn)，經(jīng)投運(yùn)結(jié)果表明，本次優(yōu)化是成功和有效的，膠球清洗裝置收球率大大提高，鋼管的清潔度也保持較好，機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益明顯。

1膠球清洗系統(tǒng)對機(jī)組效率的影響

眾所周知，凝汽器真空對機(jī)組循環(huán)熱效率有著重大影響，提高真空是提高機(jī)組熱效率的有效方法之一凝汽器管束的污臟，將使冷卻效果變差，直接影響凝結(jié)器的背壓、端差，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，凝汽器背壓每提高1 kPa，機(jī)組熱耗將升高約0·7％由于存在冷卻管水側(cè)內(nèi)壁處水流邊界層，冷卻管水側(cè)逐漸形成污垢（水垢、微生物、泥沙等沉淀物）。研究表明，凝汽器冷卻管壁只占導(dǎo)熱總熱阻的2％，水側(cè)結(jié)垢，包括邊界層在內(nèi)熱阻占總熱阻的79％。管壁結(jié)垢對傳熱系數(shù)的影響見表1。從表1中所列數(shù)據(jù)可看出，水垢厚度減小一半，熱阻也減小一半，傳熱系數(shù)提高3巧％。所以，減小冷卻管內(nèi)壁流動邊界層厚度和提高冷卻管表面清潔度是提高凝汽器傳熱系數(shù)，提高機(jī)組運(yùn)行真空的根本方法。表2凝汽器水側(cè)清潔系數(shù)（表面污化系數(shù)）對汽機(jī)排汽壓力影響汽機(jī)排汽排汽壓力機(jī)組增加增加供電標(biāo)清潔系數(shù)從表2中所列數(shù)據(jù)可看出，凝汽器水側(cè)清潔系數(shù)越低，排汽壓力越高，供電標(biāo)煤耗增加越多。這表明凝汽器水側(cè)清潔非常重要，目前，在凝汽器的運(yùn)行中，沒有采取減小冷卻管內(nèi)壁流動邊界層厚度的方法。保持和提高冷卻管內(nèi)表面清潔度常用方法是采用膠球清洗裝置。

2膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行方式分析

2· 1膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行的輔助措施公司2臺機(jī)組采用河水水源，凝汽器為閉式循環(huán)。循環(huán)水水質(zhì)資料：懸浮物4 m、PH值約6·7、全固形物169·4 m、溶解固形物161 m L、總硬度L555 mmo此。根據(jù)運(yùn)行中實際情況，采取以下輔助措施：CD在保證膠球清洗裝置系統(tǒng)正常且連續(xù)運(yùn)行情況下，通過投人化學(xué)藥劑，降低循環(huán)水濃縮倍率，從而控制管束結(jié)垢的速率。對循環(huán)水系統(tǒng)加強(qiáng)過濾，冷卻塔引水溝及循環(huán)水泵人口均加裝濾網(wǎng)，以保證運(yùn)行中雜物能夠被攔截而不會進(jìn)人凝汽器內(nèi)。加大對冷卻塔的補(bǔ)水和排污，通過較充分的換水，可有效降低循環(huán)水濃縮倍率，從而延緩凝汽器管結(jié)垢速度。利用機(jī)組檢修放盡冷卻塔積水，徹底清洗水塔、水溝、冷卻水管，保證系統(tǒng)清潔。

2·2確定膠球清洗強(qiáng)度為了保證凝汽器管束的清洗效果，防止清洗不足或不必要的清洗，可采用“清洗強(qiáng)度"這一指標(biāo)來進(jìn)行定量分析和控制，即清洗頻率、清洗時間和膠球直徑對管道內(nèi)徑的過盈量這三者的乘積作為膠球裝置對凝結(jié)器的“清洗強(qiáng)度"，清洗強(qiáng)度根據(jù)凝汽器的十凈程度和循環(huán)水質(zhì)情況而定，可通過凝汽器的真空和端差等來分析。清洗頻率通過所加膠球數(shù)量來進(jìn)行優(yōu)化，通過改變清洗時間來改變清洗次數(shù)，過盈量則通過改變膠球的直徑及循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式來進(jìn)行優(yōu)化。

2·3選用合適尺寸的膠球系統(tǒng)的可靠運(yùn)行可保證膠球的有效循環(huán)，而清洗效果與膠球直徑、硬度和質(zhì)量有很大關(guān)系，通過選用合適的膠球，能夠保持冷凝器清潔系數(shù)在0·95以上。圖1為膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口壓降的關(guān)系。60水阻/kPa圖1膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口壓降的關(guān)系一般根據(jù)循環(huán)水進(jìn)出口的壓降以及冷凝管清潔程度來確定膠球直徑。在實際運(yùn)用時，膠球外徑必須總是大于被清洗管的直徑，根據(jù)圖1中的曲線，當(dāng)分別選用<25 mm、 <26 mm、<27 mm不同膠球按次序進(jìn)行清洗時，初期凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口的水阻（差壓）均開始下降，凝汽器端差也開始下降，但下降到一定的數(shù)值時，水阻和端差均基本不再變動，而選用<27 mm膠球進(jìn)行清洗時，清洗效果達(dá)到好，其端差降低明顯，真空也顯著上升，對凝汽器管束的清洗效果非常好。在設(shè)計工況下，一般使用濕態(tài)直徑比凝汽器不銹鋼管內(nèi)徑大1一2 mm的膠球，膠球球徑漲大不超過0·5 mm，膠球氣孔應(yīng)均勻、孔間連通吸水性強(qiáng)，且在運(yùn)行期間保持穩(wěn)定，合適的濕態(tài)膠球相對密度一般為L05、1.巧，濕態(tài)球的密度要與循環(huán)水相近，這樣膠球在進(jìn)人水室后才能隨機(jī)并均勻地進(jìn)人冷凝管，從而保證能清洗底部至頂部的每一根冷卻水管，發(fā)泡不均或吸水性差均直接影響濕態(tài)密度。綜合考慮，日常選用膠球規(guī)格為巾26，冬季流量較低時采用小25 膠球，以防止膠球堵塞冷卻水管。

3膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化措施

膠球清洗系統(tǒng)管道的布置盡量簡單化，管路平直簡短，盡量減少彎管數(shù)量，彎道用曲率半徑較大的90。彎頭，保證管道內(nèi)光滑無阻。凝汽器進(jìn)水室和出水室的結(jié)構(gòu)由直角結(jié)構(gòu)改為圓弧結(jié)構(gòu)，以消除可能的膠球死區(qū)和渦流，保證膠球不會滯留和卡死。膠球清洗裝置的關(guān)鍵部件均采用進(jìn)口，進(jìn)一步優(yōu)化膠球裝置布置，使結(jié)構(gòu)更趨合理。膠球清洗裝置中收球網(wǎng)和裝球室的殼體采用耐江水腐蝕材料或采用耐江水腐蝕措施，如與水接觸的內(nèi)表面設(shè)硬質(zhì)襯膠，襯膠采用天然橡膠，整體硫化，襯膠厚度為3 mm，外表面涂防銹漆。膠球清洗系統(tǒng)中裝球室切換閥為電動控制，能夠?qū)崿F(xiàn)收球、運(yùn)行和換球的三種功能，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)靈活、方便，閥門不卡球。為徹底解決收球網(wǎng)的懸臂梁、水阻大、導(dǎo)流不穩(wěn)、磨損大、收球率低與維護(hù)困難等問題，收球網(wǎng)按活動?xùn)鸥袷皆O(shè)計并采用旋擺自鎖式，柵格網(wǎng)板式收球網(wǎng)的柵板可以轉(zhuǎn)動，在膠球裝置投運(yùn)的時侯，網(wǎng)板處于收球位置，在不投運(yùn)清洗裝置時，該柵網(wǎng)板可旋轉(zhuǎn)到與水流方向一致的位置，既減少水阻又能起到清除柵網(wǎng)板上雜物的作用。該收球網(wǎng)表面平整光滑，不卡球、不夾球，強(qiáng)度高，剛性好，并且水阻低（不大于300 mm H20），克服了其他收球網(wǎng)產(chǎn)品的普遍缺點，保證收球率持續(xù)穩(wěn)定冫95％。網(wǎng)板的驅(qū)動裝置采取預(yù)緊措施，以防止網(wǎng)板在水流沖擊下振動。骨架、網(wǎng)芯具有足夠的強(qiáng)度，膠球適合江水水質(zhì)，有一定硬度并富有彈性。

通過以上措施，凝汽器系統(tǒng)內(nèi)局部渦流死區(qū)滯球數(shù)量明顯下降，收球網(wǎng)運(yùn)行良好，無積球問題，收球率可以達(dá)到 96％以上，保持了凝汽器的清潔度，降低了凝汽器背壓，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。