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

汽輪機凝汽器是火力發(fā)電廠的重要設備，而凝汽器管子內側結垢、臟污是機組運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，直接影響汽輪機組效率。通過膠球清洗裝置的運行能把凝汽器銅管內壁污物及時清除，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，對電廠的經濟效益卻有較大影響。通過優(yōu)化設計，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、進出水室改為圓弧結構等措施，膠球清洗裝置收球率可達到95％以上，機組的經濟效益得到提高。由于汽輪機凝汽器管束在運行中會受冷卻水中的雜質、污垢等影響，造成清潔系數(shù)下降，從而使傳熱效果變差，導致汽輪機真空下降或循環(huán)水泵電耗升高，為此，運行中需要隨時監(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行清洗，凝汽器管束臟污的程度可以用凝汽器端差和進出水溫差等指標進行分析。文章主要結合我公司2臺300 MW汽輪機組凝汽器膠球清洗系統(tǒng)設計優(yōu)化情況進行分析，詳細論述了汽輪機凝汽器膠球清洗系統(tǒng)的完善、選型和技術改進，經投運結果表明，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，機組經濟效益明顯。

1膠球清洗系統(tǒng)對機組效率的影響

眾所周知，凝汽器真空對機組循環(huán)熱效率有著重大影響，提高真空是提高機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，直接影響凝結器的背壓、端差，根據(jù)相關數(shù)據(jù)，凝汽器背壓每提高1 kPa，機組熱耗將升高約0·7％由于存在冷卻管水側內壁處水流邊界層，冷卻管水側逐漸形成污垢（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熱總熱阻的2％，水側結垢，包括邊界層在內熱阻占總熱阻的79％。管壁結垢對傳熱系數(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)，提高機組運行真空的根本方法。表2凝汽器水側清潔系數(shù)（表面污化系數(shù)）對汽機排汽壓力影響汽機排汽排汽壓力機組增加增加供電標清潔系數(shù)從表2中所列數(shù)據(jù)可看出，凝汽器水側清潔系數(shù)越低，排汽壓力越高，供電標煤耗增加越多。這表明凝汽器水側清潔非常重要，目前，在凝汽器的運行中，沒有采取減小冷卻管內壁流動邊界層厚度的方法。保持和提高冷卻管內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)運行方式分析

2· 1膠球清洗系統(tǒng)運行的輔助措施公司2臺機組采用河水水源，凝汽器為閉式循環(huán)。循環(huán)水水質資料：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)運行情況下，通過投人化學藥劑，降低循環(huán)水濃縮倍率，從而控制管束結垢的速率。對循環(huán)水系統(tǒng)加強過濾，冷卻塔引水溝及循環(huán)水泵人口均加裝濾網(wǎng)，以保證運行中雜物能夠被攔截而不會進人凝汽器內。加大對冷卻塔的補水和排污，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垢速度。利用機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“清洗強度"這一指標來進行定量分析和控制，即清洗頻率、清洗時間和膠球直徑對管道內徑的過盈量這三者的乘積作為膠球裝置對凝結器的“清洗強度"，清洗強度根據(jù)凝汽器的十凈程度和循環(huán)水質情況而定，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)運行方式來進行優(yōu)化。

2·3選用合適尺寸的膠球系統(tǒng)的可靠運行可保證膠球的有效循環(huán)，而清洗效果與膠球直徑、硬度和質量有很大關系，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)水進出口壓降的關系。60水阻/kPa圖1膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進出口壓降的關系一般根據(jù)循環(huán)水進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，當分別選用<25 mm、 <26 mm、<27 mm不同膠球按次序進行清洗時，初期凝汽器循環(huán)水進出口的水阻（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膠球進行清洗時，清洗效果達到好，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。在設計工況下，一般使用濕態(tài)直徑比凝汽器不銹鋼管內徑大1一2 mm的膠球，膠球球徑漲大不超過0·5 mm，膠球氣孔應均勻、孔間連通吸水性強，且在運行期間保持穩(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，這樣膠球在進人水室后才能隨機并均勻地進人冷凝管，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，保證管道內光滑無阻。凝汽器進水室和出水室的結構由直角結構改為圓弧結構，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。膠球清洗裝置的關鍵部件均采用進口，進一步優(yōu)化膠球裝置布置，使結構更趨合理。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，如與水接觸的內表面設硬質襯膠，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，能夠實現(xiàn)收球、運行和換球的三種功能，電動執(zhí)行機構靈活、方便，閥門不卡球。為徹底解決收球網(wǎng)的懸臂梁、水阻大、導流不穩(wěn)、磨損大、收球率低與維護困難等問題，收球網(wǎng)按活動柵格式設計并采用旋擺自鎖式，柵格網(wǎng)板式收球網(wǎng)的柵板可以轉動，在膠球裝置投運的時侯，網(wǎng)板處于收球位置，在不投運清洗裝置時，該柵網(wǎng)板可旋轉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)產品的普遍缺點，保證收球率持續(xù)穩(wěn)定冫95％。網(wǎng)板的驅動裝置采取預緊措施，以防止網(wǎng)板在水流沖擊下振動。骨架、網(wǎng)芯具有足夠的強度，膠球適合江水水質，有一定硬度并富有彈性。

通過以上措施，凝汽器系統(tǒng)內局部渦流死區(qū)滯球數(shù)量明顯下降，收球網(wǎng)運行良好，無積球問題，收球率可以達到 96％以上，保持了凝汽器的清潔度，降低了凝汽器背壓，提高了機組經濟性，膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化設計達到了預期目標。