膠球清洗裝置結(jié)構(gòu)及提高凝汽器膠球清洗裝置收球率的方法
凝汽器膠球清洗裝置是提高汽輪機(jī)效率的有效方法。介紹了膠球清洗裝置的工作過程、結(jié)構(gòu)及各部件的作用;分析了電廠凝汽器膠球收球率低的原因，從改善系統(tǒng)密封性及改進(jìn)攙作等方面提高收球率，提高了凝汽器的清潔度和效率。
關(guān)鍵詞：凝汽器;膠球清洗裝置，收球率安徽華電宿州發(fā)電廠2臺(tái)600MW機(jī)組的凝汽器采用哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的雙背壓、雙殼體雙進(jìn)雙出、雙流程、表面式凝汽器，并采用生產(chǎn)的膠球清洗裝置。由于多方面原因，投產(chǎn)近1年來，膠球收球率很不穩(wěn)定，高時(shí)僅收球80%。
膠球清洗裝置系統(tǒng)由裝球室、循環(huán)單元（包括膠球泵）、收球器（網(wǎng)）、閥門管道及自動(dòng)控制部分組成（見圖1）。清洗時(shí)先把密度（濕態(tài)）與循環(huán)水相近的海綿橡膠球裝入裝球室，其數(shù)量約等于每個(gè)流程中不銹鋼管數(shù)的7%〜13%,濕態(tài)球直徑比銅管內(nèi)徑大1〜2mm；然后啟動(dòng)循環(huán)單元的膠球泵，膠球就在比循環(huán)水進(jìn)口壓力略高一點(diǎn)的水流帶動(dòng)下，通過輸球管進(jìn)入凝汽器的進(jìn)口管，與通過二次濾網(wǎng)來的主循環(huán)水混合，并進(jìn)入凝汽器的前水室。海綿球隨水流從冷凝管流出，經(jīng)收球網(wǎng)把球收回，進(jìn)入收球網(wǎng)的網(wǎng)底，通過引出管又把球吸收到膠球泵，隨后又打入裝球室，依次再循環(huán)。
由于海綿球是多孔柔軟的彈性體，在循環(huán)水進(jìn)、出口壓差的作用下進(jìn)入凝汽器銅管。在銅管中海綿球呈卵形，與冷凝管內(nèi)壁有整圈接觸，這樣在膠球經(jīng)過冷凝管時(shí)，就把冷凝管的內(nèi)表面擦洗了一次，使凝汽器冷卻面達(dá)到了清洗的目的口勺。
2.1膠球清洗膠球
膠球是整個(gè)清洗系統(tǒng)中重要的一部分，所選膠球的直徑必須大于冷凝管的內(nèi)徑，如果膠球尺寸不夠大，將起不到任何清洗作用。
2.2收球裝置
安裝于凝汽器的循環(huán)水冷卻水出水管中，其功能是將膠球從冷卻水中分離，完成收球器自動(dòng)反洗和保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。收球器主要部件有收球網(wǎng)、導(dǎo)流板、收球器和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。橢圓形收球網(wǎng)將膠球引至出球管管口。收球網(wǎng)的傾斜角度根據(jù)冷卻水管中水量及導(dǎo)流板狀況而定。收球網(wǎng)由垂直格柵構(gòu)成，這樣可得到較高的表面強(qiáng)度。導(dǎo)流板可產(chǎn)生渦流，在避免雜質(zhì)滯留網(wǎng)板外圍的同時(shí)，將清洗球引至出球管。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由推力齒輪構(gòu)成，用于調(diào)節(jié)收球網(wǎng)位置。當(dāng)正常進(jìn)行膠球循環(huán)時(shí)，收球網(wǎng)板覆蓋整個(gè)管道橫截面，用于隔離膠球和冷卻水。當(dāng)進(jìn)行反洗時(shí)，收球網(wǎng)板基本垂直于水流方向，冷卻水從后部反洗收球網(wǎng),將網(wǎng)板上的雜質(zhì)沖洗干凈。如果驅(qū)動(dòng)機(jī)械損壞或發(fā)生程控電路故障，則可通過手輪將網(wǎng)板調(diào)至運(yùn)行位及反洗位。
2.3壓差測(cè)系統(tǒng)
通過持續(xù)測(cè)量收球網(wǎng)板的壓差值（△/＞）來監(jiān)測(cè)網(wǎng)板上的雜質(zhì)量。如果因出現(xiàn)程控故障而使壓差值跌至運(yùn)行中監(jiān)測(cè)限值以下時(shí)，則控制器將發(fā)岀相關(guān)信號(hào)。如果壓差值達(dá)到“集球/網(wǎng)板反洗”限值時(shí)，則系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)集球；集球完畢后，網(wǎng)板轉(zhuǎn)至反洗位。如果反洗后壓差低于集球/網(wǎng)板反洗限值，則表示反洗成功，系統(tǒng)將繼續(xù)進(jìn)行清洗運(yùn)行。如果集球時(shí)壓差上升，并達(dá)到了壓差的高限值時(shí)，則控制系統(tǒng)將立即啟動(dòng)網(wǎng)板的反洗，以避免收球網(wǎng)的損壞，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2.4循環(huán)單元
循環(huán)單元由相關(guān)部件和閥門組成，主要設(shè)備有膠球循環(huán)泵、集球器和膠球循環(huán)管等，用于輸送、收集和替換膠球。膠球循環(huán)泵從收球器抽取膠球，并將其輸送至注球管。此過程中，膠球泵需要克服收球器與注球管之間的壓差，以及循環(huán)單元（包括管道）中的壓力損失。膠球循環(huán)泵是雙通道離心泵，其主軸由一個(gè)永久潤滑的凹槽滾珠軸承支撐，軸密封采用機(jī)械密封形式。膠球循環(huán)泵的葉輪采用特殊設(shè)計(jì)，能保證在泵的高效運(yùn)轉(zhuǎn)下不至于在運(yùn)行過程中造成膠球損傷。
2.5集球器
集球器的作用是換球、集球和放球。加球或取球時(shí)必須先關(guān)閉位于集球器出、入口的隔離閥,打開頂蓋即可加球或取球。當(dāng)膠球泵關(guān)閉時(shí)，集球器的逆止閥可防止膠球的回流。當(dāng)集球器處于運(yùn)行位時(shí)，切換閥打開，膠球連同冷卻水進(jìn)入集球器，從出水口流出。當(dāng)集球器處于集球位時(shí)，切換閥關(guān)閉，水流經(jīng)集球籃網(wǎng)孔流出，而膠球留在網(wǎng)籃上。
3膠球收球率低的原因
（1）收球活動(dòng)網(wǎng)板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常關(guān)不到位。膠球清洗系統(tǒng)的收球活動(dòng)網(wǎng)板采用倒v字形結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)軸由電動(dòng)裝置通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng),連桿與曲柄采用銷軸連接。銷軸與銷孔為線接觸，回轉(zhuǎn)范圍很小，且不易調(diào)整，長時(shí)間運(yùn)行后磨損量較大，極易產(chǎn)生空行程，導(dǎo)致活動(dòng)網(wǎng)板不能關(guān)閉到位，殼體與內(nèi)壁之間形成較大的縫隙，造成卡球或逃球。當(dāng)殼體與內(nèi)壁縫隙大于14mm,將造成跑球。
（2）本廠選用的膠球干態(tài)直徑23.5mm,經(jīng)7天乃至20天的浸泡后，仍有大量的球浮在水面上，質(zhì)量較差。因此當(dāng)膠球進(jìn)入凝汽器水室后，大量的球處在水室頂部，不能進(jìn)入回水管中。漂浮在水室上部的膠球大量積聚在放空氣管道內(nèi)，在開啟水室頂部放空氣門時(shí)，經(jīng)常有大量膠球跑出。
（3）循環(huán)水?dāng)y帶雜物堵塞擬汽器鋼管。循環(huán)水供水系統(tǒng)為閉式供水系統(tǒng)，采用自然通風(fēng)冷卻，冷卻水塔淋水填料為復(fù)合波浪型PVC塑料填料。冬天氣溫偏低（低一10P左右）時(shí)，淋水填料底面大量掛冰，造成大面積破碎脫落。另外，由于冷卻塔水泥構(gòu)件表面剝落，使大量的水泥、石子及淋水填料進(jìn)入循環(huán)水中，造成凝汽器銅管堵塞，致使膠球累積在銅管入口處。
集球器關(guān)閉不嚴(yán),膠球從縫隙中跑出清洗系統(tǒng)而散失到循環(huán)水中。膠球清洗裝置電動(dòng)門和手動(dòng)球閥已多次發(fā)生關(guān)閉不嚴(yán)，造成系統(tǒng)無法隔離。其原因是球閥密封墊片直徑太大，經(jīng)常關(guān)不到位卡住，造成密封墊片損壞，嚴(yán)重時(shí)還損壞閥芯。
凝汽器冷卻水水室結(jié)構(gòu)不合理，其四角為直角，循環(huán)水在此處極易形成渦流。膠球到此部位時(shí)就地打旋，不能進(jìn)入膠球回收管道。
將活動(dòng)收球網(wǎng)板曲柄連桿調(diào)整螺栓向兩側(cè)伸長，使閥門關(guān)閉力矩增大，減少了活動(dòng)收球網(wǎng)板與循環(huán)水管壁產(chǎn)生縫隙的可能；或者將活動(dòng)收球網(wǎng)板電動(dòng)頭搖緊，將活動(dòng)收球網(wǎng)板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸搖進(jìn)10-15mm后，收球率達(dá)到正常。
要求膠球形狀規(guī)則(圓形)，濕態(tài)直徑比管內(nèi)徑大1〜2mm,孔隙大小均勻，孔與孔之間相通。在投運(yùn)前，要使膠球預(yù)先浸水7天，吸水后應(yīng)不變形，不變質(zhì)，濕態(tài)膠球不浮在水面上。
循環(huán)水水室頂部放空氣管道內(nèi)加裝濾網(wǎng)，放水門前裝放空氣針形閥。在每根循環(huán)水水室頂部放空氣管道截止門前加裝直徑d=5〜10mm放空氣針形閥，正常運(yùn)行中保持適度開啟，以防止空氣在凝汽器頂部積聚。
大、小修時(shí)徹底清理循環(huán)水水室內(nèi)雜物，水塔放水后徹底清理水塔內(nèi)破損填料及石子等雜物，補(bǔ)充更換水塔內(nèi)部破損填料。
啟閉器冬季盡量不操作，需人為調(diào)節(jié)水塔水溫時(shí)，只需開啟水塔回水旁路電動(dòng)門即可。盡量減少水塔因啟閉器頻繁開關(guān)造成水塔大量掛冰、落冰，造成水塔填料嚴(yán)重破損現(xiàn)象的發(fā)生。環(huán)境溫度降至0P以下時(shí)，啟閉器不要操作。
集球器關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)應(yīng)及時(shí)隔離系統(tǒng)，修理好集球器。
檢修好膠球清洗裝置電動(dòng)門和手動(dòng)球閥等關(guān)閉不嚴(yán)的閥門，及時(shí)更換電動(dòng)門和手動(dòng)球閥等的密封墊片。在膠球清洗裝置電動(dòng)門后加裝手動(dòng)閘閥，以確保運(yùn)行中能在電動(dòng)門關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)進(jìn)行手動(dòng)門隔離檢修。
在凝汽器前、后水室四角加裝導(dǎo)流板，使其圓滑，消除死角。焊接時(shí)不得留有大于3mm的縫隙。
膠球正常投球量為凝汽器單側(cè)單流程冷卻管根數(shù)的7%〜13%,根據(jù)膠球循環(huán)一次所需時(shí)間的長短,取下限或上限或其接近值。凝汽器在主凝結(jié)區(qū)共安裝了30812根直徑d=25mm、壁厚為0.5mm、L=13078mm的TP316不銹鋼管,5416根直徑d=25mm、壁厚為0.7mm、L=13078mm的不銹鋼管安裝在空冷區(qū)和頂部三排及通道側(cè)。冷卻管總根數(shù)為37228根，所以單側(cè)凝汽器正常投球量應(yīng)為650-1200只之間。膠球循環(huán)一次的時(shí)間一般為30s.
膠球補(bǔ)充周期為膠球清洗裝置系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行7次(每周1次)，也可根據(jù)本單位具體情況不同調(diào)整補(bǔ)充周期。
根據(jù)國產(chǎn)球使用統(tǒng)計(jì)，膠球更換周期為膠球自動(dòng)清洗系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行60次(兩月1次)。
另外，在水中浸泡一段時(shí)間后，個(gè)別膠球可能脹大過多,致使直徑超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)換掉，以防冷卻管被堵。
使用時(shí)濕態(tài)膠球直徑一般比冷卻管內(nèi)徑大1.0〜2.0mm。冷卻管有兩種規(guī)格時(shí)，以小規(guī)格的一種為準(zhǔn)，冷卻管口加裝套管口則以套管為準(zhǔn)選擇膠球。膠球清洗系統(tǒng)每天定期清洗，并保證2h清洗時(shí)間。發(fā)現(xiàn)膠球磨損嚴(yán)重，濕態(tài)直徑小于24mm或失去彈性時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新球。
因本廠選用的膠球非常難于浸泡。經(jīng)7天乃至20天的水下浸泡后，仍有大量的球浮在水面上，故每次加球均需先浸泡7天以上。加球時(shí)先關(guān)閉集球器電動(dòng)門，再將膠球裝入裝球室內(nèi)，關(guān)閉并旋緊裝球室上蓋。注水放氣后，開啟膠球泵出口電動(dòng)門、裝球室出口至凝汽器隔離電動(dòng)門，啟動(dòng)膠球泵連續(xù)運(yùn)行4~8h,悶打膠球，充分浸泡膠球。悶打膠球完畢，將循環(huán)水A、B側(cè)前、后水室放空氣管道逐個(gè)稍稍開啟，排除系統(tǒng)內(nèi)積存的空氣。如果已在放水門前裝放空氣針形閥，此項(xiàng)操作可取消。否則每次膠球投運(yùn)前均應(yīng)排放凝汽器水室內(nèi)積存的空氣，然后再開啟集球器電動(dòng)門,將膠球系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行8~12h,使膠球不斷通過凝汽器鋼管擠壓排除膠球內(nèi)空氣。經(jīng)過上述操作后，幾乎所有的膠球均能沉入水中。
膠球清洗裝置系統(tǒng)操作好能由人負(fù)責(zé)，是保證能夠成功收球的好辦法。另外，如能購買膠球壓球機(jī)，可避免了泡球、悶打等許多繁瑣的操作。
經(jīng)改進(jìn)后，2臺(tái)機(jī)組凝汽器膠球回收率達(dá)98%以上;凝汽器端差較以前大幅度降低，基本上保持在4K以下。
凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)是減小凝汽器端差、提高汽輪機(jī)循環(huán)熱效率和降低發(fā)電煤耗的有效手段，為此，提高凝汽器膠球清洗系統(tǒng)收球率是很有現(xiàn)實(shí)意義的。
凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)運(yùn)行熱力發(fā)電
凝汽器膠球清洗裝置技術(shù)的新發(fā)展，三代收球網(wǎng)與二次濾網(wǎng)的研制開發(fā)口丄熱力發(fā)電，考慮到4號(hào)機(jī)凝汽器銅管結(jié)垢與腐蝕均已經(jīng)非常嚴(yán)重，直接采取更換銅管的方式處理。
1~3號(hào)機(jī)組凝汽器銅管清洗成膜后，表面清潔耐腐，傳熱效率提高，凝汽器端差平均下降3K,真空度提高，從而確保機(jī)組的安全運(yùn)行，提高發(fā)電效率，并延長了銅管使用壽命。若采用更換銅管的方式，僅凝汽器銅管費(fèi)用就高達(dá)100多萬元/臺(tái)，而酸洗費(fèi)用只有5萬元/臺(tái)。
凝汽器端差每降低1K,汽輪機(jī)熱效率可提高0.35%。汽輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)約需蒸汽240t/h,需耗煤33t,煤價(jià)按500元/t計(jì)，每臺(tái)機(jī)組每年運(yùn)行約8000h,則3臺(tái)機(jī)組可節(jié)約33X5OOX10"X8000X0.35%X3X3=415.8萬元/年。
