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)驗和參照德國、日本樣機的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計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、運行安全可靠。
凝汽器工作的好壞對汽輪機的安全、經(jīng)濟(jì)運行影響極大。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不減負(fù)荷、正常運行的情況下，由膠球循環(huán)泵向正在運行的凝汽器冷卻水中投入一定數(shù)量的膠球，借助冷卻水流動的沖力使膠球擠擦通過凝汽器換熱管，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，同時還減緩了換熱管內(nèi)壁的腐蝕，延長其使用壽命。
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，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膠球自動清洗系統(tǒng)
凝汽器膠球清洗裝置的自動清洗系統(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膠球泵，于是膠球就在比冷卻水壓力略高的水流帶動下進(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，也會在隨水流動中被清除掉),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)以上運動，在一定的投運時間內(nèi)就可達(dá)到滿意的效果。
根據(jù)汽輪機凝汽器的大小、管道及冷卻水流速的不同，膠球在系統(tǒng)中循環(huán)一周的時間一般約為10～30秒。
膠球自動清洗系統(tǒng)主要由二次濾網(wǎng)、膠球泵、收球網(wǎng)、加球室、分配器、閥門、海綿膠球和相應(yīng)的管道及控制儀表等組成。操縱系統(tǒng)分為電動式(亦可用手動操作)、液動式、氣動式，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)的型式和種類較多，如固定式圓錐形收球網(wǎng)，活動式柵格形(蝴蝶形)收球網(wǎng)等，但其收球率均不理想。
2.2.1活動式柵格形收球網(wǎng)
活動式柵格形收球網(wǎng)目前，國內(nèi)大多數(shù)電廠采用這種裝置，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，運動中柵網(wǎng)易卡死，調(diào)整不方便。
2.2.2倒“V”型柵格式活動收球網(wǎng)
倒“V”型柵格式活動收球網(wǎng)沙角B電廠已引進(jìn)安裝。運行記錄表明，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電廠膠球清洗裝置為樣機，對導(dǎo)流機構(gòu)進(jìn)行了分析、計算，確定在活動收球網(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收球網(wǎng)原設(shè)計的碳鋼柵條，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?xùn)啪W(wǎng)反向轉(zhuǎn)動一合理的角度，改變冷卻水的流向，加強反沖洗的功能。
3.2倒“V”型柵格式活動收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)
1-簡體2—活動?xùn)鸥窬W(wǎng)3-防渦流板4—收球網(wǎng)板5—出球口6—轉(zhuǎn)動軸
圖3為活動?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，兩活動收球網(wǎng)與冷卻水流動方向平行；當(dāng)清洗系統(tǒng)運行時，兩活動收球網(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，而冷卻水則通過收球網(wǎng)上的柵空流向出口。因優(yōu)化后的活動收球網(wǎng)可以反向轉(zhuǎn)動一定角度，故可對柵網(wǎng)上的貼掛物進(jìn)行反沖洗。
收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強度和剛度，還應(yīng)保證制造和安裝質(zhì)量，以免在運行中收球網(wǎng)變形，失去嚴(yán)密性，使運行中發(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)之比稱為膠球回收率(簡稱收球率),它綜合反映了膠球清洗裝置的運行狀況和清洗效果。收球率高表示裝置系統(tǒng)運行正常，單位時間內(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、小木塊及小魚等雜物堵塞換熱管，使膠球無法通過；
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不符合圖紙要求，個別管子伸出管板過長，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程中，個別管子被撞扁，膠球無法通過；
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。
公司優(yōu)化設(shè)計的新型膠球清洗裝置發(fā)電廠幾年來的投運表明，收球率均在96%以上，而且水阻小、運行安全可靠。
