凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)內(nèi)水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響

     凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)內(nèi)水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響，論述了凝汽器內(nèi)水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響。介紹了膠球清洗裝置系統(tǒng)的工作原理及要求。熱電企業(yè)應(yīng)用膠球清洗裝置，強化傳熱，增產(chǎn)降耗的目的。

1問題的提出

     熱電企業(yè)的凝汽式汽輪機在運行中經(jīng)常會遇到真空逐漸下降的問題，尤其夏季，凝汽器真空對汽輪機運行的經(jīng)濟性影響較大，如其它條件不變，真空度每變化1%,汽輪機的汽耗率平均變化1%～2%。不僅使機組能耗上升，影響機組經(jīng)濟性，還會威脅機組安全，嚴(yán)重時還要降低發(fā)電負(fù)荷。故一般規(guī)定：排汽壓力升高到0.015Mpa時，應(yīng)降低負(fù)荷，排汽壓力升高到0.03Mpa左右時，應(yīng)將負(fù)荷全部卸完，直至按規(guī)定的條件實行故障停機，直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。導(dǎo)致真空下降的主要原因之一是凝汽器銅管內(nèi)壁污垢的形成。并隨著時間的推移逐漸加厚，阻隔了換熱。傳統(tǒng)的方法是停機全面化學(xué)清洗或進行凝汽器半面交替清洗(我廠的半側(cè)干洗法)、機械清洗法、加阻垢劑等。但化學(xué)清洗或進行凝汽器半面交替清洗、機械清洗法，需要在減負(fù)荷或者停機的情況下進行，致使發(fā)電量減少，化學(xué)清洗、機械清洗還會縮短凝汽器銅管的壽命，增加了清洗的費用。

     而膠球清洗裝置優(yōu)點在于無須減負(fù)荷，也不需要像我廠干洗那樣進行復(fù)雜的措施(有時頻繁的開關(guān)閥門等設(shè)備，會造成閥門的泄露和設(shè)備的缺陷)和將負(fù)荷減半來清洗，這些方法都會使我廠的發(fā)電效率下降，提高生產(chǎn)成本。膠球清洗裝置既可以經(jīng)常進行，又能減少化學(xué)清洗和機械清洗的次數(shù)，并且使管子的清潔度變好，提高凝汽器的真空，降低汽耗。使發(fā)電的效率增高。所以我廠采用膠球清洗的方法來提高汽輪機的熱效率。從而達到了節(jié)能、降耗、增效，確保機組長周期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，使企業(yè)的經(jīng)濟效益顯著提高。

2凝汽器膠球清洗裝置問題的分析

2.1凝汽器銅管內(nèi)水垢生成的原因及危害

     一般電廠多采用井水(我廠常年采用的補水就是井水)、河水作為循環(huán)水，這些天然水中原來就含有能溶解在水中的雜質(zhì)和鹽類，例如：重碳酸鈣鹽和重碳酸鎂鹽。把這樣的天然水作為循環(huán)水時，天長日久，由于蒸發(fā)損失，要產(chǎn)生濃縮。當(dāng)濃縮到一定程度，超過了它的溶解度時，碳酸鹽是不能溶于水的沉淀物，水中超過了此限度的部分鹽類就要沉積在凝汽器的銅管內(nèi)壁結(jié)成硬質(zhì)的鹽垢。

     根據(jù)流體力學(xué)原理，循環(huán)水在銅管內(nèi)流動分為層流和紊流兩種基本形式。銅管內(nèi)流動的循環(huán)冷卻水在外力作用下，以不同的流速流過銅管內(nèi)同一斷面，緊貼管壁的一層，流速很慢(稱為：邊界滯留層)。水中的CaCo3和粘垢易滯留在銅管內(nèi)壁上，形成邊界滯留層。據(jù)有關(guān)資料介紹，水冷設(shè)備換熱器中水垢厚度>2.16mm時，傳熱系數(shù)平均下降51%,設(shè)備運行效率下降50%,而形成水垢時間僅25天。如此短時間內(nèi)造成的嚴(yán)重危害，導(dǎo)致凝汽器長期處在低效率中運行。

2.2膠球清洗裝置傳統(tǒng)清洗方法的缺陷

     為解決水垢問題，一部分企業(yè)采用停機洗，依據(jù)凝汽器銅管內(nèi)壁結(jié)垢的嚴(yán)重程度安排清洗次數(shù)。以停機四天計：5萬KW機組為例，損失上100萬，還要支付人工費用。硬垢用酸洗就是處理得當(dāng)，也要嚴(yán)重影響銅管的使用壽命，還不算酸洗帶來的污染問題。清洗完成后又怎樣呢?只能保持一個月，還過不了夏季；另一部分企業(yè)在水中加阻垢劑，也能延遲結(jié)垢，但阻垢劑價格昂貴成本太高。

     根據(jù)我廠的實際情況，以往采用的種種清洗方法和對策都較之膠球清洗有一定的弊端。現(xiàn)將我廠的膠球清洗法的裝置作以簡單敘述：此裝置由收球網(wǎng)、二次濾網(wǎng)、裝球室、膠球泵和控制裝置等部件組成。使用本裝置清洗凝汽器銅管，是借助水充的作用將略大于銅管內(nèi)徑的海綿膠球循環(huán)擠過凝汽器銅管，對銅管進行擦洗，使用本裝置可在機組不減負(fù)荷情況下清洗凝汽器，實現(xiàn)降低凝汽器的端差和汽輪機背壓，提高汽輪機熱效率，降低發(fā)電煤耗，減緩管內(nèi)壁腐蝕，是節(jié)能和改善勞動條件的理想設(shè)備。但我廠的膠球清洗裝置系統(tǒng)也同樣存在著一定的不足之處。我廠膠球回收率低，無法清除硬垢。

     1、凝汽器水室設(shè)計不合理(如圖),不利于膠球的回收，因為軟質(zhì)膠球進人水室后吸收水份，短時間內(nèi)不可能達到其膠球密度與水的密度相同，p水>p球時，即膠球進入水室后，在凝汽器頂部，同理當(dāng)p球>p水時，膠球則部分存在于低部陰影區(qū)。這就造成了膠球無法回收。降低了膠球的回收數(shù)量，使膠球不能循環(huán)利用。

     2、膠球回收系統(tǒng)的柵格網(wǎng)的清洗角度和柵格網(wǎng)的間隙有一定要求。柵網(wǎng)板的角度要求是與水流的夾角不超過250,收球網(wǎng)間隙，正常間隙為6~7mm。而我廠的柵格網(wǎng)角度>250。膠球有可能卡在柵格網(wǎng)的間隙中，致使膠球的損失。將不能膠球源源不斷地送入清洗系統(tǒng)。

     3、我廠膠球的柵格板處的回收管孔，口徑小，并且空間位置不合理(垂直于循環(huán)水出口管)這也是造成膠球回收率較低的原因之一。

     4、我廠膠球?qū)佘涃|(zhì)膠球，只能清除凝汽器銅管內(nèi)表面的軟垢，而不能清除其硬垢。針對上述的問題，對我廠的膠球清洗裝置系統(tǒng)中存在問題的裝置進行改進。

3問題的解決

     一，對凝汽器不合理的部分進行改造。在膠球死區(qū)的位置(圖1的陰影部分)點焊不銹鋼金屬網(wǎng)，使其成弧狀。便膠球流動，使膠球脫離死區(qū)的范圍。

     二，對于柵格網(wǎng)的傾斜角度可以進行重新調(diào)整。使其角度可以在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

     三，對于回收管徑過小，可采取擴大其口徑的方法，使其形成一個漸縮管。更有利于膠球的回收。對于其回收管與凝汽器的循環(huán)水出口管的空間位置加以改造，使回收管傾斜于循環(huán)水出口管。

     四，應(yīng)采取軟質(zhì)膠球和硬質(zhì)膠球配合使用。從而清除凝汽器銅管中的軟垢和硬垢。膠球的選擇應(yīng)耐磨、質(zhì)地柔軟畜于彈性，材質(zhì)均勻，硬度適中，氣空均勻貫通，濕態(tài)比重1.00-1.15,在5-45℃水溫下，使用期內(nèi)球內(nèi)徑不大超標(biāo)，不老化。使用時濕態(tài)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，以小規(guī)格的一種為準(zhǔn)，冷卻管口加裝套管口以套管為準(zhǔn)選擇膠球。

五、凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)運行操作

1、投運前準(zhǔn)備，

(1)正常投球量

     為凝汽器單側(cè)單流程冷卻管根數(shù)7%-13%,依膠球循環(huán)一次所需時間的長短，取下限或上限或其接近值，膠球循環(huán)一次的時間一般以30秒作為界限。

(2)膠球補充周期或更換周期

     膠球補充周期為凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)累計運行7次，也可根據(jù)本單位具體情況不同調(diào)整補充周期。膠球更換周期，根據(jù)國產(chǎn)球使用統(tǒng)計，其更換周期為膠球清洗裝置系統(tǒng)累計運行60次。

     另外，在水中漫泡一段時間后，個別膠球可能脹大過多，致使直徑超標(biāo)，在補充和更換膠球時，均應(yīng)及時換掉，以防冷卻管被堵。膠球用溫水漫泡24小時，對浸泡后不合格的球去出不用。

     (3)加球：打開裝球室放氣門，放水門，將裝球室上蓋打開，放入泡好的膠球，然后將上蓋壓好，將放氣門、放水門關(guān)閉。

     (4)排氣，將裝球室出水閥打開，打開排氣閥，將裝球室內(nèi)氣排掉直至出水，關(guān)閉排氣閥及放水閥。

2、運行操作

     將收球網(wǎng)操作手輪旋至“收球位置”；膠球泵進口閥打開；啟動膠球泵；打開裝球室出口閥；將裝球室切換閥打至“清洗位置”；

3、停止操作；

     將裝球室切換閥打至“收球位置”；膠球泵出口閥打開；停止膠球泵；關(guān)閉裝球室出口閥；關(guān)閉膠球泵進口閥；

     經(jīng)過分析膠球清洗裝置系統(tǒng)能夠更好的改善凝汽器真空，克服了傳統(tǒng)清洗方法的缺陷，降低了清洗成本，提高了發(fā)電效率，為我廠發(fā)電供熱做出大的貢獻。