凝汽器膠球清洗裝置系統內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內水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響，論述了凝汽器內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的工作原理及要求。熱電企業(yè)應用膠球清洗裝置，強化傳熱，增產(chǎn)降耗的目的。
1問(wèn)題的提出
熱電企業(yè)的凝汽式汽輪機在運行中經(jīng)常會(huì )遇到真空逐漸下降的問(wèn)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(huì )威脅機組安全，嚴重時(shí)還要降低發(fā)電負荷。故一般規定：排汽壓力升高到0.015Mpa時(shí)，應降低負荷，排汽壓力升高到0.03Mpa左右時(shí)，應將負荷全部卸完，直至按規定的條件實(shí)行故障停機，直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。導致真空下降的主要原因之一是凝汽器銅管內壁污垢的形成。并隨著(zhù)時(shí)間的推移逐漸加厚，阻隔了換熱。傳統的方法是停機全面化學(xué)清洗或進(jìn)行凝汽器半面交替清洗(我廠(chǎng)的半側干洗法)、機械清洗法、加阻垢劑等。但化學(xué)清洗或進(jìn)行凝汽器半面交替清洗、機械清洗法，需要在減負荷或者停機的情況下進(jìn)行，致使發(fā)電量減少，化學(xué)清洗、機械清洗還會(huì )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(diǎn)在于無(wú)須減負荷，也不需要像我廠(chǎng)干洗那樣進(jìn)行復雜的措施(有時(shí)頻繁的開(kāi)關(guān)閥門(mén)等設備，會(huì )造成閥門(mén)的泄露和設備的缺陷)和將負荷減半來(lái)清洗，這些方法都會(huì )使我廠(chǎng)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(jìn)行，又能減少化學(xué)清洗和機械清洗的次數，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(chǎng)采用膠球清洗的方法來(lái)提高汽輪機的熱效率。從而達到了節能、降耗、增效，確保機組長(cháng)周期安全、穩定、經(jīng)濟運行，使企業(yè)的經(jīng)濟效益顯著(zhù)提高。
2凝汽器膠球清洗裝置問(wèn)題的分析
2.1凝汽器銅管內水垢生成的原因及危害
一般電廠(chǎng)多采用井水(我廠(chǎng)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(lái)就含有能溶解在水中的雜質(zhì)和鹽類(lèi)，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(shí)，天長(cháng)日久，由于蒸發(fā)損失，要產(chǎn)生濃縮。當濃縮到一定程度，超過(guò)了它的溶解度時(shí)，碳酸鹽是不能溶于水的沉淀物，水中超過(guò)了此限度的部分鹽類(lèi)就要沉積在凝汽器的銅管內壁結成硬質(zhì)的鹽垢。
根據流體力學(xué)原理，循環(huán)水在銅管內流動(dòng)分為層流和紊流兩種基本形式。銅管內流動(dòng)的循環(huán)冷卻水在外力作用下，以不同的流速流過(guò)銅管內同一斷面，緊貼管壁的一層，流速很慢(稱(chēng)為：邊界滯留層)。水中的CaCo3和粘垢易滯留在銅管內壁上，形成邊界滯留層。據有關(guān)資料介紹，水冷設備換熱器中水垢厚度>2.16mm時(shí)，傳熱系數平均下降51%,設備運行效率下降50%,而形成水垢時(shí)間僅25天。如此短時(shí)間內造成的嚴重危害，導致凝汽器長(cháng)期處在低效率中運行。
2.2膠球清洗裝置傳統清洗方法的缺陷
為解決水垢問(wèn)題，一部分企業(yè)采用停機洗，依據凝汽器銅管內壁結垢的嚴重程度安排清洗次數。以停機四天計：5萬(wàn)KW機組為例，損失上100萬(wàn)，還要支付人工費用。硬垢用酸洗就是處理得當，也要嚴重影響銅管的使用壽命，還不算酸洗帶來(lái)的污染問(wèn)題。清洗完成后又怎樣呢?只能保持一個(gè)月，還過(guò)不了夏季；另一部分企業(yè)在水中加阻垢劑，也能延遲結垢，但阻垢劑價(jià)格昂貴成本太高。
根據我廠(chǎng)的實(shí)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。現將我廠(chǎng)的膠球清洗法的裝置作以簡(jiǎn)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徑的海綿膠球循環(huán)擠過(guò)凝汽器銅管，對銅管進(jìn)行擦洗，使用本裝置可在機組不減負荷情況下清洗凝汽器，實(shí)現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，減緩管內壁腐蝕，是節能和改善勞動(dòng)條件的理想設備。但我廠(chǎng)的膠球清洗裝置系統也同樣存在著(zhù)一定的不足之處。我廠(chǎng)膠球回收率低，無(wú)法清除硬垢。
1、凝汽器水室設計不合理(如圖),不利于膠球的回收，因為軟質(zhì)膠球進(jìn)人水室后吸收水份，短時(shí)間內不可能達到其膠球密度與水的密度相同，p水>p球時(shí)，即膠球進(jìn)入水室后，在凝汽器頂部，同理當p球>p水時(shí)，膠球則部分存在于低部陰影區。這就造成了膠球無(wú)法回收。降低了膠球的回收數量，使膠球不能循環(huán)利用。
2、膠球回收系統的柵格網(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(guò)250,收球網(wǎng)間隙，正常間隙為6~7mm。而我廠(chǎng)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。
3、我廠(chǎng)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(chǎng)膠球屬軟質(zhì)膠球，只能清除凝汽器銅管內表面的軟垢，而不能清除其硬垢。針對上述的問(wèn)題，對我廠(chǎng)的膠球清洗裝置系統中存在問(wèn)題的裝置進(jìn)行改進(jìn)。
3問(wèn)題的解決
一，對凝汽器不合理的部分進(jìn)行改造。在膠球死區的位置(圖1的陰影部分)點(diǎn)焊不銹鋼金屬網(wǎng)，使其成弧狀。便膠球流動(dòng)，使膠球脫離死區的范圍。
二，對于柵格網(wǎng)的傾斜角度可以進(jìn)行重新調整。使其角度可以在規定的范圍之內。
三，對于回收管徑過(guò)小，可采取擴大其口徑的方法，使其形成一個(gè)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，使用期內球內徑不大超標，不老化。使用時(shí)濕態(tài)球直徑一般比冷卻管內徑大1.0-2.0mm,冷卻管有兩種規格時(shí)，以小規格的一種為準，冷卻管口加裝套管口以套管為準選擇膠球。
五、凝汽器膠球清洗裝置系統運行操作
1、投運前準備，
(1)正常投球量
為凝汽器單側單流程冷卻管根數7%-13%,依膠球循環(huán)一次所需時(shí)間的長(cháng)短，取下限或上限或其接近值，膠球循環(huán)一次的時(shí)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累計運行7次，也可根據本單位具體情況不同調整補充周期。膠球更換周期，根據國產(chǎn)球使用統計，其更換周期為膠球清洗裝置系統累計運行60次。
另外，在水中漫泡一段時(shí)間后，個(gè)別膠球可能脹大過(guò)多，致使直徑超標，在補充和更換膠球時(shí)，均應及時(shí)換掉，以防冷卻管被堵。膠球用溫水漫泡24小時(shí)，對浸泡后不合格的球去出不用。
(3)加球：打開(kāi)裝球室放氣門(mén)，放水門(mén)，將裝球室上蓋打開(kāi)，放入泡好的膠球，然后將上蓋壓好，將放氣門(mén)、放水門(mén)關(guān)閉。
(4)排氣，將裝球室出水閥打開(kāi)，打開(kāi)排氣閥，將裝球室內氣排掉直至出水，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(jìn)口閥打開(kāi)；啟動(dòng)膠球泵；打開(kāi)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(kāi)；停止膠球泵；關(guān)閉裝球室出口閥；關(guān)閉膠球泵進(jìn)口閥；
經(jīng)過(guò)分析膠球清洗裝置系統能夠更好的改善凝汽器真空，克服了傳統清洗方法的缺陷，降低了清洗成本，提高了發(fā)電效率，為我廠(chǎng)發(fā)電供熱做出大的貢獻。
