膠球清洗裝置系統工作原理、設計特點(diǎn)與經(jīng)濟分析？

     膠球清洗裝置系統工作原理、設計特點(diǎn)與經(jīng)濟分析？電站凝汽器膠球清洗裝置系統的工作原理、設備特點(diǎn)、技術(shù)可行性分析、經(jīng)濟可行性分析以及風(fēng)險分析，證明了膠球清洗裝置系統的設計是可行的，可以達到提高經(jīng)濟效益的目的。

     凝汽器是核電站中凝汽式汽輪機設備的一個(gè)重要組成部分，其工作狀態(tài)的好壞直接影響到汽輪發(fā)電機組的熱經(jīng)濟性和可靠性。如果凝汽器鈦管結垢，會(huì )導致機組真空度惡化，機組出力下降。安裝膠球清洗系統，可以保證機組在運行時(shí)凝汽器的清潔度、換熱效率，維持凝汽器的真空度，延長(cháng)鈦管使用壽命，提高經(jīng)濟效益。工程是三代機組，采用技術(shù)路線(xiàn)，建設2臺1750MW核電機組，每臺機組配置3個(gè)凝汽器，每個(gè)凝汽器配置兩套膠球清洗裝置系統，每套裝置獨立運行。

1膠球清洗裝置工作原理

     將膠球裝入裝球室內，通過(guò)膠球輸送泵送入凝汽器循環(huán)冷卻水進(jìn)水管內，球隨水流進(jìn)入凝汽器進(jìn)水室，擴散后膠球均勻地分布進(jìn)入鈦管，并被擠壓通過(guò)鈦管達到凝汽器的后水室，在這個(gè)過(guò)程中對鈦管進(jìn)行擦洗，使管內壁污垢隨水流帶出。隨后膠球被循環(huán)水出水管上安裝的收球網(wǎng)收集分離出來(lái)，通過(guò)收球網(wǎng)兩側出球管道，經(jīng)膠球泵匯集到裝球室。如此循環(huán)往復對凝汽器鈦管實(shí)現連續清洗。

2膠球清洗裝置系統流程圖

3膠球清洗裝置設備特點(diǎn)

     該膠球清洗裝置系統主要由收球網(wǎng)、膠球泵、裝球室、二次濾網(wǎng)、膠球、分匯器、注球管道以及控制柜等組成。

3.1膠球清洗裝置收球網(wǎng)

     安裝于凝汽器循環(huán)冷卻水管路的出水管段上，它的作用是將經(jīng)過(guò)的膠球從循環(huán)冷卻水中分離出來(lái)，回收再循環(huán)。凝汽器循環(huán)冷卻水管路的出水管是DN2800、襯膠5mm的管道，所以收球網(wǎng)也采用的相同規格，并且立式布置，法蘭連接。正常工作時(shí)，收球網(wǎng)的水阻為2.7kpa。當水阻達到4.2kpa，膠球清洗裝置系統會(huì )自動(dòng)收球，然后進(jìn)行反沖洗動(dòng)作。當水阻達到5.0kpa，系統就報警，操作人員需要手動(dòng)打開(kāi)收球網(wǎng)，對其進(jìn)行清洗。

3.2膠球清洗裝置膠球泵

     膠球泵布置在－13.700m標高層上，它的作用是使膠球從收球網(wǎng)中重新進(jìn)入凝汽器。膠球泵的流量是28～43.3t/h，泵的揚程是12mH2O。采用寬流道、低轉速的用膠球泵，既能提供足夠動(dòng)力又避免損傷膠球，特別適合連續運行。

3.3膠球清洗裝置裝球室

     裝球室布置在－13.700m標高層上，它的作用是加球、收球、換球以及觀(guān)察膠球運行情況。形式是立式筒型。

3.4膠球清洗裝置二次濾網(wǎng)

     安裝于凝汽器循環(huán)冷卻水管路的進(jìn)水管段上，除去可能堵塞凝汽器管子的雜質(zhì)。的注球管連接到二次濾網(wǎng)殼體上面。

3.5膠球

     膠球清洗裝置在設計工況下，使用球的濕態(tài)直徑比凝汽器鈦管內徑大1mm～2mm，且濕態(tài)比重和水相近。數量為凝汽器進(jìn)水室管道數的10%左右。膠球須在水中保持良好的物理性能，保證長(cháng)期浸泡不膨脹變形，以免堵塞或無(wú)法進(jìn)入冷凝管。并且嚴格控制膠球的密度，保證膠球在水室垂直面上均勻分布，避免膠球飄浮于水面或沉入水室底部，影響清洗效果和收球率。正確選擇膠球，可以確保不損傷管壁。的膠球直徑為21mm，運行壽命為4周。

3.6膠球清洗裝置分匯器

     分匯器規格為DN80/80/80，每套清洗設備有4個(gè)分匯器。

3.7注球管道

     注球管道規格為DN80，每個(gè)二次濾網(wǎng)上連接4根注球管。這樣可以保證膠球的均勻分布，提高擦洗效果。

3.8膠球清洗裝置控制柜

     為了保證每套膠球清洗系統均能可靠獨立運行，每套膠球清洗裝置系統均配置了一套獨立的就地控制柜系統。控制柜是膠球清洗系統中關(guān)鍵部件，關(guān)系到整個(gè)系統能否安全穩定地運行。

4膠球清洗裝置系統運行

     膠球清洗裝置系統的運行方式有連續運行與間歇運行，的膠球清洗系統是連續運行。機組在正常運行條件下，正常投運膠球清洗系統能保持凝汽器冷卻管潔凈，通過(guò)選用合適的膠球和運行方式，能夠保持冷凝器清潔系數在0.95以上(鈦管)。5技術(shù)可行性分析

     凝汽器采用海水直流供水冷卻方式，凝汽器冷卻管內壁可能產(chǎn)生的污垢主要包括:化學(xué)垢、泥沙垢、生物垢，及油類(lèi)垢等。同等厚度的微生物垢層所形成的熱阻是化學(xué)垢的5~10倍，而且其在海水中的生成速度相當的快。生物垢產(chǎn)生與水溫、流速、水域環(huán)境有不同程度的關(guān)系，臺山屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區，該地區有大量水產(chǎn)養殖業(yè)，凝汽器產(chǎn)生生物垢的可能性很大。化學(xué)垢、泥沙垢可以通過(guò)停機后人工清洗的方式短時(shí)清除。而生物垢和油垢是隨水而生，必須采用在線(xiàn)清洗的方式，方能對生物垢和油垢可以在線(xiàn)有效的清除，保證機組運行期間冷凝管的潔凈度。

     凝汽器冷卻管清洗方法主要包括在線(xiàn)膠球清洗和停機人工清洗。凝汽器在線(xiàn)膠球清洗方式相比人工清洗方法優(yōu)勢十分明顯。膠球清洗裝置系統在線(xiàn)運行可以在污垢形成初期清除掉凝汽器冷凝管壁上的微觀(guān)污垢，保證運行的凝汽器始終保持管壁的高清潔，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。在線(xiàn)膠球清洗可以避免核電大修時(shí)人工沖洗，節約了維修時(shí)間和費用。在線(xiàn)膠球清洗對凝汽器的鈦管沒(méi)有損害。

     凝汽器管道內壁上容易形成水膜，根據有關(guān)數據顯示，水膜對換熱系數的影響甚至大于結垢對換熱系數的影響。安裝膠球清洗系統可以有效地破壞管壁上形成的水膜，提高換熱系數。

     采用直流供水冷卻方式，冷卻水直接取自海水。當地的水溫直接影響核電機組出力。而水溫越高時(shí)，膠球清洗裝置系統對機組出力貢獻越大，經(jīng)濟效益越為明顯。這是因為當水溫高時(shí)凝汽器運行在高背壓區，微增曲線(xiàn)變化率大，膠球清洗提高凝汽器真空度，對微增出力的增加越為明顯;而在水溫低的凝汽器低背壓，微增出力變化平緩，膠球清洗提高凝汽器真空度，對機組出力的貢獻就是不是很明顯。所以安裝膠球清洗裝置系統，夏季比冬季所獲得的電廠(chǎng)收益更大。因此，地區水溫偏高的更宜于安裝膠球清洗系統。

     膠球清洗裝置技術(shù)在國內外大型火電機組中應用廣泛，已經(jīng)是成熟的技術(shù)。在國外核電機組中也已經(jīng)成熟應用。因此，雖然在國內核電機組中雖然很少應用，但膠球清洗裝置技術(shù)是可行的。

6經(jīng)濟可行性分析

     安裝膠球清洗裝置系統是通過(guò)保持凝汽器的潔凈度、整體換熱系數，保證機組良好的真空度，提高機組出力。根據對同類(lèi)型的機組調研，如果機組沒(méi)有安裝膠球清洗裝置系統，運行一段時(shí)間后凝汽器潔凈度系數高為0.85，如果安裝膠球清洗系統后，保守估計潔凈度系數可達到0.95。

     凝汽器面積116500m2，循環(huán)水流量91.9m3/s，凝汽器中被循環(huán)水帶走的熱量2860800kJ/s。安裝膠球清洗系統后，凝汽器潔凈度提高，根據實(shí)際清潔系數數據，假設凝汽器潔凈度系數從0.85提高到0.95，根據凝汽器熱力學(xué)計算，凝汽器背壓降低約0.2kPa，機組發(fā)電效率提高約0.15%。

     兩臺機組，每臺機組出力取1750MW，年運行小時(shí)數7000h，上網(wǎng)電價(jià)(稅前)為0.38元/kW·h，同時(shí)，忽略由于水溫低的冬季2個(gè)月收益。安裝膠球清洗系統與不安裝膠球清洗系統的經(jīng)濟比較，每年可增加的收益:1.750×106×0.15%×7000×5/6×0.38×2=11637500(元/年)以上估算結果比較保守，因為沒(méi)有安裝膠球清洗裝置系統的機組，隨時(shí)間機組凝汽器性能還會(huì )進(jìn)一步惡化。在18個(gè)月的檢修周期內，不可能進(jìn)行人工清洗，則凝汽器性能的惡化會(huì )更顯著(zhù)。安裝膠球清洗系統后僅僅是把凝汽器潔凈系數保持到0.85就獲得了很大的收益。

7膠球清洗裝置風(fēng)險分析

7.1膠球清洗裝置運行風(fēng)險

     膠球清洗裝置系統對機組運行的風(fēng)險要小得多，機組運行時(shí)，膠球清洗裝置可以運行也可以不運行。也就是，即便是膠球清洗系統出現問(wèn)題，也不影響機組安全運行。當膠球清洗裝置正常運行時(shí)，收球網(wǎng)在正常運行情況下，通常水阻為2.7kPa。當膠球清洗裝置系統不運行時(shí)，凝汽器出水管上的收球網(wǎng)打開(kāi)，收球網(wǎng)水阻可以忽略。在極端情況下，收球網(wǎng)可打開(kāi)進(jìn)行清洗，使其從循環(huán)水系統中解列，保證循環(huán)水系統的安全。因此，膠球清洗系統的設置對整個(gè)機組安全運行風(fēng)險影響很小。

7.2膠球清洗裝置設備風(fēng)險

     如果膠球清洗設備運行不好，可以不投運，影響經(jīng)濟運行，但不影響安全運行。膠球清洗設備運行不好，主要表現在:收球率低，收球網(wǎng)卡球、凝汽器被堵、膠球水泡后體積膨脹等。這些問(wèn)題主要原因在于供應商的設備質(zhì)量，如膠球的密度、體積膨脹率、壽命，收球網(wǎng)的防腐材料、防腐措施、控制。因此，設備風(fēng)險完全可以通過(guò)對供應商的嚴格要求來(lái)控制。

     總之，配置膠球清洗裝置系統的設計是可行的，并且有效地降低了凝汽器的端差，提高了真空，實(shí)現了不停機連續地清洗，延長(cháng)了鈦管的使用壽命，提高了經(jīng)濟效益。