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胶球清洗装置凝汽器系统优化收球率技术结构分析

2024/2/1 11:15:13 字体:  浏览 74

胶球清洗装置凝汽器系统优化收球率技术结构分析

     胶球清洗装置凝汽器系统优化收球率技术结构分析,在总结经验和参照德国、日本样机的基础上优化设计了凝汽器胶球清洗装置。其收球率达96%以上,而且水阻小、结构合理、运行安全可靠。

     凝汽器工作的好坏对汽轮机的安全、经济运行影响极大。为了提高凝汽器的工作效率,保证凝汽器换热效果,降低端差,采用胶球清洗装置就是提高凝汽器清洁度和真空度的有效方法之一,是一种提高汽轮机热效率的节能装置。

1胶球清洗装置的基本原理

     胶球清洗装置的基本原理是指在汽轮机不减负荷、正常运行的情况下,由胶球循环泵向正在运行的凝汽器冷却水中投入一定数量的胶球,借助冷却水流动的冲力使胶球挤擦通过凝汽器换热管,将换热管内壁擦洗干净,而后由收球网把胶球汇集到清洗循环系统。如此不断地定时往复清洗,进而保持凝汽器的清洁度和真空度及其相应的热交换效能,同时还减缓了换热管内壁的腐蚀,延长其使用寿命。

     目前,凝汽器胶球清洗装置的胶球广泛采用的是软胶球。这种胶球用天然橡胶或合成树脂制作,质地柔软,富有弹性。由于胶球直径比换热管内径稍大,一般大约1~2mm,因此,冷却水流的动压作用下,胶球进入换热管后被挤压成椭圆形(图1)。依靠胶球与管壁接触环节的擦拭作用,将管壁上的污垢抹下来,并带出冷却管外。由于是整圈的擦抹,也把停留在管壁上的静止水膜破环,从而提高了管子的传热效能。

2胶球清洗装置系统及主要设备

2.1胶球自动清洗系统

     凝汽器胶球清洗装置的自动清洗系统如图2所示。

     1一胶球泵2—装球室3—冷却水进口4—胶球室5—换热管·6—凝汽器后水室7—凝汽器前水室8—冷却水出口9一收球网

     密度与水相近的软胶球装入加球室后启动胶球泵,于是胶球就在比冷却水压力略高的水流带动下进入凝汽器进口水室,随即同冷却水混合进入换热管内。虽然胶球比换热管内径大1~2mm,但是由于它是多孔、柔软的弹性体,故可仍在较小的压差作用下产生压缩变形而进入换热管内腔,并且在其内行进过程中把换热管内壁抹擦一遍。当胶球冲出换热管后,它在自身弹力的作用下突然恢复原状,清除了胶球表面的污垢(即使胶球表面还有附着物,也会在随水流动中被清除掉),并随水流向出水口到收球网,在网壁的拦阻及冷却水的冲带下,胶球进入网底部。由于胶球泵进水管口接在此处,故胶球在泵的进口负压的作用下被吸入泵内。胶球在泵内获得能量后,再次进入加球室重复以上运动,在一定的投运时间内就可达到满意的效果。

     根据汽轮机凝汽器的大小、管道及冷却水流速的不同,胶球在系统中循环一周的时间一般约为10~30秒。

     胶球自动清洗系统主要由二次滤网胶球泵收球网、加球室、分配器、阀门、海绵胶球和相应的管道及控制仪表等组成。操纵系统分为电动式(亦可用手动操作)、液动式、气动式,还有程序控制系统。

2.2收球网

     收球网是胶球清洗系统中的关键部套。设计上的科学合理性、制造的精确性直接决定着收球率的高低。实际上收球网就是一种安装在凝汽器冷却水出口管中的水篦子,能把随冷却水流出的胶球回收。收球网的型式和种类较多,如固定式圆锥形收球网,活动式栅格形(蝴蝶形)收球网等,但其收球率均不理想。

2.2.1活动式栅格形收球网

     活动式栅格形收球网目前,国内大多数电厂采用这种装置,它主要由筒体、大网板、小网板、关断阀和调节阀等组成。运行记录表明,这种结构的收球网结构复杂、水阻大,积球和夹球严重,收球率低,达不到标准规定值,运动中栅网易卡死,调整不方便。

2.2.2倒“V”型栅格式活动收球网

     倒“V”型栅格式活动收球网沙角B电厂已引进安装。运行记录表明,它水阻小、结构合理、调整方便、收球率比其它电厂的胶球清洗设备提高50%左右,既节约大量能源,又稳定了凝汽器的工况。

3优化型胶球清洗装置

3.1倒“V”型胶球清洗装置的优化

     1.以沙角B电厂胶球清洗装置为样机,对导流机构进行了分析、计算,确定在活动收球网边缘吻合处的一定位置上设置弧形导流环,其外端至网面保持合理的距离,这样,不仅使结构简化,而且避免形成涡流,解决了积球的弊端,大大地提高了系统的收球率。

     2.用不锈钢薄板替代活动收球网原设计的碳钢栅条,防止锈蚀。收球网侧面制成半圆形,且清除可能出现夹球、刮球的不合理结构,不仅水阻小,胶球也不易磨损。

     3.板式固定收球网与活动网衔接侧向内高起一定尺寸,为固定网的安装与调整提供了方便。

     4.活动栅网反向转动一合理的角度,改变冷却水的流向,加强反冲洗的功能。

3.2倒“V”型栅格式活动收球网的结构

     1-简体2—活动栅格网3-防涡流板4—收球网板5—出球口6—转动轴

     图3为活动栅格式倒“V”型收球网,它位于凝汽器冷却水的出口管道上。当不清洗时,两活动收球网与冷却水流动方向平行;当清洗系统运行时,两活动收球网与壳体筒壁贴合,将投入清洗的胶球从冷却水中收集到两侧的收球口,进入清洗系统管道,再通过胶球循环泵使胶球在清洗系统中循环工作,而冷却水则通过收球网上的栅空流向出口。因优化后的活动收球网可以反向转动一定角度,故可对栅网上的贴挂物进行反冲洗。

     收球网的结构应有足够的强度和刚度,还应保证制造和安装质量,以免在运行中收球网变形,失去严密性,使运行中发生逃球现象。

4影响胶球回收率的因素

     回收胶球总数与投入胶球总数之比称为胶球回收率(简称收球率),它综合反映了胶球清洗装置的运行状况和清洗效果。收球率高表示装置系统运行正常,单位时间内通球.数多,因而清洗效果好。影响胶球回收率的因素有:

     1.胶球循环系统设计不合理,造成胶球在系统中滞留;

     2.收球网结构不理想,制造质量差,安装位置和方法不当;

     3.凝汽器前、后水室内有死角、盲孔及易产生涡流区,使胶球在此停留而不能参与系统循环;

     4.冷却水质太差,二次滤网未发挥应有的作用,使水草、小木块及小鱼等杂物堵塞换热管,使胶球无法通过;

     5.胶球的规格选用不当,性能和质量不符合要求,且在投胶球时未将胶球内气体排净,使胶球悬浮在冷却水表面;

     6.换热管与管板胀接时不符合图纸要求,个别管子伸出管板过长,使管板表面不平整,形成部分死区,胶球被卡住;

     7.在凝汽器换热管安装和检修过程中,个别管子被撞扁,胶球无法通过;

     8.由于水质原因,换热管内壁结硬垢,使换热管内径畸形,胶球不能通过。

     公司优化设计的新型胶球清洗装置发电厂几年来的投运表明,收球率均在96%以上,而且水阻小、运行安全可靠。

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