膠球清洗裝置凝汽器提高收球率的方法

      凝結器是凝汽式汽輪機的主要輔機，在設計參數決定之后，保持凝結器的清潔是提高汽輪發電機組效率的主要途徑之一。目前，清洗凝結器的方法有很多，如：水槍噴射棕刷法、氣槍射丸法、干洗法、尼龍刷自動清洗、膠球自動清洗等等。在以上各種方法中，膠球連續清洗凝結器已顯示出它獨特的優越性，得到了廣泛的應用。但是，據我們了解，膠球清洗裝置普遍存在收球率不很高的情況，多數在80～85%,高的也只在90%左右。如何提高膠球清洗裝置的收球率，成為熱機工作者克服膠球清洗裝置不足的研究課題。
      電廠裝有一臺N6-35-1型汽輪機，凝結器為雙路雙流程表面式；冷卻面積560M2;凝結器有銅管2402根；管徑φ20×1毫米；管長3800毫米；材質為H68;冷卻水系統為二次閉路循環系統：補充水取自山溪性小河，河水易漲易落，泥沙含量大，銅管結垢多，造成端差大，影響真空。一直采用人工清洗的方法，勞動強度大，易造成銅管泄漏，次數多，要減負荷進行，影響經濟效益。
      電廠自行設計制造和安裝了膠球清洗裝置系統。但收球率較低，沒有達到理想要求。5月大修期間對膠球清洗裝置系統進行了關鍵部件的改進。經過9~10月的運行測試，收球率平均穩定在95%以上。經過半年多的運行，收球率都保持上述水平。
一、膠球清洗裝置主要部件初步設計及設備布置
      膠球清洗裝置包括：收球網、裝球室、膠球輸送泵和管道系統。系統如圖1。
1--膠球泵，2一收球網，3一裝球室，4一凝結器進水管，5—凝結器出水管，6、7、8、9、10、11一閥門。
1.膠球泵選用那鄲電力修造廠生產的4/5Q×9型膠球輸送泵，配裝4kw電機。
2.收球網：
      收球網采用柵條形濾網，濾網柵條與管道中心線的夾角為30°,為使濾網通流面積增大，將濾網段的循環水管直徑由φ425加大到φ625,柵條系40×6的扁鋼，柵條間距為5毫米，濾網通流面積為0.279M2是循環水管截面積的1.96倍。
3.裝球室
      裝球室為立式圓筒型；直徑φ325毫米；高500毫米；收球斗小孔直徑為φ6毫米；裝球室頂蓋上裝有窺視孔；用來觀察收球及膠球循環的情況。裝球室的高度受到現場場地的限制。
4.設備布置
      管道系統的布置，力求管路短；彎頭少；管道均采用φ108×3的管子，閥門均采用操作方便，不卡球的Q41F-16QT型的球閥。膠球泵為便于操作、檢修，裝設在地面上。而收球網的安裝高度則大于膠球泵的水平中心高度，使得膠球泵有一定的倒灌高度。裝球室裝在膠球泵的出口，由于現場場地的限制，使得凝結器兩側收球網到膠球泵進口的距離不一致，其水阻也不相同，同時膠球分配器也無地方可安裝，所以在設計時，取消膠球分配器，用系統的閥門倒換來控制膠球的運行路線，以分別清洗凝結器兩側。
      本廠循環水系統屬于二次閉式循環形式，但鍋爐沖渣用水也是由循環水出水供給，補水量每小時達200噸以上。補充水來自山溪性的小河，河邊補充水泵進口裝有攔污柵，在凝結器中的雜質，主要是泥沙的沉積，因此在設計中，沒有考慮循環水二次濾網。
二、膠球清洗裝置的運行和調整
      膠球是通過拆開裝球室頂蓋法蘭而裝入裝球室，膠球運行清洗甲側凝結器時：開啟閥門6;7;9;關閉閥門8;10;11;啟動膠球泵。收球運行時：開啟閥門11;關閉閥門6;7;膠球運行清洗凝結器乙側時，則開啟閥門6;8;10;關閉閥門7;9;11;啟動膠球泵。收球運行時，開啟閥門11,關閉閥門6;8。
      在調試過程中，將凝結器水室的死區用弧形鋼板堵死，以防止死區集球，造成收球率下降。通過半年的調試，膠球系統存在清洗效果不佳的問題，主要原因是收球率不高，僅40～60%,造成收球率不高的因素有四個：
      ①橢圓柵板形收球網與管道中心線的夾角過大，對于收球不利。
      ②收球過程中，裝球室的排水是通過一根φ57×3的管子排向地溝，限制了膠球泵的出水流量，造成收球網內外壓差增大，使得收球網上集球。
      ③收球網的銹蝕通流面積大為減小，同樣造成收球網前后壓差大，同時表面不光滑，雜質易于積集，對收球率的下降也有一定的影響。
      ④由于柵板制作工藝不良，間隙不均勻，間隙大的卡球，造成堵塞。鑒于以上原因，近二年多來需人工清洗凝結器，輔以膠球清洗。
1—上收球網；2一下收球網；3一圓罩；

三、膠球清洗裝置主要部件的改造
      為使膠球清洗裝置能正常的投入使用，于1986年大修期間對膠球清洗裝置中的收球和裝辣室進行了以下改造。
1.重辨設計制作收球網
新設計的收球網如圖2包括：王皎球網；下收球網；圓罩；調節閥。
      ①上下收球網：上、下收球網均為固定式圓錐形濾網，開小孔φ6;圓錐角Q=10°;開孔率為22。67%;開孔面積為通流面積的2。6倍。在保證強度的情況下，收球網材料采用?=25mm的1Cr?g不銹鋼(試制中采用普薄鋼板)。在沒計中考慮到防止收球網內產生旋渦，膠球堆集在收球網的中部，將圓錐角取得較小，總的面積增大，開孔面積增大。在制作過程中，要求上、下收球網結合部的間隙小于6毫米，防止逃球。考慮到循環水管內水的流速并不高(V=1.3m/s),裝設收球網后水阻在1M水柱以下，因而裝設收球網的循環水母管恢復到原管徑φ425毫米。
      ②圓罩、調節閥：為防止下收球網產生膠球堆集，改善下收球網的水流狀況，在下收球網上加裝圓罩，并通過調節閥調節通過圓罩的水流量，即通過下收球網的水流量，在膠球運行時，關小調節閥的開度，流經圓罩的水流量減少，下收球網的內外兩側的壓差就減小，使之不能集球。四罩果用φ219的管子制成。
2.裝球室的改造
      原裝球室只裝有一根φ57的管子在收球時向地溝排水。使膠球泵從收膠球網前吸水流量減少較多，即膠球泵不能將收球網底部的水流抽盡，造成收球網前水流的部分速度頭轉變為靜壓頭，收球網出口前內外壓差增大，從而產生集球。為解決這個問題，在裝球室的筒體上，裝球室濾網后加裝一根φ108×3的管子到循環水出水管收球網的下部500毫米處。使收球運行時，保證了膠球泵的流量，使水流通暢。
改進后的系統如圖3。
1一膠球泵；2一膠球網；3一裝球網；4一疑結器進水管；5一凝結器出水量；6、7、6、9、10、12一閥門
四、膠球清洗裝置的運行
      自8月膠球清洗裝置改造完成投入運行到1886年12月的四個月時間內，共計投球運行40余次，每次運行90分鐘左右。收球率平均穩定在95%以上，在試驗中多次出現收球率為100%,收球率統計見表1。
      這期間不需要人工清洗凝結器，而凝結器的平均真空比改進前提高6mmHg以上，端差降低4℃左右。由此機組每年將增發一定量的電度。平均真空與端差對比見表2。
      由于膠球清洗系統的投入使用，保證了汽輪機組的經濟、滿發。同時由于不需要減負荷人工清洗凝結器，滿足了電力緊張情況下的供電。減輕了工人的勞動強度。一年能為電廠增收節支三萬余元。項目見表3。