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1、关于汽轮机凝汽器连续清洗前言随着 电力工业的迅速发展,在火力发电厂中,对汽轮机凝 汽器真空 的要求也不断提高,维持凝汽器设计真空度是保证汽轮机组安全、经济运行的一个重要方面。在电厂运行中,影响凝汽器真空的因素有冷却水温、水量、真空严密性和铜管的清洁状态等,其中保持凝汽器铜管的清洁是维持汽轮机真空的重要因素。多年来,国内外电厂根据不 同 的冷却水质采用了各种方式来解决凝汽器铜管的防垢除垢问题,长期的实践积累了丰富的经验。近年来国内大机组相继问世,随着汽轮发电机组单机容量不断增大,凝汽器冷却面积和铜管长度相应增加,而目前普遍采用 的几种清洗方式已难 以适应这一 新的情况。凝 汽器铜管连续清洗方式的
2、采用已成为当务之急。在这方面,国内外均 作过大量的试验研究工作,有的已被采用。本文首先简单介 绍国内几种常用 的防垢除垢方法及其存在的问题,然后着重介绍胶球和刷子连续清洗方式的原理、系统、装置 以及试验,运行情况以供参考。一、目前国内凝汽器清洗概况(一)冷却水的处理对凝汽器冷却水进行处理是防止铜管污染和堵塞的预防性措施,其方法大体可分为机械过滤和化学处理等。1、净水滤 网:由冷却水带到凝汽器水室中的脏物将堵塞管板和铜管,减少 了凝汽器冷却水流量,致使真空恶化、缩短清洗周期、增加清洗劳动强度,许多电厂根据冷却水中机械杂质和有机物的多寡采用一道或几道净水网层层把关。(1)冷却水取水口应装设平网,一
3、般装两排,以便提起其中一个清扫时,另一个承担净水工作。某些机械杂质和有机悬浮物一年四季均较多的开式循环电厂,装设了旋转滤 网。(2)在冷却水中含有较多漂浮物时(如杂草、树的枝叶等),为减轻滤 网 的负载,有的电厂在取水口处加装浮 动栏污栅(如图1)。其特点是可随水位变化而升降,保持较好的拦污效果。浮 动栏污栅有立栅和方格网状 的平姗两种,前者比后者便于清理,杂物不易钩挂。一134-净水装置效果的好坏关键在于维护,许多厂建立了定期清扫制度。为了减轻体力劳动一些厂还在平网处增设了必要的起吊设施。(3)翻板式滤网图2所示为一些电厂采用的运行中可清扫的凝汽器入口滤网。在投人运行时,冷却水通过滤网,当滤
4、网两端压差增大时,操纵把手将滤网置于清 洗位置。清洗后之污水可接入地沟或冷却水出口管上。为不使水阻增加过多,应将滤网面积适当加大。厂厂厂2、加氯处理:冷却水 的加氯处理是防止凝汽器铜管和水室中聚结微生物如青苔等的有效措施。在国内冷却水中微生物较多的电厂已有采用,其方法多为用泵或水抽子将液态氯压入冷却水入口母管。注意控制凝汽器出口残余氯的浓度(一般取0.2一0.2 5毫克/ 升)。多年来均收到防止微生物生长,延长清洗周期,提高汽机真空的效果。Cl:(残余)含量控制在0.6毫克/升以下时,未发现因加氯而加速铜管腐蚀的现象。但是应该指出:加氯处理 只能使真空下降。略为缓慢,而没有直接清洗时恢复真空的
5、作用。3、炉烟处理:在闭式循环电厂,往往冷 却水硬度较大,一般需用磷酸盐或石灰处理,而较多的是向冷 却水中通人炉烟以补充COZ防止碳酸盐 的沉淀结垢。这种方法运行费用低,效 果好。但常出现炉烟系统积灰,致使喷咀堵塞,炉烟风机振动等问题。某电厂通过将喷淋式除尘塔改为泡沫式,韭扩大喷烟器孔,在喷烟器母管上加装水冲管,定期用压力水冲洗喷烟器,基本解决了上述存在的问题。目前他们正继续研究改进以解决喷烟器用水冲洗操作复杂、抱沫塔用水量多等缺陷。实践表明,加强运行维护管理,制定必要措施(如定期清理风机、定期加油、定期检查设备等)才能保证系统的正常运行。冷却水炉烟处理系统可参见图3。4、磁化处理:近年来,国
6、内初步试验了用铭铁氧体永久磁铁处理工业用水的装置。结构如图4所示。门门门门门图3冲理处搜 冷却术王比东东目r空计势垂之吸几如苏. 脸姗;殊姻移万海却嗒.议丸.,场环泉l l l l l l刀刀1日_月月图4之.认盆(九位或恤翻 妇) 铭手郁;各右艾功偏4夕卜 角月头(冲要护 协2石. . .幼国4. 褚东悉结抽.1 3 5-水的磁化处理是一种物理方法,无需耗费电力和化学药品,经一年多的生产实践证明是有效的。不仅可以 防止热交换设备生成水垢沉积,而且能使旧水垢逐渐疏松自行脱落。这种处理方式在闭式循环冷却水 系统 电厂正在进行工业性试验,其效果有待进一步验证。磁水器结构参见 图4。(二)常用的 几
7、种清洗方法1、机械清洗:机械清洗最原始、应用最广泛的是人工捅刷,效果好但劳动强度大,又必须停机或减负荷。用橡皮球、塞子或毛刷等放在铜管内,藉助于压力水或压缩空气冲洗 的半机械清洗方法比前种已有进步但劳动条件差。此外,有些 凝结器结硬垢的 电厂,自制了机械捅眼机,可提高效率,减轻劳动强度。2、反冲洗:对开式循环的电厂,凝汽器铜管多数都采用反冲洗(逆 洗)的方法,这种方法操作简便、不必停机,但清洗不很彻底。3、通风干燥法:凝汽器内结有泥 垢时,有采用通风干燥法清扫。其具体做法是:减负荷,将半面凝汽器停水打开 人孔,用风扇进行强迫通风。此时,排汽温度保持在5 0,6 0“C,当管内微生物和软泥龟裂为
8、片状时,再通水,铜管即被冲洗 干净。适当增大通风量可缩短情洗时间。4、酸洗:当凝汽器铜管结有硬垢,真空下 降韭 无法维持正常运行的情况下,可以进行酸洗。酸 洗时要严格控制酸液浓度、温度和时间。酸洗后,用硷水和 清水各 清洗一 次,消除残留酸液,以保护铜管不致被腐蚀。综上所述,这几种凝汽器铜管的清洗方法 均需停机或减负荷,韭且还必须消耗很多的劳力和时间;另外,从凝汽器的冷却性能来看,以上清洗方法的缺点还在于清洗 后,通进冷却水的同时,传热也就开始逐渐下降。然而由于电负荷和 劳动强度所限,清洗工作不可能经常进行。特别是对带基本负荷的大机组来说.必须探索新的清洗方法来解决上述间题。二、胶球连续清洗胶
9、球连续清洗早在五十年代初期国外 电厂已有应 用。5 8年后,国内不少电厂也进行过试验,但由于 系统、设备的设计、安装以及胶球质量等问题未能很好地解决,大都已停止使用。近年来,国外对胶球清洗的应用较为广泛,德、苏、法、日等国均有采用,业在胶球、装置和系统上也有所发展。现将国内、外采用胶球连续清洗的原理、系统、主要设备以 及使用效果等方面的情况综述如下。136(一)清洗的工作原理胶球连续清洗的原理 是将比重与水接近的胶球 投入凝汽器冷却水入口,同冷却水一道流经铜管以达到清洗之目的。由于胶球 的种类不同,清 洗 的原理亦有差异。到 目前为止,胶球基本上分为硬球和海绵球两种,其原理大体可分两类。l、硬
10、球清洗原理:球径较铜管内径小1一2毫未,工作原理如图5所示。球在管内随水流动,球与管壁不断产生撞击,附着于管壁上 的沉积物便被除掉。另外,由十水和球的泪对运动使管内水流速度场发生变化,提高 了管壁附近边界层的流速,以冲掉或防止悬浮物、盐垢等的沉积。2、海绵球清洗 的原理:这种球一般球径较管径大1一2毫米,其工作原理如图6所示。海绵球被冷却水带进铜管后,即压缩形变,与管壁全周接触,从而流经铜管时整根管子的内壁被擦洗一遍。田5硕减摘似扭雷嘿馨。6.鬓戮圣:。.理从上述工作原理可 见:(1)利用 胶球清洗凝汽器是防止铜管结垢 的予防性措施。(2)海绵球较之硬球清洗效果要好些。(二)胶球,胶球是这种连
11、 续清洗系统中最重要的一个元件,是保证铜管清洗效果的关键之一。1、硬球:国内外听使用l为硬球多为天然橡胶、丁苯橡胶和硬质聚苯乙烯塑料等,但无论哪一种原料的硬球,都应满 足下列要 求:球的直径一般采用比凝汽器铜管内径小1一2毫米。球 之比重应尽量接近于水的比重。对于用海水运 行 的凝 汽器其 比重应大于1克/厘米“。早期苏联资料中曾推荐采用 不同 比重的胶球,使其在凝汽器的水室中自然分层,以便每根铜管都能得到清洗。然而实际上在胶球比重差别不大时,由于水流的作用和水流向的改变,胶球 在水室内是来不及分层再流到铜管内的,这已为国内外实验所证明。有足够的耐磨性。德国资料介绍,每月其直径磨损不大于0.8
12、毫米,保证每更换一次新球起码能 连续运行4个月。苏联资料介绍,按每天4一8小时运行考虑,则小球每月磨损不应超过。.5毫米。胶球应保证在4 0“c的水中长时间浸 泡 不发粘,不变形。还 要有一定的弹性。要保证球的园度、直径偏差不得大于士氏2毫米。投入循环的胶球数n二“。/z% 的铜管数.(z为流程数)。137近年来在国外,这种硬球已较少采用。2、海绵球:德国义年以后开始采用海绵橡胶球,日本在6 0年也开始试用海绵球。目前国外较普遍采用 的这种软质胶球其材料多为天然橡胶或合成树脂等。我们曾对日本的一种海绵球样品进行了成分分析。定性分析的结果是:主要为硫化的 天然橡胶,业含有大量的无机填料硫酸钡和较
13、多的增塑剂 长链脂肪酸脂。对球的规格及性能要求综合如下:(1)海绵球的直径根据凝汽器铜管直径选取,一般取比管径大1一2毫米或选用比管径约大1 0 %。(2)球呈蜂窝状连续气孔,湿状态的比重接近于1克/厘米”。业具有一定的机械强度和适当的弹性。例如,日本介 绍一种醋酸乙烯树脂海绵球,其气孔率为8 ( J一8 5 写,干状态的视比重为。.1一。.1 6克/厘 米“,含水量9 0%的湿状态视比重为1.。一1.1 6克/厘米”。拉伸强度为2 3一2 6公斤/ 厘米“,延一长 率为1 8一:。(3)具有良好的吸垢性,耐磨性和球上附着污物的自身脱落性。日本某电厂1 25MW机的试验表明,海绵球连续运行时耐
14、用时间为70 0小时。德国某电厂在80 0叼、时运行的情况下,平均每千赶约消耗初始直径为2 2 毫米的小球3 5个。3、特殊球:当铜管内壁结有硬垢时,用上述硬球和海绵球都无法除去。近年来,国外已研制出两种特殊球。碳化硅球:在日本某电厂,因发生地震,河水一度污染,引起凝汽器真空的 急剧降低,用海绵球也无济于事,更严重的是在管面污染物下面,沿管长方向可见到有点蚀发 生。结果,他们研制了一种碳化硅球。在已磨小的海绵球表面先涂以粘结剂。业在球上涂4毫米宽的一圈3 0号碳化硅,剩下的部分就做为水的流通口。试验表明,在比额定真空低13.1毫米汞柱的情况下,每天使用碳化硅球清洗一小时,运行三天就可使真空度上
15、升到比额定真空值高出3.2毫米汞柱。缩醛球:上述的碳化硅球对 污染物质能起很好的清洗作用,但为不致损伤管材和延长使用时面,日本某公 司又试制了一种具有伸缩性的缩醛球,为了调节比重,笠使其能通过铜管,在其内部封入气体而表面带有突起。这种球耐用时间长,也不损伤管内的氧化膜,特别是对于不允许碳化硅粒子混人冷却水的电厂,曾推荐采用这种球。为了防止铜管的腐蚀,特殊球只是在用普通球不能使清洁度上升时才投入运行。当真空恢复到设计值后,仍用普通球运行。(三)系统胶球清洗系统一般由胶球输送装置、回收滤网、加球室等组成。清洗前将球投入加球室中,然 后开启输送装置把球送入凝汽器冷却水入口管中,球便与水一道通过铜管,
16、完成13 8清洗任务后,在冷却水出口管上被回收滤网捕集,之后又被输送装置送至加球宝,千是完成了胶球的整个循环。依胶 求输送装置 的型式不 同,清洗 系 统大体可分为以下 三种:1、特制离心输送胶球泵 系统。(如图7)该系统适用于各 种冷却水系统,特别适用 于闭式循环,与水 力喷射器系统相较节约厂用电,不需压力较高的水源,也不会受到水压变化的影嗽件系统简单,运行操作方便。目前输送胶球泵在国内尚无制造,少数厂试验用的,。均由德国设备配套进口的。国外这种系统采用较多。2、水力喷射器系统:(如图8)水力喷射器在现场可自行加工易于实现,对开式循环 的电厂,由于冷却水入口压力低,采用带喷射器的 系统较为经济,特别是当厂内有压力水源(大于4公斤/厘米2)时,就更适用。过去 国 内 几个试验电厂大都采用此系统。.3、在循环泵入口加胶球系统:(如图9)该系统仅能适用于闭式循环电厂。胶球加在循环水泵的 吸入侧,利用循环水泵进行胶球的冲洗循环。虽然此系统简单,不需另加胶球输送装置,但胶球磨损大,易丢失,因此国内外未见采用。组城国里和.钾.扮踌免4、其它系统:在上述前两种系统中,由于循环水
