何乃昌，王志慧，楊小青

(1.連云港正航電力節(jié)能技術(shù)有限公司，江蘇連云港 222001;2.連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇連云港 222006)

0 引 言［1－2］

膠球清洗裝置是汽輪機組在運行當(dāng)中對凝汽器冷卻管進行有效清洗的最佳設(shè)備。該裝置使用性能的好壞直接影響汽輪機凝汽器的清洗程度和傳熱效果。它是提高電廠、石油、石化、化工、鋼鐵企業(yè)凝汽器及熱交換器安全經(jīng)濟運行不可缺少的裝置。

膠球清洗技術(shù)于20世紀(jì)50年代初由前西德人發(fā)明。膠球清洗技術(shù)的試驗、研究在我國起步較晚。1983年完成了膠球清洗裝置和循環(huán)水二次濾網(wǎng)裝置第二代產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化工作。第二代收球網(wǎng)外形尺寸雖比第一代產(chǎn)品小，但仍有些偏大，有時安裝困難，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料消耗多、操作和維護不便、故障率較高;旋轉(zhuǎn)水流型二次濾網(wǎng)，過濾效果和清除硬質(zhì)雜物效果好，但清除纖維狀雜物效果不夠理想。所以進一步研發(fā)出新的膠球清洗裝置具有重要的意義。

1 新型自動膠球清洗裝置系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能型膠球清洗裝置(以下簡稱本裝置)主要研究的是一種可實現(xiàn)PLC差壓系統(tǒng)自動運行，而且同時適用于汽輪機凝汽器和石油、石化、化工、鋼鐵單位固定管板式熱交換器冷卻管清洗的清洗裝置。該裝置在連續(xù)工作不降低負(fù)荷的情況下，可隨時投入使用，能始終保持冷卻管的清潔狀態(tài)，延長冷卻管的使用壽命，減輕勞動強度，增加經(jīng)濟效益。

1.1 自動膠球清洗裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進設(shè)計

新型智能型膠球清洗裝置包括二次濾網(wǎng)、收球網(wǎng)、裝球室、膠球泵、程序控制系統(tǒng)、閥門管路及清洗膠球等部件，如圖1為裝置的機構(gòu)示意圖。二次濾網(wǎng)下部與進水管路連接、上部與清洗入水管路連接，清洗入水管路的上端與凝汽器入口端連接，凝汽器的出口端與清洗出水管路連接，清洗出水管路與收球網(wǎng)的進口端連接，收球網(wǎng)的出口端與排水管路連接，裝球室分別通過輸球管路與清洗入水管路、收球網(wǎng)連接，膠球泵設(shè)在連接裝球室和收球網(wǎng)的輸球管路上。

圖1 裝置的一種結(jié)構(gòu)示意框圖

如圖2，在2塊半錐狀網(wǎng)板上分別設(shè)有橫向和縱向的加強筋，這樣可有效提高半錐狀網(wǎng)板的強度。錐臺狀收球網(wǎng)體的錐度為32°～35°，該錐度范圍內(nèi)的錐臺狀收球網(wǎng)體的收球效果最好。收球管通過支撐板固定在收球網(wǎng)的殼體上，方便將收球管固定。裝球室通過輸球管路與一個膠球分配器連接，膠球分配器分別通過若干條輸球管路與若干條清洗入水管路連接，為多個凝汽器提供清洗用膠球。這樣一個裝球室就可以向兩套清選裝置提供膠球。分配器可以是一個三通(管)閥，通過其中導(dǎo)向板的切換可使膠球進入需要清洗的一側(cè)凝汽器中。也可作為收球網(wǎng)膠球引出管的匯合和接球管的分流三通管使用。

圖2 收球網(wǎng)的兩種剖視結(jié)構(gòu)示意圖

新型膠球清洗裝置在使用時，選用合適的海綿膠球，膠球的濕態(tài)直徑比凝汽器的冷卻管內(nèi)徑大1～2 mm，且濕態(tài)比重和水接近。將膠球投入裝球室內(nèi)，數(shù)量為凝汽器進水室銅管數(shù)的8%～12%，然后啟動膠球泵，打開閥門，膠球就在此循環(huán)水進口壓力略高一些的水流帶動下，進入凝汽器水室。因膠球是一個多微孔柔軟的彈性體，在循環(huán)水進口壓力差的作用下，被擠壓通過冷卻管，對冷卻管內(nèi)徑進行一次抹擦，使管內(nèi)壁污垢隨水流帶出，膠球隨循環(huán)水經(jīng)出水管進入收球網(wǎng)，在錐臺狀收球網(wǎng)體的阻攔下，把膠球分離出來，由膠球泵抽出重新回到裝球室，如此循環(huán)往復(fù)對凝汽器冷卻管實現(xiàn)連續(xù)自動清洗。

本裝置收球網(wǎng)使用時能把膠球從冷卻水中分離出來，且保證不漏球、不卡球。從凝汽器流出夾帶膠球的水經(jīng)過收球網(wǎng)時，球被回收并由引出管從收球網(wǎng)中引出。收球網(wǎng)的錐臺狀收球網(wǎng)體可轉(zhuǎn)動，在膠球循環(huán)運動時錐臺狀收球網(wǎng)體置于“收球”位置，在不投運膠球清洗時錐臺狀收球網(wǎng)體置于“反沖洗”位置，此時電機帶動絲桿轉(zhuǎn)動，正反設(shè)置的螺紋將2塊半錐狀網(wǎng)板向兩邊推，使支撐環(huán)和承接環(huán)之間產(chǎn)生間隙，網(wǎng)板上的雜物被水沖走，同時減少了網(wǎng)板的水阻。

1.2 本裝置系統(tǒng)在安裝過程中必須注意的問題

(1)凝汽器水室的四角以鋼板襯成圓角，以消除直角渦流區(qū)。在該系統(tǒng)投入運行前要求管束無堵塞，無結(jié)垢。

(2)海綿膠球的海綿孔大小應(yīng)均勻，彼此連通，無光滑表皮。浸泡在80℃水中不老化，無疏松、且耐磨性好。

(3)膠球自動清洗系統(tǒng)管道的鋪設(shè)，應(yīng)盡量減少彎頭的數(shù)量和鉛垂方向的改變，以減小管道水阻。

(4)凝汽器冷卻管內(nèi)的水流速度應(yīng)保證在2.5～1.7 m/s之間。

(5)凝汽器水室中除循環(huán)水管進、出口外，其他通往外部的管口均加裝孔徑為7 mm×7 mm的網(wǎng)罩。水室隔板與端蓋結(jié)合嚴(yán)密無串縫，水室內(nèi)不存在積球的窄縫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該智能型膠球清洗裝置膠球清洗裝置是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、操作方便的機構(gòu)，經(jīng)試驗驗證，其膠球回收率高，可達(dá)98%以上，同時還具有性能穩(wěn)定，抗變形能力強，水阻小等優(yōu)點。

2 新型膠球自動清洗系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟效果分析

沉積物下腐蝕是凝汽器銅管腐蝕的主要形態(tài)。循環(huán)冷卻水中泥砂的沉積、微生物粘泥的附著、水垢的生成都能在銅管內(nèi)壁形成沉積物。沉積物造成銅管表面不同部位上的供氧差異和介質(zhì)濃度差異會導(dǎo)致局部腐蝕。銅被氧化生成的Cu2+及Cu+離子傾向于水解生成Cu2O，并使溶液局部酸化，加劇了腐蝕的發(fā)展［3］。循環(huán)冷卻水質(zhì)、殺菌處理、阻垢處理、循環(huán)水流速、清洗情況以及凝汽器的停用等都是影響沉積物形成的因素，其中銅管清洗情況(膠球清洗、高壓水沖洗等)的影響最為顯著。如機組凝汽器不安裝膠球自動清洗系統(tǒng)，銅管內(nèi)壁形成沉積物，導(dǎo)致銅管沉積物下腐蝕嚴(yán)重。渦流探傷情況顯示，銅管判廢比例明顯高于安裝膠球自動清洗系統(tǒng)的機組凝汽器。

以1臺50 MW機組為例，在安裝膠球自動清洗系統(tǒng)前后做一個經(jīng)濟性比較，在沒有安裝膠球自動清洗系統(tǒng)之前，凝汽器內(nèi)銅管的結(jié)垢物主要成分是Ca-CO3，每年需清洗1次，清洗方式主要為酸洗，清洗1次的費用為4萬，清洗方式為停半邊機清洗，停機時間為12 h，平均負(fù)荷率為75%、每度電0.4元，則每清洗一次直接和間接的費用約為:

1×50 000×12×75%×0.4+40 000=220 000(元)且酸洗對凝汽器內(nèi)銅管腐蝕性較大，對銅管損壞較厲害。

如果安裝膠球自動清洗系統(tǒng)，在連續(xù)工作不降低負(fù)荷的情況下，可隨時投入使用，始終保持冷卻管的清潔狀態(tài)，可以提高出力1%～3%，以1臺50 MW機組為例，按照每年運行7 000 h、平均負(fù)荷率75%、每度電0.4元計算，按1%提高出力，每年可增收益為: 1×50 000×7 000×75%×0.4×1%=1 050 000(元)

3 結(jié)語

該智能型膠球清洗裝置CKG程控箱是使膠球清洗裝置中的收球網(wǎng)、二次濾網(wǎng)、膠球泵、裝球室采用HMI觸摸屏控制，HMI人機界面式觸摸屏及PLC實現(xiàn)位置控制，使檢測可確保達(dá)到98%的收球率。整個過程實現(xiàn)自動化，可實現(xiàn)單電纜遠(yuǎn)距離控制(操作及監(jiān)控)。在技術(shù)方面該智能型膠球清洗裝置在對第一代、第二代產(chǎn)品進行技術(shù)改進的基礎(chǔ)上增加了智能化操作系統(tǒng)，且對清除纖維雜物有良好的效果，是目前國內(nèi)最先進的膠球清洗裝置。

［1］ 文懷興，史鵬濤.活動收球網(wǎng)新型傳動方案設(shè)計［J］.熱力發(fā)電，2005(8):45－49.

［2］ 史鵬濤.凝汽器膠球清洗系統(tǒng)的設(shè)計與研究［D］.西安:陜西科技大學(xué)，2006.

［3］ 李苑霞，梁群華.不銹鋼管技術(shù)在在電廠凝汽器中的應(yīng)用探討［J］.廣東電力，2006，19(4):32－35.