王學欣

【摘 要】目前大多數電廠使用的倒V型收球網因具有收球空間狹窄，收球網和出球口堵塞造成膠球懸浮等缺點，造成膠球清洗裝置投入率和回收率降低。針對如上缺點，提出一種改進收球網的方法。針對收球網收球空間狹窄的缺點，設計錐狀收球網，在收球網的四個側面設計導流管道，在增大通流面積的同時，增大了出球空間。針對收球網堵塞造成膠球懸浮的缺陷，本設計引入zs-511納米自潔涂料，利用其良好的疏水疏油特性，使收球網不易生銹，保持暢通，有效提高收球率。提高收球率從一定規(guī)模上能降低電廠燃煤消耗，減少有害氣體排放量，減少凝汽器膠球清洗系統(tǒng)膠球投放數量，對節(jié)約資源和能源、保護環(huán)境具有積極意義。本設計方案簡潔、高效，節(jié)能減排效果顯著，具有積極的市場推廣價值。

【關鍵詞】錐狀收球網；收球率；納米自潔涂料；節(jié)能減排

0 引言

為了更好地闡述凝汽器膠球清洗系統(tǒng)收球網改進的目的和意義，以下對該問題的研究背景與意義進行簡單介紹。

1）問題背景

凝汽器是火力發(fā)電廠中關鍵的熱交換設備。在熱交換管路中，微小雜質沉淀形成的水垢會引起汽輪機排汽壓力的增加， 降低熱交換效率[1]。正常運行中凝汽器銅管的清洗采用膠球清洗裝置，從而預防凝汽器銅管腐蝕損壞，提高凝汽器的換熱效果，減小凝汽器端差，提高凝汽器真空[2]。膠球清洗裝置作為凝汽器中的管路清洗裝置，在保證凝汽器安全運行方面也發(fā)揮著很大的作用。

回收膠球總數與投入膠球總數之比稱為膠球回收率（簡稱收球率），它能綜合地反映膠球清洗裝置的運行狀況和清洗效果[3]。

2）改進意義

改進凝汽器膠球清洗系統(tǒng)收球網從提高收球率入手，改進清洗效果，進而提高凝汽器的真空度，達到提高熱效率，減少煤炭的投入量，減少有害氣體和粉塵排放的目的，具有積極的節(jié)能減排意義 。

1 傳統(tǒng)收球網缺陷分析

1.1 膠球清洗裝置工作原理

膠球清洗裝置的工作原理是把濕態(tài)時比冷凝管內徑大1～2mm的海綿膠球放入裝球室，水通過二次濾網裝置進入管內，清洗時在膠球泵的作用下膠球被送入循環(huán)水的進水管，隨著循環(huán)水的流動，利用水的沖擊，使膠球被擠入凝汽器冷凝管中，并使膠球通過冷凝管，利用膠球與凝汽器管的摩擦力將冷凝管內壁的雜質清洗干凈[1]。

1.2 現有收球網分析

目前，大部分電廠使用的收球網為第三代收球網，第三代收球網與前兩代相比，結構更加緊湊，操作維護更加方便，適應性更強，但是在使用過程中仍體現出一些缺點，有待改進與完善。

目前大多數發(fā)電廠采用的倒V型收球網存在如下缺點和不足：

（1）由于生產廠家制造質量原因導致間隙較大，冷卻水中的雜質容易在此卡住，導致膠球回收率降低。

（2）某些收球網結構較為復雜，會導致操作不便的問題，例如推動遲緩，容易生銹造成卡球等。

（3）出球空間有限，只能在網的兩側出球。

（4）收球網與筒壁之間的接觸處收到的水的沖擊力很大，長期運行，可能會產生較大的縫隙，容易卡球。

2 設計方案

2.1 收球網改進基本思路

基于現有收球網的部分缺點，現總結收球網改進基本思路如下：

（1）將倒V型收球網改造成倒錐型。原有收球網為倒V型，呈棱狀，新設計的收球網呈錐狀，此設計能增大通流面積，使循環(huán)水流通更加順暢。

（2）在收球網四周設計導流通道，并且出球口由原來的兩個改造成四個。根據調研結果顯示，收球網關閉不嚴易造成膠球流失，針對此缺陷，改進設計的收球網底部設置了導流通道，此設計能使膠球回收過程更加順暢。

（3）在收球網上涂抹zs-511納米自潔涂料。在電廠調研的過程中發(fā)現，收球網被循環(huán)水中的雜質油污等異物堵塞，造成膠球浮于循環(huán)水上部無法回收。因此，新的設計中，在收球網表面涂抹了自潔涂料，在防止收球網生銹的同時，也降低了收球網被堵塞的概率。

2.2 設計參數

根據電廠中實際收球網尺寸，設計循環(huán)水出水管直徑D為1200mm，收球網高度H為2100mm，收球網四面導流通道與循環(huán)水出水管橫截面夾角？準為70度，收球管道直徑d為100mm。

2.3 設計分析

較之改進前的收球網而言，改進后的收球網外觀發(fā)生了較大變化，并且表面材質也做出了改進，現對設計方案作出分析。

2.3.1 關于改進后收球網外觀的分析

改進后的收球網外觀呈現錐形，與改進之前的倒V型收球網相比，最大的改良是提高了通流面積，改良的收球網能360度收球，有效提高收球效率。除此以外，布置在收球網四周的導流管道能提高膠球流動效率，避免膠球過度堆積造成的堵塞，使收球過程更加順暢。

2.3.2 關于改進后收球網材料的分析

根據荷葉原理（即荷葉葉面呈現的極強的拒水性——灑在葉面上的水會自動聚集成水珠，水珠的滾動把落在葉面上的塵土污泥粘吸滾出葉面，使葉面時刻保持干凈），研發(fā)出了zs-511納米自潔涂料，此材料具有如下特質：

（1）涂料利用納米材料的雙疏（疏水，疏油）機理，使涂層的水分有效的排出，并阻止外部水分的侵入。

（2）涂料利用納米材料的特殊功能和其微分子結構，使物體和涂膜形成牢固的爪狀滲透，使涂膜不會脫落，不起皮，有高強的硬度和耐洗刷性。

（3）涂料利用納米材料的雙界面的物性原理，有效地防止粉塵及油污的侵入，使物體有良好的自潔性。

（4）涂料使用方便，使用方法為直接噴涂在各種物體上。

3 實驗計算

根據設計參數制作4：1模型進行試驗，根據實驗計算結果如下所示。

排汽溫度ts越低，排汽壓力也越低，機組真空嚴密性就越好，機組效率就越高 ，煤炭的利用率就更高。在換裝新的收球網后，根據實驗結果，收球網改進后收球率提高11.3%

收球率提高能有效降低凝汽器端差，進而降低排氣溫度。根據調研數據，收球率提高11.3%，理想凝汽器傳熱端差下降約0.7215℃。在換裝新的收球網后，則理想凝汽器排汽溫度下降0.7215℃，則排氣壓力為0.010712MPa，真空值為-0.090613 MPa，真空度為89.081%。

4 可行性分析

膠球清洗投運過程中使用的膠球是一種消耗品，一般膠球清洗裝置的收球率的合格范圍為95%以上。然而，目前大多電廠由于收球網存在的種種問題導致投入率和收球率較低，因此，不能保證凝汽器管束內壁的清潔度，嚴重影響凝汽器的換熱效果，使端差水平不斷升高，進而降低凝汽器的真空度。真空度的下降將直接增加汽輪發(fā)電機組汽耗率和熱耗率，從而造成大量的經濟損失。我們的設計可以大幅提高膠球清洗裝置的投入率和收球率，從而為電廠創(chuàng)造大量經濟效益，值得在凝汽式火力發(fā)電廠中大量推廣應用。

【參考文獻】

[1]陳方圓，田松峰.600MW機組膠球系統(tǒng)收球率低的分析改進[J].應用能源技術，2013（4）：28-30.

[2]焦國榮，高秀芹.凝汽器銅管清洗裝置膠球收球率低原因分析及改進措施[C]//全國火電大機組（600MW 級）競賽第十二屆年會論文集：315.

[3]邵飛躍.進口350MW機組凝汽器膠球清洗系統(tǒng)改造[J].華電技術，2008（30），8： 41-43.

[責任編輯：楊玉潔]