凝汽器膠球清洗裝置技術(shù)的發(fā)展三代收球網(wǎng)與二次濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點、工作原理及使用性能
收球網(wǎng)和二次濾網(wǎng)是膠球清洗凝汽器管系統(tǒng)與冷卻水二次過濾系統(tǒng)中的兩大關(guān)鍵設(shè)備。介紹了新研制開發(fā)的更先進的三代收球網(wǎng)與二次濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及使用性能。
凝汽器冷卻管水側(cè)的臟污，會使凝汽器傳熱惡化，冷卻水量減少，汽輪機排汽壓力升高，熱耗增加0.8%～1.5%,甚至機組長期低負荷運行。而清洗冷卻管要減負荷或停機使機組減少發(fā)電量0.5%～1.5%。誕生于50年代的凝汽器冷卻管連續(xù)清洗技術(shù)就是為解決凝汽器冷卻管臟污問題，在機組整個使用壽命期間始終保持凝汽器的佳清潔狀態(tài)，消除因凝汽器臟污而產(chǎn)生的不良后果。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，凝汽器冷卻管連續(xù)清洗技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備的收球網(wǎng)和二次濾網(wǎng)，已經(jīng)更新?lián)Q代多次，技術(shù)更加完善，使用更為方便靈活，愈來愈受到用戶的歡迎。
凝汽器冷卻管連續(xù)清洗技術(shù)的工作系統(tǒng)見圖1。整套裝置包括膠球清洗冷卻管系統(tǒng)與冷卻水二次過濾兩個獨立的系統(tǒng)，兩者功能不同，可以單獨選用其中一個，也可以聯(lián)合使用，這要視使用者的冷卻水水質(zhì)條件而定，在閉式循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)中，若水質(zhì)清潔，沒有大顆粒的雜物堵塞冷卻管口，可以考慮單獨選用膠球清洗冷卻管系統(tǒng)。開式循環(huán)中冷卻水是江、河、湖、海的用戶應(yīng)考慮選用包括兩個系統(tǒng)在內(nèi)的全套裝置，特別是在水源和循環(huán)水泵站距機房較遠，循環(huán)泵前的攔污柵與旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)管理不善的用戶更應(yīng)選用。兩個系統(tǒng)中的兩大關(guān)鍵設(shè)備—收球網(wǎng)和二次濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)含量高，制造難度和投入也大，而且直接關(guān)系到各自系統(tǒng)能否投入使用及其性能的優(yōu)劣。下文對收球網(wǎng)和二次濾網(wǎng)作一介紹。
1、收球網(wǎng)
要維持海綿膠球對冷卻管的連續(xù)清洗，就要將球源源不斷地送入進口水室，再將清洗過冷卻管的球回收，再次用于清洗管子。收球網(wǎng)就是用來把分散在冷卻水中的球全部收集的裝置。經(jīng)過多年的研究，才發(fā)展到今天的三代收球網(wǎng)。下文重點介紹三代收球網(wǎng)的技術(shù)性能。
1—電動執(zhí)行機構(gòu)2—網(wǎng)板3—導流板4—人孔5—測壓管6—膠球引出管
圖2三代收球網(wǎng)示意圖
圖2為三代收球網(wǎng)示意圖，在一個很短的管道中放置了一個A型柵格網(wǎng)，頂部為迎水端，網(wǎng)板將整個管道截面全部遮檔，底部為膠球引出管的兩個出口，A型柵格網(wǎng)的兩片網(wǎng)板由兩根轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在非運行工況時網(wǎng)板可被旋轉(zhuǎn)一定角度，形成與水流平行的H型結(jié)構(gòu)。H型結(jié)構(gòu)使水流對網(wǎng)板進行反沖洗，可沖洗網(wǎng)上雜物及減小水阻。在投球運行時將網(wǎng)板轉(zhuǎn)回到原來的A型結(jié)構(gòu)。這種收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點介紹如下：
(1)導流板導流板可將膠球順利地引入引出管，否則球就會堆積在喉部網(wǎng)板板面上，積多了還會把引出管喉部堵塞。三代收球網(wǎng)的膠球引出管在筒壁兩側(cè)，而二代收球網(wǎng)為中心喉部引出。所以作為改變喉部流線方向的導流裝置就大不一樣，前者外緣是沿筒壁與網(wǎng)板平面平行的一個異形板條，(見圖3)。導流裝置的安裝位置十分嚴格，不能偏差，否則將得不償失。
(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)大大簡化三代收球網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比二代產(chǎn)品有了很大改進，由表1可見三代收球網(wǎng)只有兩根轉(zhuǎn)軸，軸頭由連桿組合成一個公用的電動裝置，而二代產(chǎn)品卻有大小共9根轉(zhuǎn)軸，由4個電動裝置操縱，因此前者費用大為減少。
圖3三代收球網(wǎng)導流板示意圖
(3)外型安裝尺寸小三代收球網(wǎng)筒體直徑D與筒體長度L之比大。一般在標準設(shè)計中收球網(wǎng)筒體直徑與冷卻水管直徑取相同尺寸，除極少數(shù)冷卻水設(shè)計流速超過2.5m/s以上，可適當放大長度L用以降低水流對網(wǎng)板的過大動載荷外，三代收球網(wǎng)的D/L可以高達1/1,而二代收球網(wǎng)的D/L則達1/2,在新的電廠設(shè)計時不可能為了照顧收球網(wǎng)的高度而改變土建和管道標高，所以三代產(chǎn)品對電力設(shè)計單位提供了滿意的外型尺寸。
(4)柵格網(wǎng)板的組裝形式柵格網(wǎng)板的
設(shè)計水平與加工質(zhì)量直接關(guān)系到收球網(wǎng)的使用性能。三代產(chǎn)品在設(shè)計上作了重大改進，將原先產(chǎn)品那種柵條與筋條全部焊接組合的方法改為柵格板上打孔，穿過筋條由隔圈保證間距，再用螺母兩頭固定。為了提高柵格板的抗扭剛度，每隔一定距離加上一根厚柵條并由加強筋將各厚柵條組成有一定厚度的框架結(jié)構(gòu)，從而避免了因焊接應(yīng)力引起網(wǎng)板變形及焊接質(zhì)量不好而引起網(wǎng)板開裂等缺陷，可保證柵格網(wǎng)長久不變形。
(5)電動執(zhí)行機構(gòu)的強化以往二代產(chǎn)品普遍存在電動執(zhí)行機構(gòu)自鎖性能差，不能控制網(wǎng)板準確到位的缺點。三代收球網(wǎng)采用大減速比的螺旋直行程推進方式，具有推力大自鎖性好的特點。只須加裝一個小功率的減速機就可以使動作平緩有力，任意位置的自鎖性能都好，在水流沖擊網(wǎng)板時不發(fā)生抖動及位置移動。這就保證了收球網(wǎng)的使用性能長期穩(wěn)定。
(6)外殼的襯膠處理可提高使用壽命
除了收球網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)板，軸系部分采用不銹鋼外，對外殼碳鋼的內(nèi)壁選用了國際上通行的襯膠工藝，這樣加工成本不會增加多少，但整個設(shè)備的使用壽命可從生產(chǎn)廠保證的10年增加到20年或更長。同時只要再將內(nèi)部網(wǎng)板的選材稍作改進就可以用到海水作為冷卻介質(zhì)的換熱器中。
自開始研制三代收球網(wǎng)產(chǎn)品以來，國內(nèi)目前已有清河、軍糧城、陽宗海、戚墅堰等電廠200MW機組，常熟、達旗電廠300MW機組，哈爾濱三發(fā)電廠600MW機組等十多臺大機組安裝了三代收球網(wǎng)，通過調(diào)試都順利地投入正常使用階段，用戶普遍反映設(shè)備性能好，收球率高，操作方便。必須說明的是膠球清洗使用性能的好壞還與凝汽器的參數(shù)有關(guān)，如凝汽器中的管子本身被雜物堵塞、進出口水室中的渦流區(qū)、水室頂部的空氣、冷卻水流速太低等等因素都會把球滯留在凝汽器中，所以在膠球清洗投人使用前，要弄清楚凝汽器的上述情況，不要急于投入大量膠球。
冷卻水中含有各類雜物進入凝汽器后會堵塞管板及管口處，不但減少冷卻水流量、降低循環(huán)倍率，還阻礙膠球?qū)鋮s管的清洗，在冷卻水泵前雖設(shè)有攔污柵和一次濾網(wǎng)，但往往不能把雜物清理于凈。為了確保水質(zhì)清潔，還需在靠近凝汽器入口處加裝二次濾網(wǎng)來清理水中雜物。由于二次濾網(wǎng)處在凝汽器入口附近，其位置限制了它不能象一次濾網(wǎng)，攔污柵那樣占據(jù)很大的空間，尤其是在老機組改造項目中所給的許用空間小，只能在管道上的直段或利用彎頭的位置安裝二次濾網(wǎng)。而早期的二次濾網(wǎng)相當簡單直觀，如翻板式(見圖4),隨后出現(xiàn)了固定切向外旋式、帶導向蝶閥外旋式，……等型式的二次濾網(wǎng)。直到目前為止，上述各種型式的二次濾網(wǎng)包括原始的翻板式仍有電廠在使用，由于排污性能差，當二次濾網(wǎng)被雜物堵塞而不能排污沖洗時，只能停機人工清除雜物。嚴重影響了機組經(jīng)濟效益。
圖4翻板式濾網(wǎng)簡圖
三代產(chǎn)品EDF型二次濾網(wǎng)是我們新研制的一種高效冷卻水凈化裝置，屬國內(nèi)創(chuàng)。具有多種良好的性能參數(shù)，只需在部分另部件上作改動就可以派生出多種使用范圍的不同參數(shù)的濾網(wǎng)產(chǎn)品，該濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)見圖5,該濾網(wǎng)為錐形結(jié)構(gòu)，錐面遮住整個管道截面，錐面上開滿了小孔，夾帶著各種類型雜物的冷卻水由下向上進入濾網(wǎng)，網(wǎng)芯錐面將雜物全部阻擋在其下部，清凈的水由小孔流過錐面繼續(xù)向上流出。撐筋把網(wǎng)芯分割成若干面積相同的區(qū)域，中心有一根粗管子，連接了一個可以隨管軸轉(zhuǎn)動的排污斗，雜物可由排污斗經(jīng)排污管排到濾網(wǎng)筒外面。當排污斗逐個區(qū)域移動時，整個錐面上的雜物就可被反向水流沖洗干凈，其技術(shù)性能與結(jié)構(gòu)特點如下：
圖5EDF型二次濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖
(1)排污效果好不但能濾下雜物而且還能自已排出雜物，始終保持有效的過濾能力，由于該產(chǎn)品利用負壓反沖洗原理排污，且整個網(wǎng)芯又被劃分成若干獨立不受干擾的相對密閉區(qū)域，包括貝殼、雜草、塑料布在內(nèi)的各種雜物都將被迅速清除干凈。這一特點比起外旋式、內(nèi)旋式二次濾網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)網(wǎng)芯反沖洗濾網(wǎng)都要好得多。
(2)外型尺寸小，安裝方便決定濾網(wǎng)外型尺寸大小的一個重要參數(shù)是濾網(wǎng)網(wǎng)孔通流面積比，即濾網(wǎng)開孔總面積n×Sa與冷卻水管橫截面積So的比值。這一比值在EDF型二次濾網(wǎng)上取的很小，原因是它的排污效果好。另外，EDF型二次濾網(wǎng)比其它類型二次濾網(wǎng)的外形尺寸均小，為電廠的布置、安裝提供了方便，無論是用于新建機組或老機組改造均很方便。同時為了滿足不同安裝條件的要求，EDF濾網(wǎng)除了直管式還有彎管式。
(3)排污量小與其它類型的二次濾網(wǎng)比較，EDF濾網(wǎng)的又一特點是排污量小，約占冷卻水流量的2%左右。其它的二次濾網(wǎng)排污水量較大(5%～10%)造成浪費。
(4)水阻小新濾網(wǎng)在冷卻水設(shè)計工況下對整個系統(tǒng)的附加水阻在3.9kPa左右，由于新濾網(wǎng)的反沖洗效果好，排污徹底，因而能夠經(jīng)常保持水阻在低范圍內(nèi)運行。
(5)操作靈活由于EDF濾網(wǎng)的設(shè)計思想先進，對操作的精度要求高，排污斗轉(zhuǎn)動時平穩(wěn)，定位精確，機械傳動部件耐腐蝕，密封性能好，可靠性高，可保證濾網(wǎng)的長期使用。同時在濾網(wǎng)的自動化操作使用、電動裝置的可靠性、維護檢修、排除故障等方面均有所提高。
