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(diǎn)、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(jìn)的三代收球網(wǎng)與二次濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(jī)排汽壓力升高，熱耗增加0.8%～1.5%,甚至機(jī)組長期低負(fù)荷運(yùn)行。而清洗冷卻管要減負(fù)荷或停機(jī)使機(jī)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(jī)組整個(gè)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(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，兩者功能不同，可以單獨(dú)選用其中一個(gè)，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(dú)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(gè)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(jī)房較遠(yuǎn)，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(gè)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(fù)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(jìn)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(diǎn)介紹三代收球網(wǎng)的技術(shù)性能。
1—電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2—網(wǎng)板3—導(dǎo)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(gè)很短的管道中放置了一個(gè)A型柵格網(wǎng)，頂部為迎水端，網(wǎng)板將整個(gè)管道截面全部遮檔，底部為膠球引出管的兩個(gè)出口，A型柵格網(wǎng)的兩片網(wǎng)板由兩根轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在非運(yùn)行工況時(shí)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(jìn)行反沖洗，可沖洗網(wǎng)上雜物及減小水阻。在投球運(yùn)行時(shí)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(diǎn)介紹如下：
(1)導(dǎo)流板導(dǎo)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(dǎo)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(gè)異形板條，(見圖3)。導(dǎo)流裝置的安裝位置十分嚴(yán)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(jìn)，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(gè)公用的電動(dòng)裝置，而二代產(chǎn)品卻有大小共9根轉(zhuǎn)軸，由4個(gè)電動(dòng)裝置操縱，因此前者費(fèi)用大為減少。
圖3三代收球網(wǎng)導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(jì)流速超過2.5m/s以上，可適當(dāng)放大長度L用以降低水流對網(wǎng)板的過大動(dòng)載荷外，三代收球網(wǎng)的D/L可以高達(dá)1/1,而二代收球網(wǎng)的D/L則達(dá)1/2,在新的電廠設(shè)計(jì)時(shí)不可能為了照顧收球網(wǎng)的高度而改變土建和管道標(biāo)高，所以三代產(chǎn)品對電力設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)上作了重大改進(jìn)，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(qiáng)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的強(qiáng)化以往二代產(chǎn)品普遍存在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自鎖性能差，不能控制網(wǎng)板準(zhǔn)確到位的缺點(diǎn)。三代收球網(wǎng)采用大減速比的螺旋直行程推進(jìn)方式，具有推力大自鎖性好的特點(diǎn)。只須加裝一個(gè)小功率的減速機(jī)就可以使動(dòng)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(shí)不發(fā)生抖動(dòng)及位置移動(dòng)。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(gè)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(shí)只要再將內(nèi)部網(wǎng)板的選材稍作改進(jìn)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(jī)組，常熟、達(dá)旗電廠300MW機(jī)組，哈爾濱三發(fā)電廠600MW機(jī)組等十多臺大機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)組改造項(xiàng)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(dāng)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(dǎo)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(dāng)二次濾網(wǎng)被雜物堵塞而不能排污沖洗時(shí)，只能停機(jī)人工清除雜物。嚴(yán)重影響了機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(gè)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(jìn)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(gè)可以隨管軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)排污斗逐個(gè)區(qū)域移動(dòng)時(shí)，整個(gè)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(diǎn)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(fù)壓反沖洗原理排污，且整個(gè)網(wǎng)芯又被劃分成若干獨(dú)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(diǎn)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(gè)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(jī)組或老機(jī)組改造均很方便。同時(shí)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(diǎn)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(fèi)。
(4)水阻小新濾網(wǎng)在冷卻水設(shè)計(jì)工況下對整個(gè)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(yùn)行。
(5)操作靈活由于EDF濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)思想先進(jìn)，對操作的精度要求高，排污斗轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平穩(wěn)，定位精確，機(jī)械傳動(dòng)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(shí)在濾網(wǎng)的自動(dòng)化操作使用、電動(dòng)裝置的可靠性、維護(hù)檢修、排除故障等方面均有所提高。
