一种凝汽器胶球清洗系统收球网改进方法

王学欣

【摘 要】目前大多数电厂使用的倒V型收球网因具有收球空间狭窄，收球网和出球口堵塞造成胶球悬浮等缺点，造成胶球清洗装置投入率和回收率降低。针对如上缺点，提出一种改进收球网的方法。针对收球网收球空间狭窄的缺点，设计锥状收球网，在收球网的四个侧面设计导流管道，在增大通流面积的同时，增大了出球空间。针对收球网堵塞造成胶球悬浮的缺陷，本设计引入zs-511纳米自洁涂料，利用其良好的疏水疏油特性，使收球网不易生锈，保持畅通，有效提高收球率。提高收球率从一定规模上能降低电厂燃煤消耗，减少有害气体排放量，减少凝汽器胶球清洗系统胶球投放数量，对节约资源和能源、保护环境具有积极意义。本设计方案简洁、高效，节能减排效果显著，具有积极的市场推广价值。

【关键词】锥状收球网；收球率；纳米自洁涂料；节能减排

0 引言

为了更好地阐述凝汽器胶球清洗系统收球网改进的目的和意义，以下对该问题的研究背景与意义进行简单介绍。

1）问题背景

凝汽器是火力发电厂中关键的热交换设备。在热交换管路中，微小杂质沉淀形成的水垢会引起汽轮机排汽压力的增加， 降低热交换效率[1]。正常运行中凝汽器铜管的清洗采用胶球清洗装置，从而预防凝汽器铜管腐蚀损坏，提高凝汽器的换热效果，减小凝汽器端差，提高凝汽器真空[2]。胶球清洗装置作为凝汽器中的管路清洗装置，在保证凝汽器安全运行方面也发挥着很大的作用。

回收胶球总数与投入胶球总数之比称为胶球回收率（简称收球率），它能综合地反映胶球清洗装置的运行状况和清洗效果[3]。

2）改进意义

改进凝汽器胶球清洗系统收球网从提高收球率入手，改进清洗效果，进而提高凝汽器的真空度，达到提高热效率，减少煤炭的投入量，减少有害气体和粉尘排放的目的，具有积极的节能减排意义 。

1 传统收球网缺陷分析

1.1 胶球清洗装置工作原理

胶球清洗装置的工作原理是把湿态时比冷凝管内径大1～2mm的海绵胶球放入装球室，水通过二次滤网装置进入管内，清洗时在胶球泵的作用下胶球被送入循环水的进水管，随着循环水的流动，利用水的冲击，使胶球被挤入凝汽器冷凝管中，并使胶球通过冷凝管，利用胶球与凝汽器管的摩擦力将冷凝管内壁的杂质清洗干净[1]。

1.2 现有收球网分析

目前，大部分电厂使用的收球网为第三代收球网，第三代收球网与前两代相比，结构更加紧凑，操作维护更加方便，适应性更强，但是在使用过程中仍体现出一些缺点，有待改进与完善。

目前大多数发电厂采用的倒V型收球网存在如下缺点和不足：

（1）由于生产厂家制造质量原因导致间隙较大，冷却水中的杂质容易在此卡住，导致胶球回收率降低。

（2）某些收球网结构较为复杂，会导致操作不便的问题，例如推动迟缓，容易生锈造成卡球等。

（3）出球空间有限，只能在网的两侧出球。

（4）收球网与筒壁之间的接触处收到的水的冲击力很大，长期运行，可能会产生较大的缝隙，容易卡球。

2 设计方案

2.1 收球网改进基本思路

基于现有收球网的部分缺点，现总结收球网改进基本思路如下：

（1）将倒V型收球网改造成倒锥型。原有收球网为倒V型，呈棱状，新设计的收球网呈锥状，此设计能增大通流面积，使循环水流通更加顺畅。

（2）在收球网四周设计导流通道，并且出球口由原来的两个改造成四个。根据调研结果显示，收球网关闭不严易造成胶球流失，针对此缺陷，改进设计的收球网底部设置了导流通道，此设计能使胶球回收过程更加顺畅。

（3）在收球网上涂抹zs-511纳米自洁涂料。在电厂调研的过程中发现，收球网被循环水中的杂质油污等异物堵塞，造成胶球浮于循环水上部无法回收。因此，新的设计中，在收球网表面涂抹了自洁涂料，在防止收球网生锈的同时，也降低了收球网被堵塞的概率。

2.2 设计参数

根据电厂中实际收球网尺寸，设计循环水出水管直径D为1200mm，收球网高度H为2100mm，收球网四面导流通道与循环水出水管横截面夹角？准为70度，收球管道直径d为100mm。

2.3 设计分析

较之改进前的收球网而言，改进后的收球网外观发生了较大变化，并且表面材质也做出了改进，现对设计方案作出分析。

2.3.1 关于改进后收球网外观的分析

改进后的收球网外观呈现锥形，与改进之前的倒V型收球网相比，最大的改良是提高了通流面积，改良的收球网能360度收球，有效提高收球效率。除此以外，布置在收球网四周的导流管道能提高胶球流动效率，避免胶球过度堆积造成的堵塞，使收球过程更加顺畅。

2.3.2 关于改进后收球网材料的分析

根据荷叶原理（即荷叶叶面呈现的极强的拒水性——洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面时刻保持干净），研发出了zs-511纳米自洁涂料，此材料具有如下特质：

（1）涂料利用纳米材料的双疏（疏水，疏油）机理，使涂层的水分有效的排出，并阻止外部水分的侵入。

（2）涂料利用纳米材料的特殊功能和其微分子结构，使物体和涂膜形成牢固的爪状渗透，使涂膜不会脱落，不起皮，有高强的硬度和耐洗刷性。

（3）涂料利用纳米材料的双界面的物性原理，有效地防止粉尘及油污的侵入，使物体有良好的自洁性。

（4）涂料使用方便，使用方法为直接喷涂在各种物体上。

3 实验计算

根据设计参数制作4：1模型进行试验，根据实验计算结果如下所示。

排汽温度ts越低，排汽压力也越低，机组真空严密性就越好，机组效率就越高 ，煤炭的利用率就更高。在换装新的收球网后，根据实验结果，收球网改进后收球率提高11.3%

收球率提高能有效降低凝汽器端差，进而降低排气温度。根据调研数据，收球率提高11.3%，理想凝汽器传热端差下降约0.7215℃。在换装新的收球网后，则理想凝汽器排汽温度下降0.7215℃，则排气压力为0.010712MPa，真空值为-0.090613 MPa，真空度为89.081%。

4 可行性分析

胶球清洗投运过程中使用的胶球是一种消耗品，一般胶球清洗装置的收球率的合格范围为95%以上。然而，目前大多电厂由于收球网存在的种种问题导致投入率和收球率较低，因此，不能保证凝汽器管束内壁的清洁度，严重影响凝汽器的换热效果，使端差水平不断升高，进而降低凝汽器的真空度。真空度的下降将直接增加汽轮发电机组汽耗率和热耗率，从而造成大量的经济损失。我们的设计可以大幅提高胶球清洗装置的投入率和收球率，从而为电厂创造大量经济效益，值得在凝汽式火力发电厂中大量推广应用。

【参考文献】

[1]陈方圆，田松峰.600MW机组胶球系统收球率低的分析改进[J].应用能源技术，2013（4）：28-30.

[2]焦国荣，高秀芹.凝汽器铜管清洗装置胶球收球率低原因分析及改进措施[C]//全国火电大机组（600MW 级）竞赛第十二届年会论文集：315.

[3]邵飞跃.进口350MW机组凝汽器胶球清洗系统改造[J].华电技术，2008（30），8： 41-43.

[责任编辑：杨玉洁]