凝汽器胶球清洗装置设计优化探讨

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1、凝汽器胶球清洗装置设计优化探讨摘要：汽轮机凝汽器是火力发电厂的重要设备，而凝汽器管子内侧结垢、脏污是机组运行中一个普遍存在的问题，管子污垢的存在将使换热热阻增大、传热性能下降，造成冷却效果变差，引起排汽温度升高、真空下降，直接影响汽轮机组效率。通过胶球清洗装置的运行能把凝汽器铜管内壁污物及时清除，从而使凝汽器管束保持一定的清洁度，对防止污垢的存在和金属的腐蚀起到非常重要的作用。胶球清洗系统虽然是电厂的小系统，但其性能的优劣，对电厂的经济效益却有较大影响。通过优化设计，减少弯头管路、采用旋摆自锁式的收球网、选用合适的胶球、进出水室改为圆弧结构等措施，胶球清洗装置收球率可达

2、到95%以上，机组的经济效益得到提高。关键词：凝汽器；胶球；清洗；效益中图分类号：TK264.11文献标识码：A文章编号：1006-8937（2013）18-0122-026由于汽轮机凝汽器管束在运行中会受冷却水中的杂质、污垢等影响，造成清洁系数下降，从而使传热效果变差，导致汽轮机真空下降或循环水泵电耗升高，为此，运行中需要随时监视凝汽器管束的清洁状况，以便及时安排对凝汽器管束进行清洗，凝汽器管束脏污的程度可以用凝汽器端差和进出水温差等指标进行分析。文章主要结合我公司2台300MW汽轮机组凝汽器胶球清洗系统设计优化情况进行分析，详细论述了汽轮机凝汽器胶球清洗系统的完善、

3、选型和技术改进，经投运结果表明，本次优化是成功和有效的，胶球清洗装置收球率大大提高，钢管的清洁度也保持较好，机组经济效益明显。1胶球清洗系统对机组效率的影响众所周知，凝汽器真空对机组循环热效率有着重大影响，提高真空是提高机组热效率的有效方法之一。凝汽器管束的污脏，将使冷却效果变差，直接影响凝结器的背压、端差，根据相关数据，凝汽器背压每提高1kPa，机组热耗将升高约0.7%。由于存在冷却管水侧内壁处水流边界层，冷却管水侧逐渐形成污垢（水垢、微生物、泥沙等沉淀物）。研究表明，凝汽器冷却管壁只占导热总热阻的2%，水侧结垢，包括边界层在内热阻占总热阻的79%。管壁结垢对传热系数

4、的影响见表1。从表1中所列数据可看出，水垢厚度减小一半，热阻也减小一半，传热系数提高31.5%。所以，减小冷却管内壁流动边界层厚度和提高冷却管表面清洁度是提高凝汽器传热系数，提高机组运行真空的根本方法。6从表2中所列数据可看出，凝汽器水侧清洁系数越低，排汽压力越高，供电标煤耗增加越多。这表明凝汽器水侧清洁非常重要，目前，在凝汽器的运行中，没有采取减小冷却管内壁流动边界层厚度的方法。保持和提高冷却管内表面清洁度常用方法是采用胶球清洗装置。2胶球清洗系统运行方式分析2.1胶球清洗系统运行的辅助措施公司2台机组采用河水水源，凝汽器为闭式循环。循环水水质资料：悬浮物8.4mg/

5、L、PH值约6.7、全固形物169.4mg/L、溶解固形物161mg/L、总硬度1.555mmol/L。根据运行中实际情况，采取以下辅助措施：①在保证胶球清洗装置系统正常且连续运行情况下，通过投入化学药剂，降低循环水浓缩倍率，从而控制管束结垢的速率。②对循环水系统加强过滤，冷却塔引水沟及循环水泵入口均加装滤网，以保证运行中杂物能够被拦截而不会进入凝汽器内。加大对冷却塔的补水和排污，通过较充分的换水，可有效降低循环水浓缩倍率，从而延缓凝汽器管结垢速度。③利用机组检修放尽冷却塔积水，彻底清洗水塔、水沟、冷却水管，保证系统清洁。2.2确定胶球清洗强度6为了保证凝汽器管束的清洗

6、效果，防止清洗不足或不必要的清洗，可采用“清洗强度”这一指标来进行定量分析和控制，即清洗频率、清洗时间和胶球直径对管道内径的过盈量这三者的乘积作为胶球装置对凝结器的“清洗强度”，清洗强度根据凝汽器的干净程度和循环水质情况而定，可通过凝汽器的真空和端差等来分析。清洗频率通过所加胶球数量来进行优化，通过改变清洗时间来改变清洗次数，过盈量则通过改变胶球的直径及循环水系统运行方式来进行优化。2.3选用合适尺寸的胶球系统的可靠运行可保证胶球的有效循环，而清洗效果与胶球直径、硬度和质量有很大关系，通过选用合适的胶球，能够保持冷凝器清洁系数在0.95以上。图1为胶球直径与凝汽器循环水

7、进出口压降的关系。一般根据循环水进出口的压降以及冷凝管清洁程度来确定胶球直径。在实际运用时，胶球外径必须总是大于被清洗管的直径，根据图1中的曲线，当分别选用<25mm、<26mm、<27mm不同胶球按次序进行清洗时，初期凝汽器循环水进出口的水阻（差压）均开始下降，凝汽器端差也开始下降，但下降到一定的数值时，水阻和端差均基本不再变动，而选用<27mm胶球进行清洗时，清洗效果达到最好，其端差降低明显，真空也显著上升，对凝汽器管束的清洗效果非常好。在设计工况下，一般使用湿态直径比凝汽器不锈钢管内径大1～2mm的胶球，胶球球径涨大不超过0.56m