膠球清洗裝置系統(tǒng)工作原理、設(shè)計特點與經(jīng)濟分析？

     膠球清洗裝置系統(tǒng)工作原理、設(shè)計特點與經(jīng)濟分析？電站凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)的工作原理、設(shè)備特點、技術(shù)可行性分析、經(jīng)濟可行性分析以及風(fēng)險分析，證明了膠球清洗裝置系統(tǒng)的設(shè)計是可行的，可以達到提高經(jīng)濟效益的目的。

     凝汽器是核電站中凝汽式汽輪機設(shè)備的一個重要組成部分，其工作狀態(tài)的好壞直接影響到汽輪發(fā)電機組的熱經(jīng)濟性和可靠性。如果凝汽器鈦管結(jié)垢，會導(dǎo)致機組真空度惡化，機組出力下降。安裝膠球清洗系統(tǒng)，可以保證機組在運行時凝汽器的清潔度、換熱效率，維持凝汽器的真空度，延長鈦管使用壽命，提高經(jīng)濟效益。工程是三代機組，采用技術(shù)路線，建設(shè)2臺1750MW核電機組，每臺機組配置3個凝汽器，每個凝汽器配置兩套膠球清洗裝置系統(tǒng)，每套裝置獨立運行。

1膠球清洗裝置工作原理

     將膠球裝入裝球室內(nèi)，通過膠球輸送泵送入凝汽器循環(huán)冷卻水進水管內(nèi)，球隨水流進入凝汽器進水室，擴散后膠球均勻地分布進入鈦管，并被擠壓通過鈦管達到凝汽器的后水室，在這個過程中對鈦管進行擦洗，使管內(nèi)壁污垢隨水流帶出。隨后膠球被循環(huán)水出水管上安裝的收球網(wǎng)收集分離出來，通過收球網(wǎng)兩側(cè)出球管道，經(jīng)膠球泵匯集到裝球室。如此循環(huán)往復(fù)對凝汽器鈦管實現(xiàn)連續(xù)清洗。

2膠球清洗裝置系統(tǒng)流程圖

3膠球清洗裝置設(shè)備特點

     該膠球清洗裝置系統(tǒng)主要由收球網(wǎng)、膠球泵、裝球室、二次濾網(wǎng)、膠球、分匯器、注球管道以及控制柜等組成。

3.1膠球清洗裝置收球網(wǎng)

     安裝于凝汽器循環(huán)冷卻水管路的出水管段上，它的作用是將經(jīng)過的膠球從循環(huán)冷卻水中分離出來，回收再循環(huán)。凝汽器循環(huán)冷卻水管路的出水管是DN2800、襯膠5mm的管道，所以收球網(wǎng)也采用的相同規(guī)格，并且立式布置，法蘭連接。正常工作時，收球網(wǎng)的水阻為2.7kpa。當(dāng)水阻達到4.2kpa，膠球清洗裝置系統(tǒng)會自動收球，然后進行反沖洗動作。當(dāng)水阻達到5.0kpa，系統(tǒng)就報警，操作人員需要手動打開收球網(wǎng)，對其進行清洗。

3.2膠球清洗裝置膠球泵

     膠球泵布置在－13.700m標(biāo)高層上，它的作用是使膠球從收球網(wǎng)中重新進入凝汽器。膠球泵的流量是28～43.3t/h，泵的揚程是12mH2O。采用寬流道、低轉(zhuǎn)速的用膠球泵，既能提供足夠動力又避免損傷膠球，特別適合連續(xù)運行。

3.3膠球清洗裝置裝球室

     裝球室布置在－13.700m標(biāo)高層上，它的作用是加球、收球、換球以及觀察膠球運行情況。形式是立式筒型。

3.4膠球清洗裝置二次濾網(wǎng)

     安裝于凝汽器循環(huán)冷卻水管路的進水管段上，除去可能堵塞凝汽器管子的雜質(zhì)。的注球管連接到二次濾網(wǎng)殼體上面。

3.5膠球

     膠球清洗裝置在設(shè)計工況下，使用球的濕態(tài)直徑比凝汽器鈦管內(nèi)徑大1mm～2mm，且濕態(tài)比重和水相近。數(shù)量為凝汽器進水室管道數(shù)的10%左右。膠球須在水中保持良好的物理性能，保證長期浸泡不膨脹變形，以免堵塞或無法進入冷凝管。并且嚴(yán)格控制膠球的密度，保證膠球在水室垂直面上均勻分布，避免膠球飄浮于水面或沉入水室底部，影響清洗效果和收球率。正確選擇膠球，可以確保不損傷管壁。的膠球直徑為21mm，運行壽命為4周。

3.6膠球清洗裝置分匯器

     分匯器規(guī)格為DN80/80/80，每套清洗設(shè)備有4個分匯器。

3.7注球管道

     注球管道規(guī)格為DN80，每個二次濾網(wǎng)上連接4根注球管。這樣可以保證膠球的均勻分布，提高擦洗效果。

3.8膠球清洗裝置控制柜

     為了保證每套膠球清洗系統(tǒng)均能可靠獨立運行，每套膠球清洗裝置系統(tǒng)均配置了一套獨立的就地控制柜系統(tǒng)。控制柜是膠球清洗系統(tǒng)中關(guān)鍵部件，關(guān)系到整個系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定地運行。

4膠球清洗裝置系統(tǒng)運行

     膠球清洗裝置系統(tǒng)的運行方式有連續(xù)運行與間歇運行，的膠球清洗系統(tǒng)是連續(xù)運行。機組在正常運行條件下，正常投運膠球清洗系統(tǒng)能保持凝汽器冷卻管潔凈，通過選用合適的膠球和運行方式，能夠保持冷凝器清潔系數(shù)在0.95以上(鈦管)。5技術(shù)可行性分析

     凝汽器采用海水直流供水冷卻方式，凝汽器冷卻管內(nèi)壁可能產(chǎn)生的污垢主要包括:化學(xué)垢、泥沙垢、生物垢，及油類垢等。同等厚度的微生物垢層所形成的熱阻是化學(xué)垢的5~10倍，而且其在海水中的生成速度相當(dāng)?shù)目臁Ｉ�物垢產(chǎn)生與水溫、流速、水域環(huán)境有不同程度的關(guān)系，臺山屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，該地區(qū)有大量水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，凝汽器產(chǎn)生生物垢的可能性很大。化學(xué)垢、泥沙垢可以通過停機后人工清洗的方式短時清除。而生物垢和油垢是隨水而生，必須采用在線清洗的方式，方能對生物垢和油垢可以在線有效的清除，保證機組運行期間冷凝管的潔凈度。

     凝汽器冷卻管清洗方法主要包括在線膠球清洗和停機人工清洗。凝汽器在線膠球清洗方式相比人工清洗方法優(yōu)勢十分明顯。膠球清洗裝置系統(tǒng)在線運行可以在污垢形成初期清除掉凝汽器冷凝管壁上的微觀污垢，保證運行的凝汽器始終保持管壁的高清潔，經(jīng)濟效益顯著。在線膠球清洗可以避免核電大修時人工沖洗，節(jié)約了維修時間和費用。在線膠球清洗對凝汽器的鈦管沒有損害。

     凝汽器管道內(nèi)壁上容易形成水膜，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，水膜對換熱系數(shù)的影響甚至大于結(jié)垢對換熱系數(shù)的影響。安裝膠球清洗系統(tǒng)可以有效地破壞管壁上形成的水膜，提高換熱系數(shù)。

     采用直流供水冷卻方式，冷卻水直接取自海水。當(dāng)?shù)氐乃疁刂苯佑绊懞穗姍C組出力。而水溫越高時，膠球清洗裝置系統(tǒng)對機組出力貢獻越大，經(jīng)濟效益越為明顯。這是因為當(dāng)水溫高時凝汽器運行在高背壓區(qū)，微增曲線變化率大，膠球清洗提高凝汽器真空度，對微增出力的增加越為明顯;而在水溫低的凝汽器低背壓，微增出力變化平緩，膠球清洗提高凝汽器真空度，對機組出力的貢獻就是不是很明顯。所以安裝膠球清洗裝置系統(tǒng)，夏季比冬季所獲得的電廠收益更大。因此，地區(qū)水溫偏高的更宜于安裝膠球清洗系統(tǒng)。

     膠球清洗裝置技術(shù)在國內(nèi)外大型火電機組中應(yīng)用廣泛，已經(jīng)是成熟的技術(shù)。在國外核電機組中也已經(jīng)成熟應(yīng)用。因此，雖然在國內(nèi)核電機組中雖然很少應(yīng)用，但膠球清洗裝置技術(shù)是可行的。

6經(jīng)濟可行性分析

     安裝膠球清洗裝置系統(tǒng)是通過保持凝汽器的潔凈度、整體換熱系數(shù)，保證機組良好的真空度，提高機組出力。根據(jù)對同類型的機組調(diào)研，如果機組沒有安裝膠球清洗裝置系統(tǒng)，運行一段時間后凝汽器潔凈度系數(shù)高為0.85，如果安裝膠球清洗系統(tǒng)后，保守估計潔凈度系數(shù)可達到0.95。

     凝汽器面積116500m2，循環(huán)水流量91.9m3/s，凝汽器中被循環(huán)水帶走的熱量2860800kJ/s。安裝膠球清洗系統(tǒng)后，凝汽器潔凈度提高，根據(jù)實際清潔系數(shù)數(shù)據(jù)，假設(shè)凝汽器潔凈度系數(shù)從0.85提高到0.95，根據(jù)凝汽器熱力學(xué)計算，凝汽器背壓降低約0.2kPa，機組發(fā)電效率提高約0.15%。

     兩臺機組，每臺機組出力取1750MW，年運行小時數(shù)7000h，上網(wǎng)電價(稅前)為0.38元/kW·h，同時，忽略由于水溫低的冬季2個月收益。安裝膠球清洗系統(tǒng)與不安裝膠球清洗系統(tǒng)的經(jīng)濟比較，每年可增加的收益:1.750×106×0.15%×7000×5/6×0.38×2=11637500(元/年)以上估算結(jié)果比較保守，因為沒有安裝膠球清洗裝置系統(tǒng)的機組，隨時間機組凝汽器性能還會進一步惡化。在18個月的檢修周期內(nèi)，不可能進行人工清洗，則凝汽器性能的惡化會更顯著。安裝膠球清洗系統(tǒng)后僅僅是把凝汽器潔凈系數(shù)保持到0.85就獲得了很大的收益。

7膠球清洗裝置風(fēng)險分析

7.1膠球清洗裝置運行風(fēng)險

     膠球清洗裝置系統(tǒng)對機組運行的風(fēng)險要小得多，機組運行時，膠球清洗裝置可以運行也可以不運行。也就是，即便是膠球清洗系統(tǒng)出現(xiàn)問題，也不影響機組安全運行。當(dāng)膠球清洗裝置正常運行時，收球網(wǎng)在正常運行情況下，通常水阻為2.7kPa。當(dāng)膠球清洗裝置系統(tǒng)不運行時，凝汽器出水管上的收球網(wǎng)打開，收球網(wǎng)水阻可以忽略。在極端情況下，收球網(wǎng)可打開進行清洗，使其從循環(huán)水系統(tǒng)中解列，保證循環(huán)水系統(tǒng)的安全。因此，膠球清洗系統(tǒng)的設(shè)置對整個機組安全運行風(fēng)險影響很小。

7.2膠球清洗裝置設(shè)備風(fēng)險

     如果膠球清洗設(shè)備運行不好，可以不投運，影響經(jīng)濟運行，但不影響安全運行。膠球清洗設(shè)備運行不好，主要表現(xiàn)在:收球率低，收球網(wǎng)卡球、凝汽器被堵、膠球水泡后體積膨脹等。這些問題主要原因在于供應(yīng)商的設(shè)備質(zhì)量，如膠球的密度、體積膨脹率、壽命，收球網(wǎng)的防腐材料、防腐措施、控制。因此，設(shè)備風(fēng)險完全可以通過對供應(yīng)商的嚴(yán)格要求來控制。

     總之，配置膠球清洗裝置系統(tǒng)的設(shè)計是可行的，并且有效地降低了凝汽器的端差，提高了真空，實現(xiàn)了不停機連續(xù)地清洗，延長了鈦管的使用壽命，提高了經(jīng)濟效益。