1.概述
我們平陰山水水泥有限公司建有2條5000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，兩條窯預(yù)熱器出口溫度比較低，其中1#窯為305℃，2#窯為295℃。為充分利用水泥窯生產(chǎn)過程中排出的廢氣余熱，節(jié)約能源、降低成本，我們委托大連易世達(dá)于2007年為其配套建設(shè)了一座裝機(jī)18MW的余熱電站。該余熱電站于2007年11月并網(wǎng)發(fā)電，2007年12月通過性能考核，但到2008年3月發(fā)現(xiàn)發(fā)電功率逐漸下降，平均發(fā)電功率降至14000～15000kW，此時(shí)鍋爐運(yùn)行正常，窯狀況穩(wěn)定，但發(fā)現(xiàn)凝汽器的真空較大變化，由原來的-0.092～-0.90MPa降到-0.88～0.086MPa；端差由原來的6～8℃上升到11～13℃，說明凝汽器的冷卻效果降低。經(jīng)分析認(rèn)為是由于換熱管束結(jié)垢導(dǎo)致水量減少、熱阻增加所致，決定采取酸洗措施對(duì)冷凝器進(jìn)行酸洗。我們于2008年6月對(duì)冷凝器進(jìn)行酸洗后，換熱管束中污垢被清除，阻力下降。冷凝器的冷卻效果明顯得到改善，真空提高到了-0.094～-0.92MPa，端差降到5-7℃，發(fā)電功率達(dá)到15200～16200kW，平均提高1200kW?？紤]酸洗只能定期進(jìn)行，周期較長(zhǎng)，不能天天進(jìn)行處理，為此我們于2008年8月上了1套凝汽器膠球清洗裝置。每天開啟膠球清洗裝置清洗一次，其效果與酸洗基本相當(dāng)。
2.膠球清洗技術(shù)
膠球清洗技術(shù)于本世紀(jì)50年代初由前西德人塔布諾格所發(fā)明，之后我國(guó)開始自行試驗(yàn)研究開發(fā)。目前，我國(guó)膠球清洗裝置的設(shè)計(jì)、設(shè)備性能均接近世界先進(jìn)水平。
2.1膠球清洗系統(tǒng)構(gòu)成
膠球清洗系統(tǒng)由二次濾網(wǎng)、收球網(wǎng)、裝球室、膠球泵、分匯器、閥門管路和電器控制裝置構(gòu)成。
2.2工作原理
選用合適的海綿膠球，球的濕態(tài)直徑比冷卻管內(nèi)徑略大一點(diǎn)(約1—2mm)，且濕態(tài)比重和水相近，將膠球投入裝球室內(nèi)，數(shù)量為凝汽器進(jìn)水室銅管數(shù)的15％左右，將裝球室封嚴(yán)，然后啟動(dòng)膠球泵，打開系統(tǒng)兩端碟閥，膠球就在循環(huán)水進(jìn)出口壓力差的作用下，被擠壓通過冷卻管，對(duì)冷卻管內(nèi)徑進(jìn)行一次抹擦，使管內(nèi)壁污垢隨水流帶出，膠球隨循環(huán)水經(jīng)出水管進(jìn)入收球網(wǎng)，在收球網(wǎng)板的阻攔下，把膠球分離出來，由膠球泵抽出重新回到裝球室，如此循環(huán)往復(fù)對(duì)凝汽器冷卻管實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)清洗。當(dāng)清洗3個(gè)小時(shí)左右后，操作裝球室內(nèi)的漏斗回位，運(yùn)行3－5分鐘后即可收球。
膠球清洗系統(tǒng)原理圖：
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1、凝氣器? 2、碟閥? 3、分匯器? 4、裝球室? 5、二次濾網(wǎng)? 6、膠球泵 7、收球網(wǎng)
2.3膠球清洗裝置各部組件介紹
(1)二次濾網(wǎng)：二次濾網(wǎng)是循環(huán)冷卻水凈化的主要設(shè)備，它清除了大于6mm以上的一切雜物，對(duì)確保凝汽器循環(huán)水系正常工作，確保膠球清洗系統(tǒng)正常工作起到了關(guān)鍵作用。對(duì)于循環(huán)水質(zhì)比較干凈的電廠來說就不必再加裝二次濾網(wǎng)。
LDPE型二次濾網(wǎng)由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、大鏈輪、小齒輪、濾網(wǎng)芯，殼體主組成。
循環(huán)水從入口進(jìn)入濾網(wǎng)，大于6mm的污物被壓附在濾網(wǎng)筒外圍，啟動(dòng)電機(jī)，網(wǎng)芯旋轉(zhuǎn)，污物通過集污箱時(shí)，被刮污板擋下，開啟排污閥，壓力水從網(wǎng)芯內(nèi)向網(wǎng)芯外反沖洗，污物隨水流排出濾網(wǎng)。
IDPE型二次濾網(wǎng)是WE型、PE型、EDF型HF型二次濾網(wǎng)的升級(jí)產(chǎn)品，主要特點(diǎn)：
①刮板刮污，壓力水從網(wǎng)內(nèi)向網(wǎng)芯外反沖洗。
②通流面積大，不易形成大網(wǎng)阻。
③轉(zhuǎn)動(dòng)部件采用不銹鋼材料，消除易銹損壞小齒輪斷軸現(xiàn)象。
(2)收球網(wǎng)：收球網(wǎng)是膠球清洗系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，它安裝于凝汽器出水管段上，它的作用是把膠球從冷卻水中分離出來，且必須具備不漏球、不卡球的性能，球被回收后由引出管從收球網(wǎng)引出打回裝球室。
現(xiàn)在生產(chǎn)的收球網(wǎng)是目前最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式，它的柵網(wǎng)板可以轉(zhuǎn)動(dòng)；在膠球裝置投運(yùn)時(shí)，網(wǎng)板處于收球位置，在不投運(yùn)清洗裝置時(shí)，該柵網(wǎng)板可旋轉(zhuǎn)到與水流方向一致的位置；既減少水阻又起到清除柵板上雜物的作用。網(wǎng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)定位由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行(小型收球網(wǎng)為手動(dòng)控制)。柵網(wǎng)板到位與否是保證收球網(wǎng)收球效率的關(guān)鍵之處。
(3)裝球室：裝球室是膠球清洗裝置中用于放球、取球、存儲(chǔ)和觀察膠球循環(huán)情況的裝置；它由外殼、漏斗、切換閥等組成，并配有觀察窗、放氣、放水電磁閥門等。
(4)膠球泵：它是膠球清洗系統(tǒng)中使膠球進(jìn)行不斷循環(huán)的動(dòng)力設(shè)備。該泵是一個(gè)專用的無障礙離心泵，其葉輪由兩片葉片構(gòu)成管狀通道，它具有不堵球、不切球和對(duì)膠球磨損小等優(yōu)點(diǎn)。
(5)分匯器：分匯器是一個(gè)三通(管)閥。通過其中導(dǎo)向板的切換可使球進(jìn)入需要清洗的一側(cè)凝氣器中。它也可作為收球網(wǎng)膠球引出管的匯合和接球管的分流三通管使用。
2.4安裝說明和注意事項(xiàng)
(1)膠球清洗裝置投運(yùn)前，首先對(duì)凝汽器水室及冷卻管內(nèi)壁硬垢清除干凈，冷卻管有裂紋和內(nèi)徑變形的一一更換，以便膠球暢通無阻。
(2)對(duì)凝汽器的任何死角部位一一封堵，防止膠球躲藏，影響清洗效果和膠球回收率。
(3)系統(tǒng)管路布置宜簡(jiǎn)單、短直、彎頭數(shù)量盡可能減少。
(4)合理選用膠球泵，要有足夠的流量，出口壓力要略大于循環(huán)水壓力(約0. 2MPa以上)。
(5)定期檢查裝球室膠球數(shù)量，不斷補(bǔ)充、滿足清洗要求。
(6)定期檢查收球率，如：回收率過低，可檢查以下四個(gè)方面：
a、收球網(wǎng)柵板是否處在收球位置，且是否到位。
b、凝汽器水室是否有雜物，堵塞冷卻管口，阻礙膠球的通過。
c、膠球泵出口壓力是否正常
d、檢查膠球破損情況，及時(shí)換球。
3.凝汽器膠球清洗演示
凝汽器膠球清洗演示詳見附件。
4.技術(shù)效果分析
平陰山水水泥有限公司余熱電站汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器自2008年8月份使用了膠球清洗裝置后，取代了酸洗工藝，凝汽器的真空達(dá)到-0.094MPa以上，即使在環(huán)境溫度35℃的高溫季節(jié)，凝汽器的真空卻能保持在-0.090MPa以上。端差小于額定端差8℃，最高達(dá)到6℃。根據(jù)計(jì)算，對(duì)平陰山水2條5000t/d水泥窯余熱電站，當(dāng)真空由-0.092MPa升至0.093MPa時(shí)，發(fā)電量平均提高238kW，當(dāng)真空從-0.086MPa升至-0.094MPa，發(fā)電量提高1270kW。實(shí)際數(shù)據(jù)也是這樣，發(fā)電功率平均由原來的14000～15000kW提高到目前的15200～16200kW，平均提高了1200kW。如按年運(yùn)轉(zhuǎn)7200h計(jì)算，全年可增加發(fā)電量864萬kWh，若按每kW電費(fèi)為0.50元計(jì)，全年節(jié)省電費(fèi)支出432萬元，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
5.結(jié)論
凝汽器膠球清洗系統(tǒng)是一項(xiàng)成熟技術(shù)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、膠球回收率高(≥97%)、二次濾網(wǎng)過濾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。應(yīng)用后可有效清除凝汽器換熱管束中的污垢，因此傳熱熱阻顯著降低，凝汽器的真空明顯提高，真空可從清洗前的-0.086MPa提高到-0.094MPa，發(fā)電功率平均提高1200kW，全年節(jié)省電費(fèi)支出432萬元。考慮為獲得更好的膠球清洗效果，建議在上膠球清洗裝置之前，最好對(duì)冷凝器進(jìn)行一次酸洗，然后再用膠球清洗裝置對(duì)冷凝器進(jìn)行清洗。