畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）汽輪機(jī)凝汽器銅管結(jié)垢的原因分析與處理

1、汽輪機(jī)凝汽器銅管結(jié)垢的原因分析與處理汽輪機(jī)凝汽器銅管結(jié)垢的原因分析與處理摘 要能源工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展與能源穩(wěn)定高效供給是密不可分的，電力工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先行產(chǎn)業(yè)，在能源工業(yè)中起著舉足輕重的作用，而凝汽器又是電廠中的重要設(shè)備之一，它的正常運(yùn)行將節(jié)約大量能源。本文針對(duì)火力發(fā)電機(jī)組凝汽器結(jié)垢的現(xiàn)狀，通過分析總結(jié)結(jié)垢形態(tài)的形成機(jī)理及環(huán)境因素，提出了有效的防護(hù)方案，從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了凝汽器銅管結(jié)垢的內(nèi)在原因。研究發(fā)現(xiàn)，該凝汽器銅管的結(jié)垢主要是碳酸鈣結(jié)垢，結(jié)垢的根本原因在于系統(tǒng)所用循環(huán)水質(zhì)問題。選用除垢能力和抗結(jié)垢能力高的凝汽器冷卻管膠球清洗系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的抗結(jié)垢能力，從而

2、在一定程度上解決結(jié)垢腐蝕問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新的防垢除垢技術(shù)不斷推出。本文從凝汽器結(jié)構(gòu)及其作用出發(fā)，分析了凝汽器結(jié)垢的機(jī)理及凝汽器結(jié)垢對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響，對(duì)應(yīng)得出幾種凝汽器的清洗方法。主要有，高壓水射流清洗法、膠球清洗法、靜電水處理法、高頻電磁場(chǎng)水處理法、加酸法、二氧化碳法等。關(guān)鍵詞： 凝汽器；結(jié)垢；防垢；機(jī)械清洗；化學(xué)清洗abstractenergy industry is the key to the development of national economy. sustained economic development has close relationshi

3、p with high-effect and stable energy supply. as the antecedent industry of national economy, power industry plays a very important role in energy industry. and steam condenser is one of the most important equipments of power station; it can save a large number energy without any troubles.the paper i

4、ntroduces the situation of fouling in the steam condenser, and according to analysis the reason that fouling form and other environmental factors, propose some effective solutions to prevent the fouling. in addition, the paper has studied some reasons inside of fouling forming of steam condenser fro

5、m theory and practice. i find that the main part of fouling is calcium carbonate rooting from water circulating in the system. if we choose the condenser cooling pipe rubber ball clean system which has strong effective to remove the fouling. it can improve the efficacy of anti-fouling of system. the

6、reby it solves the fouling corrosion. with the science and technology uninterrupted growth, the new antifouling technology develop. the main body of the paper implement structure and their effect sets off from to curdling , analytical curdle the vapor implement forms dirty mechanism and curdle impac

7、t of vapor implement fouling over hot economy of aircraft crew and security, corresponding reach several kinds curdling vapor implement washing method. such as high-handed water jet washes, glue ball washes, static electricity water treatment, high frequency electromagnetic field water treatment, ad

8、ds pedantic, carbon dioxide etc. keywords: steam condenser; fouling; antifouling; machined cleaning; chemical cleaning 目 錄引 言.1第一章 凝汽器設(shè)備.21.1 凝汽設(shè)備的組成與作用 .21.1.1 凝汽設(shè)備的組成 .21.1.2 凝汽設(shè)備的作用 .31.2 凝汽器的運(yùn)行 .41.2.1 凝汽器的汽阻 .41.2.2 凝汽器的水阻 .41.2.3 凝結(jié)水過冷 .4第二章 凝汽器銅管結(jié)垢原因分析.62.1 凝汽器水側(cè)污垢的類型 .62.2 水垢 .62.2.1 水垢的組成及特

9、性 .62.2.2 水垢的形成過程 .72.2.2.1 碳酸鈣垢、碳酸鎂垢的形成過程 .72.3 粘泥垢 .82.3.1 粘泥附著機(jī)理 .92.3.2 淤泥堆積機(jī)理 .10第三章 凝汽器結(jié)垢危害.113.1 凝汽器冷卻水管結(jié)垢的危害 .113.2 凝汽器結(jié)垢對(duì)凝汽器性能的影響 .123.2.1 凝汽器結(jié)垢對(duì)端差的影響 .123.2.2 凝汽器結(jié)垢對(duì)汽輪機(jī)功率的影響 .14第四章 凝汽器除垢.154.1 機(jī)械清洗 .154.1.1 高壓水射流清洗 .154.1.1.1 高壓水射流清洗技術(shù)簡(jiǎn)介及其發(fā)展趨勢(shì) .154.1.1.2 高壓水射流沖擊下垢體的破壞 .164.1.2 膠球連續(xù)清洗技術(shù) .17

10、4.1.2.1 膠球清洗技術(shù)簡(jiǎn)介及其發(fā)展趨勢(shì) .174.1.2.2 膠球清洗技術(shù)的原理 .174.1.2.3 膠球清洗系統(tǒng)的主要問題 .184.1.2.4 膠球清洗系統(tǒng)的運(yùn)行 .194.1.3 靜電水處理法 .204.1.3.1 靜電水處理法的簡(jiǎn)介 .204.1.3.2 靜電水處理器的結(jié)構(gòu) .214.1.3.3 靜電水處理法的機(jī)理 .224.1.4 高頻電磁場(chǎng)水處理技術(shù) .234.1.4.1 處理設(shè)備及物理原理 .234.1.4.2 高頻電磁場(chǎng)防垢原理 .244.1.4.3 高頻電磁場(chǎng)除垢原理 .254.2 化學(xué)清洗 .254.2.1 加酸法 .264.2.2 二氧化碳法 .26第五章 凝汽器

11、阻垢.285.1 換水處理 .285.2 凈水濾網(wǎng)處理 .285.3 阻垢劑處理 .285.4 軟化處理 .295.4.1 離子交換軟化法 .295.4.2 石灰軟化法 .305.5 超聲波防垢器的防垢 .315.5.1 空化效應(yīng) .315.5.2 活化效應(yīng) .325.5.3 剪切效應(yīng) .325.5.4 抑制效應(yīng) .325.6 加酸處理 .32結(jié)論.34參考文獻(xiàn).35謝 辭.37內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文1引 言凝汽器是汽輪發(fā)電機(jī)組的重要設(shè)備之一。它的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行質(zhì)量的優(yōu)劣，直接對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大影響。凝汽器的主要作用，一是在汽輪機(jī)排汽口建立并保持高度真空；二是回收汽輪機(jī)排

12、汽凝結(jié)的水作為鍋爐給水，構(gòu)成一個(gè)完整的循環(huán)。而凝汽器通過與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換，使汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水，從而降低汽輪機(jī)背壓，使凝汽器保持較高的真空度。凝汽器冷卻表面的污臟或結(jié)垢，是凝汽器運(yùn)行中容易出現(xiàn)的問題，污垢的存在導(dǎo)致流體與換熱壁面之間的傳熱熱阻增加，管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)下降，傳熱惡化，端差增大，所以應(yīng)采取措施抑制污垢的生成和清除已生成的污垢。國(guó)內(nèi)最常見的清洗方法是膠球在線清洗和人工停車清洗，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新的防垢除垢技術(shù)不斷推出。由于污垢的存在導(dǎo)致凝汽器端差增大，真空度降低，汽耗增大，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全性降低。每年都需對(duì)凝汽器進(jìn)行清洗，清洗通常采用酸洗法和高壓清洗法，不僅耗大量的人力

13、、物力，而且對(duì)銅管的磨損較大，降低了凝汽器銅管的使用壽命。為了減少銅管結(jié)垢的不良影響，在凝汽器的運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制操作條件，采取在線機(jī)械清洗等技術(shù)抑制污垢的生成；而對(duì)于那些無(wú)法避免的污垢在停機(jī)期間采取酸洗和高壓清洗相結(jié)合的除垢方法，以最大限度地降低污垢對(duì)凝汽器設(shè)備性能的影響。2第一章 凝汽器設(shè)備1.1 凝汽設(shè)備的組成與作用1.1.1 凝汽設(shè)備的組成凝汽式汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備通常由表面式凝汽器,抽氣設(shè)備,凝結(jié)水泵,循環(huán)水泵以及這些部件之間的連接管道組成。如圖 11。循環(huán)水泵循環(huán)冷卻水凝汽器抽氣器軸封加熱器疏水補(bǔ)水熱井凝結(jié)水泵疏水?dāng)U容器圖 1-1 凝汽設(shè)備組成 排汽離開汽輪機(jī)后進(jìn)入凝汽器，凝汽器內(nèi)

14、流入由循環(huán)水泵提供的冷卻工質(zhì)，將汽輪機(jī)乏汽凝結(jié)為水。由于蒸汽凝結(jié)為水時(shí)，體積驟然縮小，從而在原來(lái)被蒸汽充滿的凝汽器封閉空間中形成真空。為保持所形成的真空，抽氣器則不斷的將漏入凝汽器內(nèi)的空氣抽出，以防不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)積聚，使凝汽器內(nèi)壓力升高。集中3在凝汽器底部的凝結(jié)水，則通過凝結(jié)水泵送往除氧器方向作為鍋爐給水。 凝汽器大都采用水作為冷卻工質(zhì)。按供水方式的不同，有一次冷卻供水和二次冷卻供水。供水來(lái)自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其中的，稱為一次冷卻水，或開式供水。供水來(lái)自冷卻水塔或冷卻水池等人工水源，排水仍回到冷卻水塔（水池）循環(huán)使用的，稱為二次冷卻供水，或閉式供水。在特別缺水的地區(qū)，則

15、可采用空氣作為冷卻介質(zhì)1。本文主要介紹開式供水和閉式供水系統(tǒng)的結(jié)垢。表面式凝汽器在火電站和核電站中得到廣泛的應(yīng)用，圖 12 為表面式凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖。前水室前水室冷卻水出口冷卻水入口蒸汽入口冷卻管后水室凝結(jié)水集水箱圖 12 表面式凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖凝汽器運(yùn)行時(shí)，冷卻水從前水室的下半部分進(jìn)來(lái)，通過冷卻水管（換熱管）進(jìn)入后水室，向上折轉(zhuǎn)，再經(jīng)上半部分冷卻水管流向前水室，最后排出。低溫蒸汽則由進(jìn)汽口進(jìn)來(lái)，經(jīng)過冷卻水管之間的縫隙往下流動(dòng)，向管壁放熱后凝結(jié)為水。1.1.2 凝汽設(shè)備的作用汽輪機(jī)裝置中的凝汽設(shè)備是起了一種熱力學(xué)中“冷源”的作用，降低冷源的溫度就能提高循環(huán)的熱效率。因此，凝汽設(shè)備的第一個(gè)作用是

16、：在汽輪機(jī)的排汽口建立并保持高度真空，使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽能膨脹到盡可能低的壓力，從而增大機(jī)組的理想比焓降，提高其熱經(jīng)濟(jì)性。近代汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)排氣壓力一般都在40.00290.0069mpa 的范圍內(nèi)2。凝汽設(shè)備的第二個(gè)作用是將排汽凝結(jié)而成的凝結(jié)水作為鍋爐的給水，循環(huán)使用。鍋爐給水不潔凈將使鍋爐結(jié)垢和腐蝕，使新汽夾帶鹽分，汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢將會(huì)嚴(yán)重，影響電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。凝汽器潔凈的凝結(jié)水正好可大量用作鍋爐的給水。1.2 凝汽器的運(yùn)行 凝汽器的運(yùn)行好壞對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性是十分重要的。凝汽器壓力升高 1kpa，會(huì)使汽輪機(jī)的汽耗率增加 1.5%2.5%。凝結(jié)水的含氧量也和過冷度有關(guān)，當(dāng)過

17、冷度增大，則含氧量升高，將影響蒸汽的品質(zhì)；同時(shí)，凝結(jié)水的過冷度增加 1%，機(jī)組煤耗率將增大 0.13%。循環(huán)水泵的耗電量是比較大的，一般占機(jī)組發(fā)電量的 1.2%2%，因此，凝汽器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)節(jié)省廠用電也是有意義的。對(duì)凝汽器運(yùn)行的主要要求是保證達(dá)到最有利的真空，減小凝結(jié)水的過冷度和保證凝結(jié)水品質(zhì)合格3。1.2.1 凝汽器的汽阻凝汽器的汽阻是指空氣抽氣口處的壓力與凝汽器蒸汽入口處的壓力差。由于汽阻的存在將使凝結(jié)水的過冷度和含氧量增大，還會(huì)使凝汽器蒸汽入口處壓力升高，汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低，因此應(yīng)力求減小凝汽器的汽阻值。1.2.2 凝汽器的水阻冷卻水在凝汽器內(nèi)的循環(huán)通道中所受到的阻力稱為水阻，凝汽器中

18、的水阻主要包括冷卻水在冷卻水管內(nèi)的流動(dòng)阻力，冷卻水進(jìn)入和離開冷卻水管時(shí)產(chǎn)生的局部阻力，以及冷卻水在水室中和進(jìn)出水室時(shí)的阻力三部分。水阻的大小對(duì)循環(huán)水泵的選擇、管道布置均有影響，水阻越大，循環(huán)水泵的功耗也越大，一般應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)合理確定，大多數(shù)雙流程凝汽器的水阻在50kpa 以下，單流程凝汽器的水阻一般不超過 40kpa25。1.2.3 凝結(jié)水過冷除了凝汽器的真空下降外，凝汽器的另一個(gè)嚴(yán)重的工作不正常現(xiàn)象是凝結(jié)水的過冷。凝結(jié)水的溫度應(yīng)該是凝汽器壓力下的飽和溫度，當(dāng)凝結(jié)水的溫度低于凝汽器5壓力下的飽和溫度時(shí)，即為凝結(jié)水過冷，所低的度數(shù)稱為過冷度。由于凝結(jié)水過冷，表明蒸汽冷凝過程中，傳給冷卻水

19、的熱量增大，冷卻水帶走了額外的熱量，降低了汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。此外，凝結(jié)水的含氧量也與凝結(jié)水的過冷度有關(guān)，凝結(jié)水含氧量過高往往是因?yàn)槟Y(jié)水過冷而產(chǎn)生的結(jié)果。6第二章 凝汽器銅管結(jié)垢原因分析凝汽器是汽輪發(fā)電機(jī)組的重要輔機(jī)之一，其設(shè)計(jì)、制造、系統(tǒng)連接、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行方式等是影響其工作性能的主要因素。而凝汽器工作性能的好壞將直接影響整個(gè)裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全性。凝汽器的換熱過程是：汽輪機(jī)排汽在冷卻水管（俗稱銅管）表面上放出汽化潛熱（稱為汽側(cè)放熱），熱量從銅管外壁傳導(dǎo)到內(nèi)壁，再由內(nèi)壁對(duì)冷卻水放熱（水側(cè)放熱）。傳熱的強(qiáng)弱與汽側(cè)和水側(cè)的放熱系數(shù)有關(guān)，也與銅管的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，當(dāng)銅管表面沉積有污垢時(shí)，將嚴(yán)重削弱凝

20、汽器的換熱能力。在冷卻水量不變的情況下，凝汽器真空將會(huì)緩慢下降，影響機(jī)組出力，降低機(jī)組熱效率。在凝汽器的傳熱過程中，人們對(duì)凝汽器的汽側(cè)放熱和水側(cè)的對(duì)流換熱都作了很深入的研究，但對(duì)管壁上污垢層對(duì)換熱影響的研究還不是很多，而一般污垢的導(dǎo)熱系數(shù)都很小，即使污垢層厚度不大，也會(huì)導(dǎo)致傳熱系數(shù)降低。例如厚度僅為 0.2mm的鈣鹽沉積層，就會(huì)使純凈蒸汽凝結(jié)傳熱系數(shù)降低 20%25%4。所以，研究污垢熱阻對(duì)傳熱的影響，找出清除污垢的最佳方法以及最佳時(shí)機(jī)就顯得非常重要。如何使污垢的影響降到最低，從而提高電廠的效益，也就成為擺在我們面前的一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。2.1 凝汽器水側(cè)污垢的類型污垢的形成是一種極其復(fù)雜的熱量、

21、動(dòng)量和質(zhì)量交換過程，而且污染現(xiàn)象遍及自然過程。各種工業(yè)過程和日常生活中，由于各個(gè)領(lǐng)域各個(gè)部門的污垢形態(tài)和影響不完全相同，因而術(shù)語(yǔ)很不統(tǒng)一，也沒有確切的、公認(rèn)的命名和分類方法。一般說來(lái)，凝汽器管側(cè)（即管內(nèi)壁）污垢可以粗略地分為兩大類：水垢和粘泥垢5。2.2 水垢2.2.1 水垢的組成及特性汽輪機(jī)組凝汽器大多采用雙流程抽氣凝汽器，循環(huán)水從下部經(jīng)過一次往返從凝汽器上部排出。這樣，溫度較低的循環(huán)水由下部流過銅管與蒸汽進(jìn)行熱交換，再流經(jīng)凝汽器上部高溫部分排出。由于上管簇布置較密及流程損失等原因，循環(huán)水流經(jīng)7凝汽器上部管簇時(shí)水溫逐漸升高，流速變緩，使凝汽器汽側(cè)高溫蒸汽不能被及時(shí)冷凝，導(dǎo)致凝汽器上部管簇溫度

22、較高。而鎂、鈣離子溶解度隨著溫度升高而降低(析出)，導(dǎo)致凝汽器結(jié)垢，且上部結(jié)垢比下部嚴(yán)重得多。冷卻水的水垢，一般都具有固定晶格和反常溶解度（即溶解度隨溫度升高而減?。┑碾y溶或微溶鹽類。如：碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣或磷灰石、硫酸鈣、氫氧化鎂或硅酸鎂、硅酸鈣或二氧化硅、氧化鐵等，其中碳酸鈣和碳酸鎂約占水垢總量的80%90%。它們主要沉積在溫度較高的換熱面上，冷卻水系統(tǒng)的其它非換熱面部位，則很少有水垢生長(zhǎng)5。2.2.2 水垢的形成過程隨空氣及其他原因進(jìn)人循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的各種沙子，泥土等，作為碳酸鈣結(jié)晶析出的晶核與碳酸鈣一起沉積在傳熱表面上。凝汽器結(jié)垢以碳酸鈣和碳酸鎂為主要成分，碳酸鎂容易水解生成堿式

23、碳酸鎂，進(jìn)而形成溶解度更低的氫氧化鎂。在天然水中，鈣的含量大于鎂，所以碳酸鹽垢的主要成分為碳酸鈣，有少量的碳酸鎂和氫氧化鎂。2.2.2.1 碳酸鈣垢、碳酸鎂垢的形成過程在循環(huán)式冷卻系統(tǒng)中，由于冷卻水循環(huán)使用，不斷蒸發(fā)和濃縮，使含鹽量逐漸增加，濃縮倍率如經(jīng)常超標(biāo)，堿度不斷上升, ph 不斷上升，超過設(shè)計(jì)控制指標(biāo)濃縮倍率和堿度,導(dǎo)致重碳酸鹽不斷分解，碳酸鈣、碳酸鎂的濃度超過飽和極限濃度而沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為： （2-1）3 2()ca hco322cacocoh o （2-2）3 2322()mg hcomgcocoh o 造成凝汽器銅管內(nèi)結(jié)垢。補(bǔ)充水中含有重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽，以及

24、鈣離子、鎂離子等，一方面在冷卻器進(jìn)行熱交換過程中水因蒸發(fā)而產(chǎn)生損失，循環(huán)水中的鹽類被濃縮；另一方面循環(huán)水中溶解的重碳酸鹽如 ca(hco), mg(hco)不穩(wěn)定，當(dāng)循環(huán)水與熱交換器表面接觸時(shí)一部分重碳酸鹽受熱分解發(fā)生以下反應(yīng): （2-3）2hco2co +co+h o在堿性條件下:823 2332()22ca hcoohcacocoh o (2-4)部分二氧化碳被空氣帶走，堿性物質(zhì) co 增多，ph 值上升,若不對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理,當(dāng)循環(huán)水濃縮超過飽和 ph 值時(shí)，碳酸鈣處于過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出,沉積在傳熱表面形成水垢。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中形成的水垢主要是碳酸鈣()。3caco碳酸鹽水垢

25、一般為白色片狀物。當(dāng)含有金屬氧化物時(shí)，會(huì)帶有顏色。如有鐵銹時(shí)，呈粉紅色或紅褐色。它難溶于與冷水，也難溶于熱水，但易溶于無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，如鹽酸、硝酸和高氯酸等6。2.3 粘泥垢以微生物(細(xì)菌、霉菌、藻類等微生物群)和共粘在一起的粘質(zhì)物(多糖類、蛋白質(zhì)等)為主體，混有泥砂，無(wú)機(jī)物等，形成軟泥性的污物，稱為粘泥。 粘泥可分為附著型粘泥和堆積型淤泥兩種。一般地說，附著型粘泥，其灼燒減量超過 25%，含有大量的有機(jī)物(以微生物為主體)。堆積型淤泥，其灼燒減量在 25%以下，相對(duì)微生物含量比較低，泥砂等無(wú)機(jī)成分較多。當(dāng)然，在灼燒減量中，還包括微生物以外的有機(jī)物量。因此要準(zhǔn)確判別，還應(yīng)測(cè)定蛋白質(zhì)量(僅微生物含有)

26、7。粘泥附著型污垢和淤泥堆積型污垢的發(fā)生部位見表 2-1。表 2-1 粘泥垢發(fā)生部位表發(fā)生部位發(fā)生部位粘泥類型粘泥類型熱交換器管內(nèi)熱交換器管內(nèi)粘泥附著型粘泥附著型水池底部水池底部淤泥堆積型淤泥堆積型池壁池壁粘泥附著型粘泥附著型冷卻塔冷卻塔填料填料粘泥附著型粘泥附著型在決定粘泥的處理方法時(shí)，必須了解構(gòu)成粘泥的微生物種類、性質(zhì)和特點(diǎn)參見表 227。9表 22 粘泥性質(zhì)特點(diǎn)表微生物種類微生物種類特點(diǎn)特點(diǎn)藍(lán)藻類藍(lán)藻類綠藻類綠藻類藻類藻類硅藻類硅藻類細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素，利光能進(jìn)行碳酸同化作用，在冷卻塔下部接細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素，利光能進(jìn)行碳酸同化作用，在冷卻塔下部接觸光的場(chǎng)所常見觸光的場(chǎng)所常見菌膠團(tuán)狀細(xì)菌菌膠

27、團(tuán)狀細(xì)菌是塊狀瓊脂，細(xì)菌分散于其中，在有機(jī)物污染的水系中常見是塊狀瓊脂，細(xì)菌分散于其中，在有機(jī)物污染的水系中常見絲狀細(xì)菌絲狀細(xì)菌稱做水綿，在有機(jī)物污染的水系中呈棉絮狀集聚稱做水綿，在有機(jī)物污染的水系中呈棉絮狀集聚鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌氧化水中的亞鐵離子，使高鐵化合物沉積在細(xì)胞周圍氧化水中的亞鐵離子，使高鐵化合物沉積在細(xì)胞周圍硫細(xì)菌硫細(xì)菌污水中常見，一般在體內(nèi)含有硫磺顆粒，使水中的硫化氫等氧化污水中常見，一般在體內(nèi)含有硫磺顆粒，使水中的硫化氫等氧化硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌將氨氧化成亞硝酸鹽的細(xì)菌和使亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽的細(xì)菌，將氨氧化成亞硝酸鹽的細(xì)菌和使亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽的細(xì)菌，在循環(huán)水系統(tǒng)中有氨的地區(qū)繁殖在循

28、環(huán)水系統(tǒng)中有氨的地區(qū)繁殖細(xì)菌類細(xì)菌類硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌使硫酸鹽還原成硫化氫使硫酸鹽還原成硫化氫藻菌類（水霉菌）藻菌類（水霉菌） 在菌絲中沒有隔膜，全部菌絲成為一個(gè)細(xì)胞在菌絲中沒有隔膜，全部菌絲成為一個(gè)細(xì)胞真菌類真菌類不完全菌類（綠不完全菌類（綠菌類）菌類）在菌絲中有隔膜在菌絲中有隔膜2.3.1 粘泥附著機(jī)理一般認(rèn)為，水中的微生物附著在某個(gè)固體表面上，對(duì)利用營(yíng)養(yǎng)成分是有利的，所以微生物有附著固體表面生長(zhǎng)的傾向。熱交換器上附著粘泥的模式如圖 2-1 所示7。這種附著形態(tài)也在水中的懸浮物表面進(jìn)行，生成微生物絮凝物，這種絮凝物附著在金屬表面，并使粘泥附著加速進(jìn)行。圖 2-1 粘泥附著模式圖10（

29、a）微生物在固體表面附著；（b）微生物周圍生成粘性物質(zhì)；（c）粘著性物質(zhì)發(fā)生粘結(jié)作用，附著無(wú)機(jī)懸濁物志；（d）附著重新進(jìn)行粘泥附著過程分為三個(gè)時(shí)期，即附著初期、對(duì)數(shù)附著期和穩(wěn)定附著期。穩(wěn)定附著期是指粘泥附著速度與水流引起的粘泥剝離速度處于平衡狀態(tài)。2.3.2 淤泥堆積機(jī)理冷卻水中的懸浮物，出于微生物生成的粘質(zhì)物的作用，而使其絮凝化。生成絮凝物，在低流速部位，它會(huì)沉降而形成淤泥。人們把有微生物參與的絮凝現(xiàn)象稱為生物絮凝。此外無(wú)機(jī)物相互間的絮凝作用也是淤泥堆積的原因。但在冷卻水系統(tǒng)中，通常以生物絮凝為主。11第三章 凝汽器結(jié)垢危害3.1 凝汽器冷卻水管結(jié)垢的危害凝汽器管結(jié)垢的主要危害是降低汽輪發(fā)電

30、機(jī)組的效率，結(jié)垢嚴(yán)重還將影響汽輪發(fā)電機(jī)的出力。當(dāng)凝汽器結(jié)垢 0.5mm 左右，可使真空度由 90%以上降到 85%以下，使發(fā)電煤耗升高 15- 20g/(kwh)。對(duì)于一臺(tái)年運(yùn)轉(zhuǎn) 7000 h、負(fù)荷率為 90%的 300mw機(jī)組來(lái)說，每年將多耗標(biāo)準(zhǔn)煤約 2.8- 3.8 萬(wàn)噸，以現(xiàn)煤價(jià) 500 元/噸計(jì)，約合人民幣1400- 1890 萬(wàn)元；如果水垢厚度達(dá) 1 mm,則不僅每年多耗煤量 5 萬(wàn)多噸，而且將影響 10%的發(fā)電出力8。凝汽器銅管結(jié)垢還將導(dǎo)致脫鋅(黃銅)、脫鎳(白銅)和點(diǎn)蝕27。清潔的凝汽器管可使用 15 年以上，如果結(jié)垢而不及時(shí)消除可使其在 3 年內(nèi)穿透。凝汽器銅管泄漏是火電廠水質(zhì)

31、故障的根源，一旦凝汽器管腐蝕穿孔，帶壓力的冷卻水就會(huì)漏入負(fù)壓的凝結(jié)水中。而凝結(jié)水占鍋爐給水的 95%左右，它遭受污染后將引起鍋爐結(jié)水垢，產(chǎn)生酸腐蝕(冷卻水為海水時(shí))或堿腐蝕(冷卻水為淡水時(shí))，還會(huì)造成過熱器和汽輪機(jī)結(jié)垢，嚴(yán)重危害電廠的安全運(yùn)行。對(duì)于凝汽器，一般管內(nèi)流體的流動(dòng)總是處于旺盛湍流狀態(tài)。根據(jù)管內(nèi)流體受迫流動(dòng)換熱理論，液體在管內(nèi)流動(dòng)分為 3 層:即層流邊界層、過渡流層和紊流區(qū)，并由于流體的粘性而使各層流動(dòng)速度 v 不同。層流邊界層緊貼附于管壁，流速非常緩慢，循環(huán)水中的 caco3等雜質(zhì)最易滯留在管內(nèi)壁上形成污垢；此外，層流邊界層雖然很薄，但僅依靠導(dǎo)熱方式進(jìn)行換熱，熱阻很大，嚴(yán)重影響傳熱效

32、果。冷卻水管內(nèi)污垢的導(dǎo)熱系數(shù)很小，大大地增加了傳熱熱阻，造成傳熱系數(shù)降低，嚴(yán)重削弱凝汽器的換熱能力，使循環(huán)冷卻水吸熱不良，減緩了汽輪機(jī)排汽的凝結(jié)速度，致使排汽壓力和溫度均升高。而排汽溫度的升高又導(dǎo)致有更多的熱量需要循環(huán)水帶走，使循環(huán)水溫度升得更快。循環(huán)冷卻水溫度升高后又進(jìn)一步惡化真空，增大端差，形成惡性循環(huán)。表面上看很容易判斷為是由于冷卻塔冷卻效果不良所致，其實(shí)循環(huán)冷卻水溫度高的原因在冷卻塔冷卻效果一定的情況下是凝汽器真空低直接導(dǎo)致的。水側(cè)污垢不僅使凝汽器清潔率下降和冷卻而積減少，還增加了冷卻水流動(dòng)阻力，從而改變了冷卻水流量，進(jìn)一步了降低了凝汽器真空。所以，凝汽器水側(cè)污垢是導(dǎo)致真空惡化的最主要

33、的原因。12真空降低使蒸汽的有效焓降減小，會(huì)影響汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：凝汽器真空每下降 1 kpa，汽輪機(jī)汽耗會(huì)增加 1.5%2.5%，真空過低時(shí)會(huì)限制機(jī)組出力，嚴(yán)重時(shí)要停機(jī)清洗，影響汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。而且真空過低，會(huì)使低壓缸、排汽缸溫度升高，引起汽輪機(jī)軸承中心偏移，嚴(yán)重時(shí)會(huì)增大汽輪機(jī)組的振動(dòng)；當(dāng)真空降低時(shí)，為保證機(jī)組出力不變，必須增加蒸汽流量，從而導(dǎo)致軸向推力增大，致使推力軸承過負(fù)荷，影響汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。同時(shí)，沉積物下腐蝕是凝汽器銅管腐蝕的主要形態(tài)。沉積物造成銅管表而不同部位上的供氧差異和介質(zhì)濃度差異，導(dǎo)致局部腐蝕。凝汽器銅管因腐蝕壁而變得粗糙而使污垢易于附著，又

34、進(jìn)一步加速了沉積物下腐蝕，形成惡性循環(huán)。銅被氧化生成的 cu2+及 cu-離子傾向于水解生成氧化亞銅，并使溶液局部酸化，加劇了腐蝕的發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)造成針型腐蝕穿孔，導(dǎo)致銅管及管板泄漏，循環(huán)冷卻水泄漏到汽側(cè)，造成凝汽器滿水，嚴(yán)重威脅著汽輪機(jī)組的運(yùn)行安全，也直接影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。凝汽器冷卻水管內(nèi)壁形成污垢的速度很快，據(jù)有關(guān)資料介紹，凝汽器冷卻水管清洗 24h 后，清潔系數(shù)就會(huì)從 1.00 變?yōu)?0.692，實(shí)際傳熱系數(shù)由 2.93kw/（m2）降低到 1.98（m2） ，致使排汽溫度從 31.5上升到 35.5。而 0.1mm 厚污垢的熱阻足以讓 1mm 厚銅管的導(dǎo)熱熱阻被忽略不計(jì)。如此短的積垢

35、時(shí)間和低的傳熱效率，導(dǎo)致凝汽器長(zhǎng)期處于低效率運(yùn)行中4。因此，無(wú)論從保證火電廠的效率和出力方面考慮，還是從防止凝汽器銅管腐蝕，進(jìn)而防止鍋爐結(jié)垢、腐蝕方面考慮，及時(shí)地清除凝汽器積垢是電廠涵待解決的一個(gè)問題。3.2 凝汽器結(jié)垢對(duì)凝汽器性能的影響凝汽器冷卻表面結(jié)垢，使傳熱系數(shù) k 降低，致使傳熱端差增大。由于銅管內(nèi)側(cè)污臟、結(jié)垢，致使銅管堵塞，將使冷卻水通流面積減小，水流阻力增大，冷卻水量減少。在一定的蒸汽負(fù)荷下，冷卻水溫升將超過正常值，這些都將引起真空下降，降低機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。3.2.1 凝汽器結(jié)垢對(duì)端差的影響圖 3-1 中曲線 1 表示凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)溫度的變化，在主凝結(jié)區(qū)基本不變，stst在空冷

36、區(qū)下降較多。曲線 2 表示冷卻水由進(jìn)口處的溫度逐漸吸熱上升到出口處的w1t13溫度，冷卻水溫升，與之差稱為凝汽器的端差。w2tw1w2t = t-tstw2t圖 3-1 蒸汽和水的溫度沿冷卻表面的分布一一凝汽器總傳熱面積；ca一一空氣冷卻區(qū)面積sa由凝汽器熱平衡方程式求得：t （3-1）ccc1ww2w1wq =1000d (h -h ) =1000d (h-h) = 4187dt式中：q凝汽器的傳熱量, kj/ h； , 進(jìn)入凝汽器的蒸汽量和冷卻水量，t/ h；cdwd，凝汽器中的蒸汽比焓和凝結(jié)水比焓，kj/ kg；chc1h，冷卻水流出和進(jìn)入凝汽器的比焙，kj/ kg。w1hw2h在低溫范

37、圍內(nèi)，水的比焓、在數(shù)值上約等于水溫、，則由上式可得：w2hw1hw2tw1t （3-2）11-4.187/4.187ccccwchhhhtddm 式中：m凝汽器的冷卻倍率，可見，主要決定于循環(huán)倍率 m，凝汽器正常運(yùn)行時(shí)，一定，故主要決定tcd14于冷卻水量；因凝汽器銅管結(jié)垢，致使冷卻水量減少，增大，真空下降，機(jī)組的t經(jīng)濟(jì)性降低。傳熱器端差的公式可由傳熱方程式推導(dǎo)得： （3-3）qcmkat式中:k一凝汽器的總體傳熱系數(shù)，kj/ (h) ；2m冷卻水管外表面總面積，；ca2m蒸汽和冷卻水之間的對(duì)數(shù)平均傳熱溫差，。mt可由圖 1 看出，由于面積較小，故一般假設(shè)蒸汽凝結(jié)溫度沿整個(gè)面積不castsa變

38、，此時(shí)為：mt （3-4）1212()()lnlnswswmswswttttttttttttt 聯(lián)立公式(3-1)(3-3)(3-4)，解得： （3-5）41871wcdttkae可見，傳熱端差與、k 、q、有關(guān),在運(yùn)行時(shí)，已定，因此傳熱系tcawdca數(shù) k 是影響的主要因素。k 越大，越小，越小，真空較高凡影響 k 的因索，ttst都影響，從而影響真空的好壞。的大小主要取決于 k，即凝汽器冷卻表面的清t潔程度。凝汽器冷卻表面結(jié)垢或變污會(huì)妨礙傳熱，引起升高，使凝汽器壓力升高，t機(jī)組效率下降9。3.2.2 凝汽器結(jié)垢對(duì)汽輪機(jī)功率的影響如前所述凝汽器結(jié)垢使汽輪機(jī)端差增大，降低凝結(jié)器的真空，影響到

39、汽輪機(jī)的熱降和功率，端差對(duì)汽輪機(jī)功率的影響主要是因?yàn)樗绊懥四┘?jí)葉片的功率。故應(yīng)重視凝結(jié)器銅管結(jié)垢問題，端差超過允許值后，必須對(duì)凝汽器進(jìn)行清洗，否則會(huì)直接影響汽輪機(jī)的真空，降低汽輪機(jī)的功率。15第四章 凝汽器除垢凝汽器盡管采用了良好的設(shè)計(jì)，有效的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)，但凝汽器在運(yùn)行一段時(shí)間后，凝汽器的管側(cè)還是存在不同程度的污染，使凝汽器的傳熱效率降低，流動(dòng)阻力增大，甚至發(fā)生故障或堵塞。因此，凝汽器被污染到一定程度，就需要進(jìn)行清洗，以除去換熱面上的污垢，恢復(fù)凝汽器的性能。從換熱面上清除污垢的方法，根據(jù)工作原理分為機(jī)械清洗法和化學(xué)清洗法兩類。4.1 機(jī)械清洗機(jī)械清洗是靠流體的流動(dòng)或機(jī)械作用提供一種大

40、于污垢粘附力的力而使污垢從換熱面上脫落。機(jī)械清洗的方法可以分為兩類:一類是強(qiáng)力清洗法，如噴水清洗、噴砂清洗，刮刀、鉆頭除垢等；另一類是軟機(jī)械清洗，如鋼絲刷清洗和膠球清洗等。對(duì)于不同的污垢應(yīng)采用不同的機(jī)械清洗方法。機(jī)械清洗是工業(yè)中常用的除垢方法，軟質(zhì)污垢可直接用刷子刷洗，硬質(zhì)污垢可使用高壓泵進(jìn)行清洗。用這種方法可以除去化學(xué)清洗方法不能除去的炭化污垢和硬質(zhì)污垢。下面對(duì)幾種機(jī)械清洗方法進(jìn)行介紹。4.1.1 高壓水射流清洗4.1.1.1 高壓水射流清洗技術(shù)簡(jiǎn)介及其發(fā)展趨勢(shì) 高壓水射流清洗技術(shù)是 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初發(fā)展起來(lái)的一門科學(xué)，它是利用高壓水發(fā)生設(shè)備產(chǎn)生高壓水10，通過噴嘴將壓

41、力能轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨染奂乃淞鲃?dòng)能完成清洗工藝的技術(shù)。高壓水射流是以水作介質(zhì)，通過高壓發(fā)生裝置，使它獲得巨大能量后，用一種特定的流體運(yùn)動(dòng)方式，從一定形狀的噴嘴中以很高的噴射速度噴射出來(lái)的能量高度集中的一股水流。這股水流由于它的速度很高，本身又具有一定的質(zhì)量，因此它具有很高的動(dòng)能，它像一連串彈丸一樣發(fā)射出去，可以完成很多復(fù)雜的工藝任務(wù)。由于高壓水射流打擊固體物料的獨(dú)特機(jī)理，在一定條件下，在一些用金屬刀具無(wú)法發(fā)揮效能的場(chǎng)合，高壓水射流便顯示獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它對(duì)固體表而的破壞，不僅僅是正向的打擊作用，而且還有切向的沖擊作用。當(dāng)射流射向固體壁面后，即轉(zhuǎn)為切向流，16這種高速切向流挾帶最初被剝離下來(lái)的破碎物一起

42、沖刷其表面，從而提高了清洗和除垢效果。此外，當(dāng)固體表面有裂隙時(shí)，射流就產(chǎn)生“水楔”作用，擴(kuò)大裂縫，加速了裂縫的發(fā)展，有助于污垢層的剝落。當(dāng)水射流的打擊力大于所除物質(zhì)的破碎能力時(shí)，就可以達(dá)到清洗除垢效果。4.1.1.2 高壓水射流沖擊下垢體的破壞 在高壓水射流或高速液滴打擊下，固體的破壞形式十分復(fù)雜，垢體的破壞取決于垢體本身的性質(zhì)和液滴沖擊速度等因素。在液滴高速?zèng)_擊下，垢體的破壞現(xiàn)象主要是在拉力作用下的脆性破壞以及剪力作用下的塑性破壞11。根據(jù)破壞發(fā)生的位置及應(yīng)力作用方式可以分以下幾種破壞形式:1固體表面的破壞 在高速液滴沖擊下，固體表面的破壞不僅在脆性物體內(nèi)產(chǎn)生，而且也發(fā)生在那些應(yīng)變率低，有一

43、定延伸性的物體內(nèi)。沖擊開始時(shí)，受壓區(qū)內(nèi)的壓力分布是均勻的，但液體徑向流動(dòng)開始后壓力急劇下降，壓縮波被反射后形成強(qiáng)大的徑向拉力，當(dāng)拉力值超過物體的破裂強(qiáng)度時(shí)，物體就產(chǎn)生裂縫。固體表面的破壞主要表現(xiàn)為出現(xiàn)表面的淺坑和裂紋，裂紋包括環(huán)形裂紋及其周圍的短而細(xì)的發(fā)散性裂紋。2固體表面的剪力破壞 液體以很高的速度在物體表面作徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體表面受剪力破壞。剪力破壞形式很多，如表面出現(xiàn)液體流變的痕跡，小坑或擠壓、顆粒邊界抬高或出現(xiàn)裂紋等。在高壓水射流作用下，被打擊區(qū)域在強(qiáng)大壓縮波的作用下處于絕對(duì)受壓狀態(tài)，直到液體向外做徑向流動(dòng)后，作用在同一液體接觸面的壓力才由水錘壓力降到噴嘴的滯止壓力。液體在固體表面作徑向

44、流動(dòng)的速度相當(dāng)快，在流動(dòng)過程中產(chǎn)生很大的剪切力而使固體受到破壞。對(duì)于有一定孔隙率的物體，在壓力作用下，物體內(nèi)的孔隙水也有很高的壓力，使得孔隙介質(zhì)顆粒間的連接力減弱，加速了固體的破壞。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)性試驗(yàn)證明: 1)高壓水射流旋削清垢技術(shù)是一項(xiàng)快速高效清除電站凝汽設(shè)備結(jié)垢的實(shí)用新技術(shù)。在我國(guó)現(xiàn)有的幾百家坑口電站和中、小型火力發(fā)電廠中使用這一技術(shù)將使我國(guó)電站檢修技術(shù)提高到一個(gè)新水平。 2)高壓水射流旋削清垢技術(shù)，由于采用了自動(dòng)噴射推進(jìn)的方式，大幅度降低了檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了檢修時(shí)間，降低了檢修成本，受到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的普遍歡迎。173)高壓水射流旋削清垢技術(shù)，大幅度提高了凝汽器表面的

45、潔凈度，因此，從根本上改善了凝汽器銅管表面的傳熱性能，提了凝汽系統(tǒng)的真空度，因而，使整機(jī)系統(tǒng)的效率提高了 2%以上12。4.1.2 膠球連續(xù)清洗技術(shù)為了節(jié)省停機(jī)清洗的勞力和費(fèi)用，延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)行周期、節(jié)約維修費(fèi)用，現(xiàn)己研究出了各種在線機(jī)械清洗裝置。膠球連續(xù)清洗技術(shù)就是一種機(jī)械在線清洗防垢技術(shù)。4.1.2.1 膠球清洗技術(shù)簡(jiǎn)介及其發(fā)展趨勢(shì)膠球連續(xù)清洗早在 50 年代初期國(guó)外電廠己有應(yīng)用。1958 年后，國(guó)內(nèi)不少電廠也進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，但由于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝以及膠球質(zhì)量等問題未能很好地解決，大都停止使用。近年來(lái)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，凝汽器膠球連續(xù)清洗技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備收球網(wǎng)和二次濾網(wǎng)己更新?lián)Q代多次，技術(shù)更加成熟，

46、使得膠球清洗技術(shù)廣泛應(yīng)用于電站的冷凝器中13。 膠球清洗裝置是電廠輔機(jī)的主要設(shè)備，它不僅可以清洗凝汽器銅管表面的污垢，降低凝汽器端差，提高凝汽器真空，改善機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，而且還可以防止凝汽器銅管結(jié)垢，以及結(jié)垢所產(chǎn)生的銅管腐蝕，起到延長(zhǎng)銅管使用周期的作用。4.1.2.2 膠球清洗技術(shù)的原理膠球連續(xù)清洗是利用特制的海綿膠球，在汽輪機(jī)組運(yùn)行中，不斷反復(fù)地通過凝汽器銅管，使銅管內(nèi)的附著物、沉積物、有機(jī)物、淤泥等被膠球沖刷掉，保持銅管的換熱系數(shù)，同時(shí)海綿膠球擾動(dòng)管壁附近的層流水層，使傳熱性能提高，從而有效地保持汽輪機(jī)較高的真空，降低發(fā)電汽耗及煤耗。膠球表面有特制的表面粗糙度得以緩和地清洗管壁而不磨蝕管子

47、正反面，若要除去大量結(jié)垢可用特制的碳化硅摩擦球清洗。凝汽器的前、后水室和膠球清洗裝置構(gòu)成為凝汽器膠球清洗系統(tǒng)。膠球清洗裝置由膠球泵、裝球室、收球網(wǎng)和管道及其附件組成。該系統(tǒng)的功用是:用膠球清洗凝汽器冷卻管內(nèi)壁的污垢，以保證凝汽器有高的換熱效率，使凝汽器保持汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所必需的真空，從而保證整個(gè)熱力系統(tǒng)的高效，提高機(jī)組的出力。膠球清洗裝置已成為凝汽器不可缺少的輔助設(shè)備。 18根據(jù)國(guó)內(nèi)外電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)14，火電機(jī)組正確使用凝汽器膠球清洗系統(tǒng)可提高機(jī)組出力 1%一 3%。以 2 臺(tái) 300mw 機(jī)組為例，按年平均運(yùn)行 6000h，平均負(fù)荷為 75%額定功率，每度電 0.2 元計(jì)算，若有 1%的出

48、力提高，則 1 年增加收益為:2300000600075%0.21%=540000 元/年足見經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。電力系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)資料表明，膠球連續(xù)清洗裝置的投運(yùn)，煤耗可降低 0.6%。因此，是電廠節(jié)能降耗增加經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一。4.1.2.3 膠球清洗系統(tǒng)的主要問題下面對(duì)凝汽器膠球清洗系統(tǒng)的幾個(gè)主要問題進(jìn)行簡(jiǎn)略的論述。1收球率 裝球室內(nèi)的膠球，由膠球泵輸送，從凝汽器進(jìn)水管加入，隨循環(huán)水流動(dòng)，在凝汽器前、后水室壓差作用下，膠球流經(jīng)冷卻管，擦洗管子內(nèi)壁，同時(shí)膠球前面形成噴射水流，清除泥沙、藻類和雜物等污垢，最后經(jīng)循環(huán)水排水管上的收球網(wǎng)收集，返回膠球泵入口。在清洗過程中，如此循環(huán)，膠球反復(fù)擦洗冷卻管。

49、一旦清洗周期結(jié)束，膠球被收集在裝球室內(nèi)。一直以來(lái)電廠就以收球率作為衡量膠球清洗系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。影響收球率的因素是多方面的，諸如膠球質(zhì)量、各部件的選型及其內(nèi)部關(guān)鍵零件的裝配尺寸、輸球管路及其附件設(shè)計(jì)是否合理、循環(huán)水的水質(zhì)、循環(huán)水的參數(shù)、凝汽器水室的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式等。膠球質(zhì)量是影響收球率最主要的因素。2膠球膠球是清洗冷卻管的直接作用物，它的優(yōu)劣直接影響收球率和清洗效果，即膠球清洗裝置的性能。膠球分為硬球和軟球兩種，前者已少見，而屬于后者的海綿橡膠球是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外電廠中使用最為普遍的一種，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)制造這種球的廠家，但產(chǎn)品質(zhì)量均未過關(guān)，究其原因是:不講究質(zhì)料配方；密度偏??；硬度不合適；易膨脹；

50、制造工藝粗糙；同一批球的尺寸誤差很大；品種單一，根本無(wú)法滿足使用要求15。海綿橡膠球的濕態(tài)直徑應(yīng)比冷卻管的內(nèi)孔直徑大 1- 2mm,膠球浸水后脹大則直徑難以控制，過小無(wú)清洗作用，過大則堵管。球的膨脹量要控制在 0 0. 5mm。膠球的密度應(yīng)控制在一細(xì)小范圍內(nèi)(即密度為 1.001.18g/cm3)16，使水深數(shù)米的不同水位高度均分布有球，使得密度較小的球能達(dá)到頂部的管子，密度較大的球則清洗19中下部的管子。膠球的硬度也要作為一個(gè)參數(shù)指標(biāo)加以重視。這就要求橡膠、海綿等的成份含量應(yīng)有優(yōu)化配方，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定?，F(xiàn)有國(guó)產(chǎn)膠球的橡膠含量偏高，且膠球表面覆蓋著一層橡膠薄膜，水難以浸入球內(nèi)。3設(shè)備1）收球網(wǎng)收

51、球網(wǎng)是膠球清洗裝置中回收膠球的關(guān)鍵部件，它應(yīng)設(shè)計(jì)成能夠確保不失球的同時(shí)，用較短的時(shí)間和小的水量將膠球送入出球管。國(guó)產(chǎn)設(shè)備幾經(jīng)改型，現(xiàn)在大功率機(jī)組中用得最多的是兩塊格柵網(wǎng)板成“”形設(shè)計(jì)的 sf 型，即第二代收球網(wǎng)。它比成“形設(shè)計(jì)的 sl 型收球網(wǎng)優(yōu)越。運(yùn)行時(shí)，兩塊網(wǎng)板下端應(yīng)與收球網(wǎng)筒體內(nèi)壁貼緊，同時(shí)兩塊網(wǎng)板上端接合縫距不得大于 7mm，這兩點(diǎn)應(yīng)作為設(shè)備制造廠家出廠前裝配調(diào)試的保證項(xiàng)。網(wǎng)板的材料應(yīng)選用抗腐蝕和抗磨蝕能力強(qiáng)的不銹鋼，如用于江水、河水的材質(zhì)宜選用 1cr18ni9ti。若采用鉻不銹鋼(1cr13),則使用壽命難以達(dá)到 30 年13。格柵距的大小和格柵迎水角度必須適應(yīng)不同的水流、水速，設(shè)

52、計(jì)中還應(yīng)考慮共振因素。應(yīng)避免采用焊接制作的格柵，因?yàn)樗谒鏖L(zhǎng)期沖刷下易變形腐蝕，而用手工固定的格柵有著很強(qiáng)的穩(wěn)定性，不易變形腐蝕。收球網(wǎng)進(jìn)出水側(cè)應(yīng)裝設(shè)壓力表計(jì)，顯示出壓差的大小，用來(lái)判斷網(wǎng)板的潔凈程度，及時(shí)進(jìn)行反洗，確保整個(gè)設(shè)備的正常使用壽命。操縱格柵網(wǎng)板開、關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(不論電動(dòng)還是手動(dòng))應(yīng)靈活可靠，開關(guān)標(biāo)志應(yīng)正確無(wú)誤。2）膠球泵膠球泵是輸送膠球的專用設(shè)備，應(yīng)保證膠球通過泵后不受到損壞，因此不能用普通的化學(xué)泵替代。泵的揚(yáng)程應(yīng)適中，不宜過大，也不能太小，應(yīng)與循環(huán)水的參數(shù)相匹配。3）輸球管路及其附件輸球管路設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少 90彎轉(zhuǎn)，以減少膠球進(jìn)行的路程和阻力。閥門的設(shè)置應(yīng)合理可靠，尤其是裝球

53、室入口處應(yīng)裝有球閥或單向閥片，用其防止膠球泵停轉(zhuǎn)時(shí)水倒流而失球。4）凝汽器水室凝汽器前、后水室分別是膠球的集聚站和中轉(zhuǎn)站。它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮盡量消除集球死區(qū)，除了水室設(shè)計(jì)成弧形的球、柱狀腔體外，還可采取增設(shè)弧形導(dǎo)流板20(弧形水室不必加導(dǎo)流板)和加裝格柵等。4.1.2.4 膠球清洗系統(tǒng)的運(yùn)行1運(yùn)行方式國(guó)內(nèi)電廠凝汽器膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行方式歷來(lái)采用間斷運(yùn)行(定期運(yùn)行)。這種方式其實(shí)不合理，其出發(fā)點(diǎn)無(wú)非是為了節(jié)省廠用電和省下一筆膠球費(fèi)用。國(guó)外機(jī)組多采用連續(xù)運(yùn)行方式，經(jīng)常不斷地清洗冷卻管，始終保持它的高清潔度。國(guó)內(nèi)電廠還有一個(gè)通病，機(jī)組投運(yùn)初期很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)膠球清洗系統(tǒng)不予重視，設(shè)備閑置不用，運(yùn)行數(shù)月后發(fā)

54、現(xiàn)凝汽器真空下降了，才想起投入膠球清洗裝置，不像對(duì)抽氣裝置那樣重視，其實(shí)這是個(gè)誤區(qū)。正確做法是機(jī)組要投運(yùn)時(shí)，隨即就應(yīng)投入膠球清洗裝置，不要等到管板上管孔集上雜物，冷卻管積垢嚴(yán)重才清洗，臺(tái)則，膠球難以進(jìn)入管內(nèi)，或膠球堵管，使收球率很低。另外，應(yīng)經(jīng)常反沖洗收球網(wǎng)的網(wǎng)板，以減少循環(huán)水的流動(dòng)阻力，減輕振動(dòng)，保證收球網(wǎng)安全運(yùn)行。建議當(dāng)采用間斷運(yùn)行方式時(shí)，應(yīng)每個(gè)班投運(yùn)一次每次運(yùn)行時(shí)間為 30 50min15。2投球量 每套膠球清洗系統(tǒng)使用的膠球數(shù)量一般為單程被清洗管子數(shù)的10%20%。以 300mw 機(jī)組為例，單程冷卻管數(shù)為 5,600 根左右，故一次裝球量以6001200 個(gè)為宜13。4.1.3 靜電水

55、處理法4.1.3.1 靜電水處理法的簡(jiǎn)介靜電水處理法是當(dāng)今世界工業(yè)領(lǐng)域的一門新技術(shù)。它的工作原理是由于水分子中氫原子位置不對(duì)稱，而有極性，一般稱偶極子。在靜電場(chǎng)的作用下，水分子將定向地按正極、負(fù)極的順序呈鏈狀整齊排列。當(dāng)水中含有溶解鹽的離子時(shí)，這些陽(yáng)離子和陰離子將分別被水偶極子包圍，也將按正負(fù)順序整齊地排列在水偶極子群中，使之不能自由運(yùn)動(dòng)，也就不可能靠近管壁，防止污垢的生成。靜電水處理法在美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理。近年來(lái)我國(guó)北京有色冶金設(shè)計(jì)總院和南京格林水處理設(shè)備廠等單位經(jīng)多年攻關(guān)研制成功21shi 系列，據(jù)報(bào)道在國(guó)內(nèi)電廠己有應(yīng)用實(shí)例17。在靜電場(chǎng)處理后，水將釋放出少部分

56、氧。對(duì)于無(wú)垢的新系統(tǒng)來(lái)說，釋放的氧將銅管產(chǎn)生微薄的氧化膜，防止腐蝕。而對(duì)于己結(jié)垢的系統(tǒng)，釋放的氧將破壞垢分子間的電子結(jié)合力，改變其晶體結(jié)構(gòu)，使堅(jiān)硬垢變?yōu)槭杷绍浌?，通過靜電場(chǎng)處理，將增大水偶極子的偶極距，增強(qiáng)其與鹽類離子的水合能力，從而提高水垢的溶解速率，這樣積垢逐漸剝蝕，乃至成碎屑、碎片脫落，達(dá)到除垢目的18。 由此可見，靜電水處理技術(shù)不改變水中的化學(xué)成分，不去除水中離子，只是阻止水中鈣離子、鎂離子與碳酸根,硫酸根離子結(jié)合，不使它們生成鹽類，達(dá)到除垢、防垢的目的。靜電水處理器除能防止水垢生成外，還具有溶垢和殺菌滅藻功能。與其他水處理法堵如化學(xué)法相比，具有節(jié)電節(jié)水，無(wú)污染，穩(wěn)定性好，操作簡(jiǎn)便、運(yùn)

57、行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。4.1.3.2 靜電水處理器的結(jié)構(gòu)靜電水處理的核心部分是靜電水處理器。靜電水處理器又稱靜電水垢控制器、靜電水發(fā)生裝置。它的結(jié)構(gòu)如 41.圖 41 靜電水處理器的結(jié)構(gòu)示意圖靜電水處理器主要由兩部分組成:一是供給產(chǎn)生高直流電壓和強(qiáng)直流靜電場(chǎng)的高壓直流電源；二是使水靜電化的裝置。靜電水處理器是將一根絕緣良好的鐵芯置于聚四氟乙烯圓筒內(nèi)作為正極，將鍍鋅無(wú)縫鋼管制成的殼體作負(fù)極。在正、負(fù)極上施22以高電壓(3400v)，正、負(fù)極之間保持一定距離，以便使水從正、負(fù)極之間的腔體中流過。水在腔體中經(jīng)受了靜電場(chǎng)處理后，再進(jìn)入用水設(shè)備。現(xiàn)在使用的靜電水處理器的外加電壓通常為 34006000v，此時(shí)

58、，靜電水處理腔體中的平均電場(chǎng)強(qiáng)度為13002500v/m18。4.1.3.3 靜電水處理法的機(jī)理對(duì)于靜電水處理器能夠阻垢的作用機(jī)理，目前的看法是，水是一種偶極分子(見圖 42).在靜電場(chǎng)的作用下，水分子的偶極矩增大，并按正、負(fù)次序整齊排列(見圖 43)。此時(shí)，溶解在水中的鹽類的正、負(fù)離子周圍被數(shù)個(gè)偶極分子包圍。于是，這些正、負(fù)離子也以正、負(fù)的次序進(jìn)入偶極分子群中(見圖 44)。這樣一來(lái)，它們的運(yùn)動(dòng)速度和彼此間的有效碰撞就大為減少，從而使器壁上的水垢不易生成。另一方而，由于在靜電場(chǎng)的作用下，水分子的偶極矩增大，它與鹽類的正、負(fù)離子的水合作用和水合能力也就增強(qiáng)，其結(jié)果是加大了水垢的溶解度和加快了水

59、垢的溶解速度。因而靜電水處理能夠阻垢和溶垢。圖 42 水偶極子23圖 43 靜電場(chǎng)中偶極分子的排列圖 44 靜電場(chǎng)中離子和偶記分子的排列4.1.4 高頻電磁場(chǎng)水處理技術(shù)自從 1945 年比利時(shí)的韋梅朗(t.vermeiren)首次成功地應(yīng)用磁處理技術(shù)防止鍋爐水垢形成,并除去了原先沉積的水垢后19。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),各種水的物理處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,靜電處理、高能電子輻射處理、電子處理、恒磁場(chǎng)軟化水和超聲處理等。高頻電磁場(chǎng)水處理技術(shù)物理處理設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、維修操作簡(jiǎn)便、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用低且無(wú)二次污染。而且實(shí)驗(yàn)證明循環(huán)冷卻水經(jīng)處理后,有殺滅細(xì)菌、降低水的腐蝕性,減少硬垢形成并能除去原先沉積水垢的作用,因此

60、在發(fā)電廠循環(huán)冷卻水處理中具有廣泛24的應(yīng)用前景。4.1.4.1 處理設(shè)備及物理原理高頻電磁場(chǎng)水處理技術(shù)是在靜電阻垢和磁場(chǎng)軟化水基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的物理法水處理技術(shù),其設(shè)備由高頻發(fā)生器和水處理器兩大部分組成,見圖 45,水處理器由絕緣內(nèi)筒、外筒、絕緣層構(gòu)成。內(nèi)筒接正極,外筒接負(fù)極。在高頻發(fā)生器中,電子電路產(chǎn)生高頻電磁振蕩。當(dāng)發(fā)生器與水處理器相連后,在水處理器中的兩固定電極間將感應(yīng)出隨時(shí)間周期性變化的等量異號(hào)電荷,由于兩極上電荷隨時(shí)間變化,所激發(fā)的電場(chǎng)也將隨時(shí)間變化,根據(jù)麥克斯韋電磁理論,隨時(shí)間變化的電場(chǎng)將在空間激發(fā)出隨時(shí)間變化的磁場(chǎng),而隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)又激發(fā)出隨時(shí)間變化的電場(chǎng),由于電場(chǎng)、磁